飓风与全球变暖有关吗?

全球变暖给大气增加了更多的水分，为飓风等大风暴提供了更多的燃料。但热带气旋极其复杂。我们能在多大程度上将它们与人类引起的气候变化联系起来?

这取决于链接。例如，我们知道我们正在使海平面上升，这会加剧风暴潮。当气旋停止时，额外的水分也会导致大洪水，就像艾琳和哈维这样的风暴所显示的那样。研究人员现在知道，近几十年来，随着全球气温上升，热带气旋的活动已经减缓。一个2018年发表在《自然》杂志上的研究注意到，从1949年到2016年，气旋的速度下降了10%。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)指出，计算机模型表明，气候变化会加剧风暴，尽管这仍是推测性的。

美国国家海洋和大气管理局在一份报告中解释说:“现在下结论说人类活动——特别是导致全球变暖的温室气体排放——已经对大西洋飓风或全球热带气旋活动产生了可察觉的影响还为时过早。2017年飓风与气候变化研究综述．“也就是说，人类活动可能已经造成了变化，但由于变化的幅度小或观测的局限性，这些变化还无法被检测到，或者还没有确定的模型。”

美国国家海洋和大气管理局的气象学家表示，这个问题主要是缺乏长期数据托马斯·r·克努森他研究大西洋飓风活动和温室气体导致的变暖的影响，在2012年告诉MNN。“我们最可靠的强度记录可以追溯到1980年左右，但如果你试图弄清楚20世纪50年代的强度是否比最近更大，或者是否随着时间的推移而上升，事情就有点棘手了。由于数据集的限制，这个问题更难回答。”

尽管如此，克努森和他的许多同事仍预计全球变暖将提高飓风的强度，这是基于他们对飓风运作方式的了解以及先进计算机模型的预测。多亏了这些模型，科学家们可以在过去、现在和未来的条件下模拟风暴，帮助他们重现最近的风暴活动，并预测接下来可能发生的情况。

克努森说:“这些模型表明，至少在分辨率较高的模型中，在较温暖的气候中，飓风的强度更大，尽管有些模型总体上飓风较少。”“因此，正在出现的情况是全球热带风暴和飓风减少，但我们现在遇到的热带风暴和飓风会比我们现在遇到的稍微强烈一些，降雨量也会更大。”

正如宾夕法尼亚州立大学(Pennsylvania State University)气候科学家迈克尔·曼恩(Michael Mann)在飓风哈维(Harvey)过后指出的那样，气候变化也可能促使风暴停止并引发洪水。飓风哈维以前所未有的降雨淹没了德克萨斯州的大片地区。

“停滞是由于盛行风非常弱，未能引导风暴向海上移动，导致它旋转和来回摆动，就像一个没有方向的陀螺。”曼恩在脸书上写道．“这种模式，反过来，与现在美国大部分地区的副热带高压系统大大扩大有关，高速气流被推向北部。这种亚热带扩张模式在人为气候变化的模式模拟中得到了预测。”

飓风强度

对长期数据的最新研究表明，事实上，飓风正在变得越来越强。

在2020年5月发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，研究人员查看了1979年至2017年39年的数据，发现风暴总体上越来越强，主要热带气旋发生得越来越频繁。

“通过建模和我们对大气物理学的理解，这项研究与我们在像我们这样变暖的气候中预期看到的情况相一致，”詹姆斯·科辛说，他是一名来自威斯康辛大学麦迪逊分校的NOAA科学家，也是该论文的主要作者。在大学发布会上．

科学家们解决了不同技术时代数据融合的问题，方法是将新技术静音，使其与旧技术一致。

科辛说:“我们的结果显示，这些风暴在全球和地区层面上变得更强，这与飓风对全球变暖的反应的预期一致。”“这是向前迈出的良好一步，增加了我们对全球变暖使飓风变得更强的信心，但我们的结果并没有确切地告诉我们，有多少趋势是由人类活动引起的，有多少可能只是自然变化。”

本研究是在前人研究的基础上进行的。

衡量飓风强度的一种方法是功率耗散指数(PDI)，它是由麻省理工学院的大气科学家Kerry Emanuel开发的，用来衡量飓风在其生命周期内释放的能量。下面是伊曼纽尔制作的时间序列，显示了每年9月热带大西洋海面温度(SSTs)与飓风年度PDI的对比。(注:对年度数据进行了平滑处理，以强调至少三年时间尺度上的波动。)

图片:NOAA地球物理流体动力学实验室

该图显示了sst与飓风释放的能量之间的强烈相关性，还显示了大西洋风暴的总体PDI自20世纪70年代以来翻了一番。但值得注意的是，这不仅仅是由于sst的上升，克努森说。这是因为其他自然和人为因素也在起作用数十年的变化其中一些可能是由于另一种人为排放:气溶胶。

克努森告诉MNN:“很可能是大西洋上空的气溶胶随着时间的推移导致了飓风活动的一些变化，我特别想到的是20世纪70年代和80年代飓风活动的相对平静。”“这是一个可能的人为影响飓风气候活动的例子，但不是严格意义上的长期趋势，就像你从温室气体的影响中预期的那样。一些初步迹象表明，气溶胶的强迫作用可能至少部分导致了这种暂时的减少。”

这导致一些怀疑论者认为，最近的大风暴只是从这段平静期的反弹，但克努森说，越来越多的证据表明，事情并没有那么简单。虽然将观测到的PDI增长完全归咎于人类引起的气候变化还为时过早，但人们仍然普遍预测，在本世纪的某个时候，气候变化将影响前者，即使它的影响在几十年的数据中还不清楚。

“下个世纪的人为变暖将导致一些盆地强烈飓风数量的增加，这种可能性大于偶数。NOAA概述克努森写道，他补充说，“从百分比上来说，这将大大高于平均风暴强度的2-11%的增幅。”这两张图预测了到2100年的情况，第一张图基于热带大西洋当地的海温模拟飓风活动，第二张图基于热带大西洋海温相对于热带其他地区的平均海温建模:

图片:NOAA GFDL

总体而言，未来几十年热带风暴可能会减少，但根据NOAA的预测，一个高分辨率模型预测“到21世纪末，大西洋盆地非常强烈的飓风的频率将翻倍”。用于2010年的研究发表在《科学》杂志上该模型不仅预测了90年后4级和5级风暴的数量将增加一倍，而且还告诉研究人员“4-5级风暴增加的影响超过了整体飓风数量的减少，因此我们预计(非常粗略地)到2100年大西洋盆地的潜在损害将增加30%。”

风暴潮

大部分损失将由风力造成，因为4级和5级风力的定义是风速至少130英里/小时。风暴潮是另一个威胁，克努森说，不管它对气旋本身的影响如何，气候变暖可能会放大风暴潮。

“即使总体上飓风活动在下个世纪保持不变，我仍然预计仅由于海平面上升，风暴潮导致沿海洪水的风险会增加，因为飓风将发生在更高的基线海平面上。”他补充说，与飓风活动相比，“相对而言，人们更有信心将过去的海平面上升至少部分归因于人类的影响，也更有信心认为海平面将在下个世纪继续上升。”

降雨

就像最近美国的许多飓风一样，雨有时比风或海水更危险。威胁取决于当地地形等因素，以及风暴是否原地不动，比如2011年的艾琳或2017年的哈维。据康奈尔大学(Cornell University)海洋学教授查尔斯·h·格林(Charles H. Greene)说，帮助阻止这些风暴的大气力量可以追溯到北极变暖。

格林在一份声明中说:“随着海冰的消失和北极温室效应的放大，急流速度变慢，更加蜿蜒，经常导致天气系统停滞。”拉布拉多海上空的高压块就是这样一个停滞的天气系统，它阻止了桑迪像90%的季末飓风那样转向北大西洋。相反，它史无前例地直奔纽约和新泽西，剩下的就是历史了。”

同样，他补充说，“如果4级飓风哈维直接穿过休斯敦，并在德克萨斯州西部逐渐消失，休斯敦遭受的损失将会小得多。”

另外，正如克努森指出的，气候变暖可能会帮助风暴带来更多的雨水。他说:“到21世纪末，人为的变暖可能会导致飓风的降雨率大大高于现在的飓风。”他指出，模型预测，在风暴中心60英里范围内，平均降雨量会增加20%。

我们能从未来的飓风中期待什么?

为了说明温暖的海水如何影响4级和5级飓风的频率，下图模拟了它们在两种情景下的行为:当前的气候和21世纪末变暖的气候。提前几天准确预测飓风轨迹几乎是不可能的，但这张图提供了一个大致的概念，说明了事情是如何随着时间变化的:

图片:NOAA GFDL

尽管人们普遍认为，海洋变暖将产生更强烈的气旋，但在将单个风暴归咎于气候变化方面，以及在将迄今为止的任何热带气旋活动归咎于气候变化方面，人们仍然普遍持谨慎态度。

克努森写道:“我们估计，预计在几十年内不会发现这种人为因素对飓风的影响。”“虽然自20世纪40年代中期以来，大西洋4-5类数据有大幅上升的趋势，但我们的观点是，在进一步评估数据同质性问题(例如由于观测实践的变化造成的问题)之前，这些数据并不可靠。”

尽管如此，这种谨慎并不一定被视为怀疑。一些怀疑者混淆例如，最近美国登陆次数减少，大型飓风的数量总体减少，忽略了袭击其他国家或仍在海上的风暴。还有人指出，2012年这样的年份发生了相对较少的大型飓风(尽管桑迪(Sandy)也曾在该州出现过)，并认为这证明了这样的风暴越来越罕见。但科学家们指出，像风切变或干燥空气这样的季节性变化会暂时抑制长期趋势，因此将任何一个风暴或季节吹嘘为更广泛的现象的证据是不明智的。

我们可能需要等待几十年才能确切了解全球变暖是如何影响飓风的，但克努森也警告说，不要把这种不确定性与对变暖本身缺乏共识混淆起来。

他写道:“对(飓风)预测的相对保守的置信水平，以及目前缺乏可检测到的人为影响的主张，与全球平均温度等其他气候指标的情况形成了对比。”他补充说，国际研究“提供了强有力的科学证据，表明过去半个世纪观察到的大多数全球变暖都是如此。非常很可能是由于人类造成的温室气体排放。”

想了解更多关于气候变化和飓风之间的关系，请查看PBS新闻一小时对MIT的Kerry Emanuel的采访。