撰文/陳星
（南京大學大氣科學學院教授、氣象學系副主任）
2018年10月，聯合國發布了最新的氣候報告，認為極端天氣將在全球範圍內更頻繁地出現。2019年1月30日，異常強大的寒流席捲美國中西部，極寒天氣導致了學校停課、交通癱瘓等惡劣影響，並造成多人傷亡。
頻發的極端天氣到底是如何形成的？
極端天氣的增加將給人類社會造成什麼影響？
人們又應如何應對呢？
明天是世界氣象日，
讓我們一起去了解一下。
極端天氣是什麼？
極端天氣又被稱為「極端天氣氣候事件」，是指那些在特定的區域和時間內發生的極其少見的，對生命、財產和社會可能造成巨大危害和損失的異常天氣現象或天氣事件。
常見的極端天氣有颱風、暴雨、熱浪、寒潮、龍捲風、冰雹、閃電、雪暴、乾旱、洪澇、大霧等。從發生概率來講，相對於可大量觀測到的天氣而言，極端天氣事件的發生概率一般不超過5%。如果某個類型的極端天氣持續時間較長，比如一個月、一個季節，就被稱作極端氣候事件（如某一區域長時間降水極少形成的乾旱）。
有關資料分析顯示，自1950年以來，全球的極端天氣出現頻率都在增加，特別是近10年來嚴寒冰凍天氣的發生頻率呈明顯上升趨勢。2008年以來，冬季強冷空氣活動頻繁，暴雪、冰凍等災害性天氣幾乎每年都在世界各地發生。
2008年1月16日中國南方暴雪中的城市
（攝影/陳星）
2011年2月美國中部勞倫斯暴雪過後
（攝影/陳星）
2018年，整個北半球「高燒」不退，極端高溫熱浪事件增加，中國經歷了有記錄以來最熱的夏天，中央氣象臺史上首次連續33天發布高溫預警；這一年，先後有4個強颱風登陸中國，全國汛期極端強降水事件增加，城市洪澇災害風險增大。
洪災中的中國城市
極端天氣從哪兒來？
為什麼在全球氣候變暖的大背景下，極端天氣事件會增加？極端高溫熱浪出現的同時，為什麼還會出現極端嚴寒和強降雪、強降溫天氣？全球變暖到底有著怎樣的具體內涵和系統影響？要回答這些問題，需要認識氣候變化的規律和事實。
地球氣候的歷史表明，氣候的冷暖變化有其自然規律，在寒冷和溫暖氣候背景下都會有不同的極端天氣發生。影響地球氣候變化的最根本原因是太陽輻射，以及地球軌道參數變化造成的太陽輻射在地球上的分布差異及變化。
同時，地球系統內部各個圈層的相互作用也可能引起天氣和氣候異常。我們知道，地球系統包括五個自然圈層：大氣圈、巖石圈、水（海洋）圈、冰雪圈和生物圈。上述這些圈層的相互作用、反饋過程以及人類活動，對地球天氣和氣候的變化都具有重要作用。
決定地球氣候穩定態的最基本機制是：赤道受到很強的太陽輻射的加熱，多餘的熱量通過大氣和海洋環流被輸送到遠離赤道的受太陽輻射較小的地方（也就是高緯度和極地地區），使得這些地區和赤道地區的溫差減小，並維持在一個相對穩定的狀態，形成特定的大氣環流系統。
但是，除了緯度因素以外，地球表面的組成非常複雜，海洋、山脈、沙漠、森林、草原、城市等都表現出不同的熱力和動力特性，使得太陽輻射對地表的加熱極不均勻，從而形成更為複雜的局地大氣環流。各種天氣就是在這樣的背景下形成的，而極端天氣也是這些複雜因素共同作用的結果。
在這種複雜背景下，加之人類活動對地球環境的改變，例如溫室氣體的人為排放、土地利用對地球表面特徵的改變（如森林砍伐、沙漠化、城市化等），地球的大氣環流系統也隨之發生了變化，最終導致異常和極端天氣的發生。
人類活動對自然環境的破壞
例如，2018年2月北極圈遭極端暖流入侵，出現罕見的升溫，就是因為中緯度環流系統異常強大，將暖空氣輸送到北極圈內，造成了短時間的氣溫異常升高；緊接著，3月寒流又橫掃歐洲多國，致60餘人遇難。這種「暖」和「冷」的巨大反差正是由大氣環流異常造成的，而這種異常反映了中低緯度的暖空氣與極地的冷空氣在強度和空間上的「對抗」，這也是許多極端天氣和氣候發生的基本機制之一。下面的北半球大氣環流演變示意圖就是大氣環流變化的兩種形態。全球變暖則可能加劇後一環流型出現的頻率和強度，而使高低緯度地區的冷暖變化加劇。
北半球大氣環流示意圖
上圖：非異常氣候時，氣流平直，不利於南北氣流的交換，保持南暖北冷的基本格局。
下圖：氣候異常使氣流在經線方向的變化加強，有利於南北冷暖氣流交換，此時中低緯度的暖空氣可以長驅直入到本應較為寒冷的高緯度和極圈，造成異常升溫；與此同時，極地冷空氣也可大舉南下，造成中緯度地區的嚴寒降溫。
全球變暖增強了冷暖氣團之間的對比，並激發了更強烈的大氣水平和垂直運動，總體上來說還會增加海陸、不同地表之間的熱力差異，增加海洋湖泊等水體的水汽蒸發，使大氣中水汽含量增加，進而有利於形成降水。而大氣中水汽凝結時釋放出的大量潛熱則有助於增強大氣的不穩定性和強對流，進而促進強烈天氣現象的發生。
全球變暖還可能使區域性極端天氣加劇。如2018年11月，由於受前期高溫少雨影響，美國加利福尼亞州爆發山火，這場山火刷新了全美山火致死和毀壞程度紀錄，這就與大氣環流的劇烈變化有關。雖然美國加利福尼亞州所處地區的氣象條件本就極易發生山火，但是全球氣候變化可能會進一步強化這些條件，更易於極端天氣的發生。2017年12月美國加利福尼亞州也曾發生山火。
2017年12月美國加利福尼亞州因聖安娜風（乾熱風）引發山火
（攝影/柳傑琪）
山火後一片焦土（攝影/柳傑琪）
因此，全球變暖是許多極端天氣發生的重要原因之一。有關資料分析已經表明，全球變暖可能導致中國強降水、高溫熱浪、颱風強度和登陸頻率增加，同時冬季嚴寒暴雪等極端天氣強度和頻率也會增加。
極端天氣如何面對？
一方面，我們要認識到極端天氣現象是一種自然現象，需要客觀面對。雖然目前人類對氣候變化與極端天氣之間關係的認識還是有限的，但隨著科學研究和探測技術的發展，科學家們在大量觀測資料的基礎上進行深入的研究，可以較好地揭示極端天氣發生的機制，做出有效的預警和預報。
另一方面，我們也要意識到人類活動可能產生的潛在影響，努力減緩氣候變暖趨勢。如儘可能減少溫室氣體排放，合理利用土地資源，減少對地球自然植被的破壞；科學規劃城市用地面積和布局，降低城市的熱島效應。
此外，我們還應增強減災意識，健全各種應急與預防體系，做好各種極端天氣的應對措施，最大限度地減少極端天氣造成的各種災害損失。
本文轉載自：地震三點通