倫敦的邱園在短短三個小時內經歷了一個月的降雨。在整個城市，地鐵線路暫停，車站關閉，因為倫敦經歷了幾十年來最潮濕的一天，山洪暴發(fā)。不到兩周后，它再次發(fā)生：傾盆大雨導致廣泛的破壞，包括兩家倫敦醫(yī)院被洪水淹沒。

我和同事們創(chuàng)建了一套新的100年氣候預測，以更準確地評估未來幾年和幾十年內發(fā)生此類大雨的可能性。簡短的回答是，氣候變化意味著這些極端傾盆大雨將在英國更頻繁地發(fā)生。——而且更加激烈。

為了生成這些預測，我們使用了氣象局的業(yè)務天氣預報模型，但在較長的氣候時間尺度上運行。這提供了非常詳細的氣候預測 - 從2年到2年的100年中，英國每1981.2080公里的網格箱，每小時一次。這些比傳統(tǒng)的氣候預測要詳細得多，需要作為一系列20年的模擬運行，然后拼接在一起。即使在氣象局的超級計算機上，這些仍然需要大約六個月的時間才能運行。

我們進行了12個這樣的100年預測。我們感興趣的不是某一天的天氣，而是當?shù)貥O端天氣的發(fā)生如何逐年變化。通過啟動過去的模型運行，還可以根據(jù)觀測值驗證輸出以評估模型的性能。

在這個細節(jié)水平上——“k尺度”——可以更準確地評估最極端的傾盆大雨將如何變化。這是因為 k 尺度模擬更好地代表了可能導致破壞性山洪暴發(fā)的小規(guī)模大氣過程，例如對流。

更多的排放，更多的雨水

我們的研究結果現(xiàn)在發(fā)表在Nature Communications上。我們發(fā)現(xiàn)，在高排放情景下，到20年，英國每小時超過2080毫米的傾盆大雨的頻率可能是1980年代的四倍。這種降雨量可能會通過山洪暴發(fā)造成嚴重破壞，規(guī)劃人員使用20毫米/小時的閾值來估計當水淹沒通常的排水渠道時發(fā)生洪水的風險。以前不太詳細的氣候模型預測同期的增幅要低得多，約為兩倍半。

我們注意到，這些變化是假設溫室氣體排放量繼續(xù)以目前的速度上升。因此，這是一個合理但較高的估計。如果全球碳排放遵循較低的排放情景，英國的極端降雨仍將增加 - 盡管速度較慢。然而，這些變化并非不可避免，如果我們在未來幾十年排放更少的碳，極端傾盆大雨將不那么頻繁。

在某些地區(qū)，增幅要大得多。例如，蘇格蘭西北部的極端降雨可能幾乎是其十倍，而英國南部的極端降雨頻率接近三倍。與傳統(tǒng)的低分辨率氣候模型相比，高分辨率模型中極端降雨事件數(shù)量未來增加更多，這表明進行k尺度預測以使社會能夠適應氣候變化的重要性。

隨著大氣變暖，它可以容納更多的水分，每變暖一度，水分就會增加 7%。在一個簡單的層面上，這就解釋了為什么在世界許多地區(qū)，預測顯示由于人為引起的氣候變化，降水增加。這項新的研究表明，在英國，每發(fā)生一度區(qū)域變暖，南部的傾盆大雨強度可能增加約5%，北部可能增加約15%。

然而，它遠非將更極端的事件逐年描繪成一個穩(wěn)步上升的趨勢的簡單圖景。相反，我們預計會出現(xiàn)快速變化的時期——記錄被打破，有些被打破了相當大的幅度——以及暫停的時期，沒有創(chuàng)造新的記錄。

這只是自然變率與潛在氣候變化信號之間復雜相互作用的反映。一個類比是潮汐時海浪從海灘上飛來。潮汐是長期上升的趨勢，但也有時期會有更大的波浪，然后是平靜。

盡管存在潛在的趨勢，但當?shù)匾?guī)模破紀錄事件之間的時間可能出奇地長，甚至幾十年。

我們的研究標志著這樣一個高分辨率數(shù)據(jù)集首次跨越了一個多世紀。除了作為規(guī)劃者和政策制定者為未來做準備的寶貴資產外，氣候歸因科學家還可以使用它來檢查當前的極端降雨事件，以了解人類溫室氣體排放的可能性有多大。該研究強調了實現(xiàn)碳排放目標的重要性，并計劃日益普遍的極端降雨事件，這些事件的強度不同，在所有溫室氣體排放情景中看起來都極有可能。

極端年份的聚集趨勢給試圖適應強烈傾盆大雨的社區(qū)帶來了挑戰(zhàn)，并冒著基礎設施毫無準備的風險，因為基于過去幾十年觀測的氣候信息可能無法代表接下來的幾十年。