气候模式模拟表明,在变暖的世界中,热带气旋将出现“整体转变”,强度趋于增强。
然而,一位大气物理学家表示,要在观测数据中识别热带气旋强度和频率的此类趋势,可能极具挑战性。
尽管科学家曾认为这些增长属于长期趋势,但事实上,它们更可能反映的是从1970年代和1980年代强烈低谷中的恢复。
新研究表明,卫星时代北大西洋大型飓风数量的报告增加,可能是“从1960至1980年代的深度低谷中恢复”,而非更长期趋势的一部分。
这项研究发表于《Nature Communications》,构建了一份涵盖1851年至2019年大西洋飓风的全新完整记录,纳入了卫星观测方法出现之前可能被遗漏的飓风。
更新后的记录显示,自1980年代以来大西洋飓风数量的增加“并非世纪尺度增长的一部分”,而是20世纪下半叶由自然变率和人为空气污染导致的平静期之后的反弹。
论文指出,这些变化“很可能掩盖了温室气体变暖对北大西洋大型飓风频率的世纪尺度影响”。
然而,据Carbon Brief报道,该研究的主要作者表示,这些发现“特定于大西洋,不应推广”至世界其他地区的热带气旋。其他研究人员也指出,这些发现并不一定意味着人为因素对热带气旋的影响微乎其微。
不确定的观测
热带气旋是在热带温暖海洋水域中形成的强大风暴。它们通常被称为在北大西洋、中太平洋和北太平洋称为“飓风”,在西北太平洋称为“台风”,在南太平洋和印度洋则简称为“热带气旋”。
飓风造成的破坏经常登上头条新闻,尤其是那些被归类为“大型”的风暴,其持续风速可达每小时111英里或更高。例如,2017年,一连串大型飓风,包括哈维、艾尔玛和玛丽亚,在美国和加勒比地区造成了严重破坏。
气候模式模拟表明,在变暖的世界中,热带气旋将出现“整体转变”,强度趋于增强,王帅博士,是一位大气物理学家,近期加入普林斯顿大学,未参与该项新研究。
然而,他对Carbon Brief表示,“要在观测数据中识别热带气旋强度和频率的此类趋势,一直极具挑战性”。
2019年关于海洋和冰冻圈的专题报告由政府间气候变化专门委员会(IPCC)得出结论“有新出现的证据表明,近几十年来全球4级或5级热带气旋的年度比例有所增加”,尽管“信度较低”。
随后的研究也发现,大型热带气旋增多在过去40年间——尤其是在北大西洋。
评估热带气旋变化的一个限制因素是,卫星记录相对较短,这使得在一年或十年间的自然波动中,更难识别长期趋势。
作为主要作者的Gabriel Vecchi教授,是普林斯顿大学的地球科学教授,并担任其High Meadows环境研究所所长,他向Carbon Brief解释道,卫星从1960年代中期开始记录气旋,但自1970年代初起才“更加可靠”。
在卫星时代之前,“飓风的发生和强度主要基于直接观测记录,即飓风登陆或经过陆地附近,或海上船只遭遇飓风”,韦基说。
然而,韦基指出,这些较长期的记录并不完整:
“由于只有一小部分飓风会登陆,且海上船只并不能全时段完整覆盖热带大西洋,因此在卫星时代之前,一些飓风很可能完全被遗漏,或者——由于飓风最强风力仅局限于相对较小的区域——即使被探测到,其峰值强度也可能被低估。”
因此,可追溯至1850年代的记录“受到历史采样不足的污染”,韦基说。
被遗漏的飓风
在这项新研究中,韦基及其同事构建了北大西洋飓风完整的“同质化”记录,该记录建立在他们的早期研究的基础之上,将记录向前延伸至1851年,并延续至2019年。
他们的方法将风暴路径的卫星数据与卫星时代之前的船只追踪数据进行比较。借助一系列模式模拟,他们估算了“卫星时代的某一特定风暴若发生在某个前卫星时代年份,将被遗漏的概率”。
由此,作者得出了“在较早的[前卫星]时代,每一年可能已发生但未被探测到的风暴数量的估计值”。随后,作者根据这些被遗漏的飓风对现有记录进行了调整。
下图显示了他们的新记录(深蓝色线条)以及对北大西洋自1851年以来飓风(左)和大型飓风(右)频率的调整幅度(红色)。图表展示了年度飓风数量(上)以及15年滚动平均值(下)。
最大的调整(每年增加约三场飓风)出现在记录的最初阶段,而在两次世界大战期间也出现了一个峰值,当时存在“船只报告的最低值”,论文指出。
恢复
在对记录进行调整后,作者表示,“数据中仍存在显著的逐年和逐十年变率”。然而,他们发现,最近的时段,即1995年至2019年,“对于大西洋的飓风或大型飓风而言,并未显得前所未有”。
作者认为,近几十年飓风频率的增加并非长期趋势的一部分,而是“反映了从1970年代和1980年代的强烈低谷中的恢复”。
论文指出,大西洋飓风活动的这一低谷很可能是“多年代际[自然]气候变率……和/或非温室气体强迫的某种组合,例如人为或自然气溶胶的变化”。
韦基解释道:
“有证据表明,大西洋上空气溶胶(悬浮在大气中的微小颗粒,如尘埃和硫酸盐)含量增加,应会导致大西洋飓风活动减少,因为这些颗粒会减少抵达海洋表面的阳光……海洋表面入射阳光的减少,会降低可用于飓风的能量。”
第二次世界大战之后,“欧洲和北美迅速进行了工业扩张,而主要源于燃煤的硫酸盐促成了大西洋上空气溶胶的积聚”,韦基继续说道。
这一发现“印证了我们许多人一段时间以来一直在说的话”,Kerry Emanuel教授,大气科学教授,任职于麻省理工学院,他未参与该项研究。他对Carbon Brief表示:
“1970年代和80年代的大西洋飓风“干旱”很可能是人为气溶胶强迫的结果,而1980年代以来的回升,主要或完全归因于气溶胶排放的停止,这要归功于清洁 空气法案。”
伊曼纽尔曾共同撰写一篇2006年的短文,指出20世纪后期空气污染造成的降温“抵消了该地区(北大西洋)人为变暖的很大一部分,因此很可能抑制了热带气旋活动进一步增加的潜力”。
人类影响
这篇新论文指出,这些发现“提供了一个世纪尺度的背景”,用以理解近期研究中所识别的、自1980年代以来大西洋大型飓风增加的现象。
然而,James Kossin博士,任职于The Climate Service,担任高级科学家,同时也是其中一项研究的主要作者,他指出,其研究“考察的是全球趋势,这些趋势确实较小,但在剔除大西洋数据后仍保持正值”。
Kossin指出,“我们还考察了大型飓风强度的持续时间”,而新研究则是“仅统计风暴数量,每场风暴一个数值,因此这两种度量非常不同”。他解释道:
“一场风暴可能以六小时一次的估计值达到大型强度,也可能持续数天处于大型强度,而他们的研究中两者都只计为一次。在我们的研究中,一场处于大型强度达三天的风暴将贡献12个数据点。我认为后者与实际风险的变化更具相关性。这并不是说他们的指标不相关,只是这有点像拿苹果和橘子作比较。”
伊曼纽尔补充道,大西洋地区“是全球气候变化的糟糕指标,因为它只占地球上所有热带气旋的约11%”。
韦基同意“本研究结果特定于大西洋,不应推广”,并补充道:
“大西洋飓风与其他流域的飓风不一定同步变化,全球变暖对大西洋的预期影响可能与全球其他地区不同。
“此外,大西洋飓风对历史气溶胶变化和自然多年代际气候变率的响应,应当不同于其他流域。”
尽管自然变率在飓风频率变化中很重要,但它“不一定意味着人为因素对热带气旋的影响微乎其微”,王帅指出。相反,“我们应格外谨慎,不要过度外推相对较短时期的风暴趋势”,他说。
Hiroyuki Murakami博士——任职于大学大气研究协会(UCAR)及美国地球物理流体动力学实验室(位于美国),他未参与该项新研究,但曾主导其他研究,内容关于气旋分布的变化,他表示,作者“在重建观测到的热带气旋数据集方面做得非常出色”。
他对Carbon Brief表示,这些发现“凸显了北大西洋风暴活动长期变化的复杂性质”,并补充道:“我同意多年代际内部变率、人为气溶胶和温室气体,在风暴活动的长期变化中都发挥了重要作用”。







