關(guān)于復(fù)合型極端事件的新認(rèn)識和啟示

余榮　翟盤茂

摘要 近年來，極端天氣氣候事件頻繁發(fā)生，且常常表現(xiàn)為多種事件交織形成的復(fù)合型極端事件。為了更好地認(rèn)識復(fù)合型極端事件，IPCC AR6基于現(xiàn)有的新證據(jù)評估了復(fù)合型極端事件的最新研究成果，并取得一些新認(rèn)識：擴(kuò)展了有關(guān)復(fù)合型極端事件的定義，重點圍繞高溫干旱復(fù)合型極端事件、復(fù)合洪水和野火，評估了復(fù)合型極端事件的變化特征，探討了復(fù)合型極端事件多因子之間的依賴性，對人類活動的影響進(jìn)行了歸因分析并給出了未來可能的變化。這些評估結(jié)果豐富了對復(fù)合型極端事件的基本認(rèn)識。但根據(jù)現(xiàn)有的評估可以發(fā)現(xiàn)，目前在復(fù)合型極端事件發(fā)生發(fā)展機(jī)理認(rèn)識方面還存在不足;同時，未來仍需進(jìn)一步完善跨學(xué)科跨部門跨區(qū)域研究，加強對復(fù)合型極端事件形成機(jī)理、預(yù)估及其對生態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)社會影響風(fēng)險的評估，提高對區(qū)域氣候變化的適應(yīng)能力。

關(guān)鍵詞IPCC AR6;復(fù)合型極端事件;高溫干旱復(fù)合型極端事件;復(fù)合洪水;野火

IPCC第六次評估報告第一工作組報告《氣候變化2021：自然科學(xué)基礎(chǔ)》（以下簡稱IPCC AR6）于2021年8月9日正式發(fā)布。IPCC AR6（IPCC，2021a）涉及了對氣候系統(tǒng)和氣候變化自然科學(xué)方面的最新認(rèn)識，匯集了氣候科學(xué)的最新進(jìn)展，并結(jié)合了來自古氣候、觀測、過程理解、全球和區(qū)域氣候模擬的多種證據(jù)，展示了氣候變化的多種方式和原因，并給出了人類對更廣泛氣候特征（包括極端事件）影響的深入認(rèn)識。IPCC AR6政府決策者摘要（SPM）基于最新的數(shù)據(jù)集和新的方法，提供了有關(guān)全球和主要區(qū)域當(dāng)前氣候變化狀態(tài)（包括歸因）、未來可能的氣候變化、用于風(fēng)險評估和區(qū)域適應(yīng)的氣候和信息、以及控制未來氣候變化這四個方面的評估結(jié)果。值得注意的是，在IPCC AR6 SPM（IPCC，2021b）中，復(fù)合型極端事件得到了特別的關(guān)注。

事實上，早在IPCC第五次評估報告（IPCC AR5）周期內(nèi)，專門針對極端事件提供了一份《管理極端事件和災(zāi)害風(fēng)險推進(jìn)氣候變化適應(yīng)特別報告》（SREX;IPCC，2012）。當(dāng)時受到文獻(xiàn)研究有限的影響，報告并未對復(fù)合型極端事件的變化給出確切的評估結(jié)論。自IPCC AR5（IPCC，2013）以來，隨著復(fù)合型極端事件受到了更多的關(guān)注，相關(guān)的科學(xué)研究也得到了不斷地發(fā)展。在IPCC AR6中（IPCC，2021a），對復(fù)合型極端事件開展了深入的評估，針對復(fù)合型極端事件的變化、歸因和預(yù)估均給出了帶有信度的評估并反映到了核心結(jié)論當(dāng)中。

本文將基于IPCC AR6的最新評估結(jié)論，結(jié)合其他相關(guān)研究，解讀此次評估報告中有關(guān)復(fù)合型極端事件的最新進(jìn)展，以加強復(fù)合型極端事件的觀測變化、歸因和未來預(yù)估等方面認(rèn)識。同時，擬通過這一解讀為深入和全面地開展極端事件風(fēng)險管理和適應(yīng)等提供啟示。

1 評估的主要進(jìn)展與結(jié)論

1.1 主要進(jìn)展

隨著全球變暖的不斷加劇，復(fù)合型極端事件變得更為頻繁。在IPCC AR6（IPCC，2021a）的評估中，主要進(jìn)展包括以下幾個方面：

1）擴(kuò)展并明確了復(fù)合型極端事件的定義（表1）。在這次評估周期內(nèi)，結(jié)合目前不同工作組報告的評估需求，將復(fù)合型極端事件更廣義地定義為導(dǎo)致社會或環(huán)境風(fēng)險的多種驅(qū)動因子和/或致災(zāi)因子的組合（IPCC，2021a，2021b;Zscheischler et al.，2018）。這里提到的驅(qū)動因子包括氣候和天氣領(lǐng)域中可能跨越多個空間和時間尺度的過程、變量和現(xiàn)象。而致災(zāi)因子（如洪水、熱浪、野火）通常是具有負(fù)面影響的直接物理要素，但偶爾也會產(chǎn)生積極的結(jié)果。這一定義與IPCC建立的風(fēng)險框架緊密有關(guān)，并強調(diào)復(fù)合事件可能不一定由相互依賴的驅(qū)動因子引起。因此，IPCC AR6（IPCC，2021a，2021b）中采用了該定義來開展復(fù)合型極端事件的評估。

2）首次給出了復(fù)合型極端事件的評估結(jié)果。得益于可獲取的文獻(xiàn)等證據(jù)的增加，在IPCC AR6（IPCC，2021a）中將復(fù)合型極端事件單獨成節(jié)開展了評估。特別地，針對高溫干旱復(fù)合極端事件、野火、復(fù)合洪水等普遍發(fā)生且影響巨大的復(fù)合型極端事件給出了目前狀況、歸因以及未來預(yù)估的評估結(jié)論。這也是IPCC六次評估報告以來，首次對復(fù)合型極端事件給出了帶有信度的評估。

3）探討了復(fù)合型極端事件多因子之間的依賴性。通常具有多個驅(qū)動因子的洪水被稱為復(fù)合洪水事件（Bevacqua et al.，2020）。而沿海地區(qū)強降水和風(fēng)暴潮、風(fēng)暴潮和極端降水等均存在依賴性。已有研究表明，20世紀(jì)強降水和風(fēng)暴潮之間的依賴性增強，導(dǎo)致了美國海岸線更為頻繁的風(fēng)暴潮和強降水復(fù)合型極端事件。因此，復(fù)合洪水的發(fā)生概率可以通過風(fēng)暴潮和河流流量之間的依賴關(guān)系來開展評估。由此可見，提高驅(qū)動因子之間的依賴性的認(rèn)識，有助于給出更為準(zhǔn)確的致災(zāi)性及其影響評估。

4）強調(diào)了小概率高風(fēng)險的復(fù)合型極端事件：2015/2016年的極端厄爾尼諾事件和2018年春夏的極端事件均在全球范圍內(nèi)引起了空間上的復(fù)合型極端事件。在這一次評估過程將這兩個小概率高風(fēng)險的復(fù)合型極端事件的發(fā)生、反饋機(jī)理和影響等開展了充分的討論。并進(jìn)一步評估給出：如果全球變暖加劇，一些過去和現(xiàn)在氣候中可能性較小的復(fù)合型極端事件將變得更加頻繁，并且在觀測記錄中前所未有的強度更強、持續(xù)時間更長和/或空間范圍更廣的事件，其發(fā)生的可能性將更高（高信度）。

同時，IPCC AR6（IPCC，2021a，2021b）更加關(guān)注了可用于氣候風(fēng)險評估、適應(yīng)和其他決策提供依據(jù)的區(qū)域氣候變化信息，包括（熱、冷、雨、旱、雪、風(fēng)、沿海洪水等）。這也是本次評估報告的主要進(jìn)展之一。

1.2 復(fù)合型極端事件的變化及歸因進(jìn)展

目前針對高溫干旱復(fù)合型極端事件開展的研究相對較多。由于陸地和大氣相互反饋的影響，當(dāng)天氣尺度系統(tǒng)有利于高溫發(fā)生時通常不利于降水發(fā)生，因此導(dǎo)致高溫和干旱之間存在強的相關(guān)性（Zscheischler and Seneviratne，2017）。比如，在加利福尼亞、澳大利亞東部內(nèi)陸和歐洲大部分地區(qū)均發(fā)生過伴隨著少雨和極端高溫的干旱事件。歸因結(jié)果表明，高溫天氣的頻率在人類活動的影響下顯著增加。全球變暖背景下，高溫的增加被認(rèn)為是高溫干旱復(fù)合型極端事件增加的主要原因。進(jìn)一步的分析表明，即使干旱的頻率不變，由于高溫的增加，高溫干旱復(fù)合型事件也會增加（Sarhadi and Bum，2016;Yu and Zhai，2020a）。

新的證據(jù)表明，近期區(qū)域性野火激增是由不斷變化的極端天氣造成的。其中，由于高溫、土壤和空氣濕度的偏低，高溫干旱為野火的發(fā)生提供了有利條件，其相互作用與生態(tài)系統(tǒng)類型有關(guān)（McKenzie and Littell，2017）。通過統(tǒng)計得到，1979—2013年全球野火季節(jié)平均長度增加了19%，受野火季節(jié)影響的可燃面積增加了一倍（Jolly et al.，2015）。進(jìn)一步的歸因分析表明，美國西部森林，特別是加利福尼亞州的燒毀范圍與人為氣候變化有關(guān)（Williams et al.，2019）。而對于澳大利亞許多地區(qū)的野火天氣條件日趨嚴(yán)重至少部分可以歸因于人類活動（Dowdy，2018）。然而，由于人類活動影響，特別是土地利用的變化，使得1998—2015年在全球范圍內(nèi)總?cè)紵娣e呈現(xiàn)出了下降趨勢（Andela et al.，2017）。

與此同時，沿海和河口區(qū)極端事件多發(fā)。全球沿海地區(qū)產(chǎn)生氣候影響的主要驅(qū)動因子是洪水。復(fù)合洪水的發(fā)生可能受風(fēng)暴潮、極端降水、河流流量相互作用的影響，同時也受海平面上升、海浪和潮汐等影響。除了復(fù)合洪水外，在許多沿海以及熱帶氣旋頻繁發(fā)生的地區(qū)也容易發(fā)生降水和極端風(fēng)的復(fù)合事件。同樣，持續(xù)的極端波高也顯示出了對海岸的侵蝕作用（Corbella and Stretch，2012）。研究指出，一些沿海和河口地區(qū)的復(fù)合型極端事件的頻率和/或強度在20世紀(jì)有所增加。比如，在美國海岸線風(fēng)暴潮和強降水復(fù)合事件的頻率變得更為頻繁了（Wahl et al.，2015）。

因此，IPCC AR6（IPCC，2021b）指出自20世紀(jì)50年代以來，人類活動影響很可能增加了復(fù)合型極端事件的發(fā)生概率。這包括全球范圍內(nèi)高溫干旱復(fù)合型極端事件（高信度）、部分有人居住的陸地地區(qū)的野火（中等信度）和某些地區(qū)的復(fù)合洪水（中等信度）頻率的增加。

1.3 復(fù)合型極端事件的未來預(yù)估進(jìn)展

IPCC AR6（IPCC，2021a）認(rèn)為，全球變暖背景下，高溫干旱復(fù)合型極端事件的概率有所增加（Hao et al.，2018）。當(dāng)全球變暖進(jìn)一步加劇的情況下，其概率將持續(xù)增加。已有研究表明，歐亞大陸北部、歐洲、澳大利亞東南部、美國大部分地區(qū)、中國西北部和印度未來預(yù)估的高溫干旱復(fù)合型極端事件都將增加（Schubert et al.，2014;Herrera-Estrada and Sheffield，2017）。未來將面臨更大的高溫干旱復(fù)合型極端事件的風(fēng)險。對于許多野火多發(fā)地區(qū)，比如地中海和中國大興安嶺地區(qū)（Tian et al.，2017），未來高溫干旱事件頻率的增加可能會導(dǎo)致野火的增加。

同時，研究表明在進(jìn)一步變暖的影響下極端降水增加和海平面上升將導(dǎo)致洪水的可能性加劇，特別是在大西洋沿岸和北海地區(qū)（Bevacqua et al.，2018）。在全球范圍內(nèi)，到2100年，高排放情景下復(fù)合洪水的概率將平均增加25%以上（Bevacqua et al.，2020）。由于海平面將繼續(xù)上升，其與風(fēng)暴潮以及河流洪水之間的相互作用將導(dǎo)致沿海地區(qū)發(fā)生更頻繁且更嚴(yán)重的復(fù)合洪水事件（Moftakhari et al.，2017）。

針對復(fù)合型極端事件的未來預(yù)估，IPCC AR6（IPCC，2021b）指出隨著全球變暖加劇，許多地區(qū)發(fā)生復(fù)合事件的可能性會增加（高信度）。特別是，高溫干旱復(fù)合型極端事件可能會變得更加頻繁。與全球變暖1.5 ℃相比，在2 ℃及以上的溫升水平下，多個地區(qū)同時發(fā)生極端事件的情況將變得更加頻繁，包括在作物產(chǎn)區(qū)（高信度）。

2 啟示和建議

近年來復(fù)合型極端事件的頻率不斷增加，其變化和影響受到了更多的關(guān)注和研究。就在剛剛過去的幾個月內(nèi)，美國西部和加拿大多地發(fā)生破紀(jì)錄高溫事件，德國、比利時、中國鄭州等地受到極端強降水引發(fā)的洪水襲擊，地中海和北非地區(qū)持續(xù)的極端高溫天氣引起希臘、土耳其、埃爾及利亞等地野火蔓延，同時美國加州也持續(xù)受到山林大火肆虐。這些事件的發(fā)生大多不是基于單一的驅(qū)動因子/致災(zāi)因子的。而正是因為多個驅(qū)動因子/致災(zāi)因子的共同作用，類似復(fù)合型極端事件的發(fā)生，都會給生態(tài)系統(tǒng)、人體健康、社會經(jīng)濟(jì)等帶來巨大的影響。通過IPCC AR6（IPCC，2021a，2021b）的評估，認(rèn)識到人類活動影響下復(fù)合型極端事件的頻率趨于增加。并且，隨著未來溫升的進(jìn)一步加劇，復(fù)合型極端事件的風(fēng)險將進(jìn)一步加大。根據(jù)這次的評估結(jié)果的分析，可以發(fā)現(xiàn)目前復(fù)合型極端事件的研究仍需要進(jìn)一步深入和拓展，特別是以下幾個方面：

1）加強有關(guān)復(fù)合型極端事件多種驅(qū)動因子/致災(zāi)因子依賴性及相互作用機(jī)理的相關(guān)研究。雖然很多復(fù)合型極端事件的發(fā)生具有偶然性，但一些事件其驅(qū)動因子/致災(zāi)因子之間是存在相互聯(lián)系、相互作用的。比如上面提到的2015/2016年極端厄爾尼諾事件所導(dǎo)致的復(fù)合型極端事件，它主要是由于厄爾尼諾的極端性所引起的多地驅(qū)動因子/致災(zāi)因子的變化而形成的復(fù)合型極端事件。對于沿海地區(qū)復(fù)合洪水的形成受到了風(fēng)暴潮、強降水以及海平面上升等存在依賴性的驅(qū)動因子的影響。同時，Yu and Zhai （2020a，2020b）從逐日尺度揭示了1961—2018年中國高溫干旱復(fù)合型事件的變化特征，指出了中國東部人口密集區(qū)域高溫干旱復(fù)合型事件增加更為顯著，尤其是在干旱地區(qū)的城市中，進(jìn)一步分析了中國高溫與干旱事件的相互作用，指出高溫干旱復(fù)合型事件的變化主要受到高溫事件增加的驅(qū)動?？梢钥闯鍪录g的依賴性和相互作用具有強的區(qū)域差異和季節(jié)差異，而目前對這些因子之間的依賴性和相互作用及其對最后形成的復(fù)合型極端事件的指示性尚不十分明確。因此，深入開展相關(guān)的研究，有助于更好地認(rèn)識復(fù)合型極端事件的變化機(jī)理，有利于進(jìn)一步開展歸因研究、給出更為可靠的未來預(yù)估。

2）深入開展未來氣候變化及其對經(jīng)濟(jì)和社會影響風(fēng)險的評估，提高區(qū)域適應(yīng)能力。隨著全球變暖進(jìn)一步加劇，不同類型的極端天氣氣候事件的發(fā)生概率將越來越高，復(fù)合型極端事件的發(fā)生也將變得更為可能。而針對復(fù)合事件變化的預(yù)估相對復(fù)雜，比如在對模式不同要素訂正的過程中可能會影響不同要素之間的依賴性等。因此，更準(zhǔn)確地給出復(fù)合型極端事件的未來變化及其風(fēng)險評估具有很大的挑戰(zhàn)。復(fù)合型極端事件的影響涉及生態(tài)環(huán)境、水資源、糧食生產(chǎn)和人體健康等方面。因此，亟須加強復(fù)合型極端事件變化未來預(yù)估和災(zāi)害風(fēng)險評估，提高區(qū)域適應(yīng)能力，避免未來氣候變化所造成的潛在重大風(fēng)險，保障經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展。

3）豐富跨學(xué)科跨部門跨區(qū)域研究。以往極端事件的研究，多關(guān)注于全球或單一區(qū)域單個因子的變化。而復(fù)合型極端事件的研究涉及的領(lǐng)域比較廣泛，多個因子本身可以屬于不同天氣氣候變量，也可以是驅(qū)動因子和致災(zāi)因子的組合。此外，復(fù)合型極端事件也可以是同一時間發(fā)生在不同區(qū)域的對某一系統(tǒng)/行業(yè)造成影響的事件。同時，復(fù)合型極端事件所導(dǎo)致的影響遠(yuǎn)大于單個因子造成影響的總和，有時甚至超過系統(tǒng)的應(yīng)對能力。僅考慮單一因子或者單一區(qū)域，可能會低估相應(yīng)的發(fā)生概率和風(fēng)險。因此，未來需要開展更多跨學(xué)科跨部門跨區(qū)域的研究。

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Advances in scientific understanding on compound extreme events

YU Rong，ZHAI Panmao

State Key Laboratory of Severe Weather，Chinese Academy of Meteorological Sciences，Beijing 100081，China

In recent years，extreme weather and climate events have occurred frequently，and are often compound extreme events formed by the interweaving of a variety of events.They have attracted extensive attention and research due to their serious hazards.In order to better understand compound extreme events，IPCC AR6 evaluated the latest research results of compound extreme events based on existing new evidence，and obtained some new understandings.The definition of compound extreme events is expanded.Focusing on heatwave and drought compound extreme events，compound floods and wildfires，the variation characteristics of compound extreme events are evaluated，the dependence among multiple factors of compound extreme events is discussed，the attribution analysis of the impact of human activities is carried out，and the possible projection in the future is given.These assessment results have enriched the current basic understanding of compound extreme events.However，according to the existing assessment，it can be seen that there are still insufficient understandings of the mechanism of occurrence and development of compound extreme events.At the same time，it is still necessary to further improve cross-disciplinary，cross-departmental and cross-regional research，strengthen the assessment of formation mechanism and projection of compound extreme events and their impact and risk on ecosystem，economy and society，and improve the adaptability to regional climate change in the future.

IPCC AR6;compound extreme events;heatwave and drought compound extreme events;compound flood;wildfire

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210824006

（責(zé)任編輯：張福穎）