洛杉矶正在燃烧，加速的水文气候波动在气候动态中发挥了重要作用。
在经历了长期干旱后，加利福尼亚州在2022-23年的冬季遭遇了一波大气河流的袭击，带来了创纪录的降雨。这导致山区城镇被积雪埋没，山谷因降雨和融雪而洪水泛滥，及数百起山体滑坡。
在南部地区经历了第二个非常湿润的冬季后，草丛和灌木生长激增，2024年迎来了创纪录的炎热夏季和2025年雨季异常干燥的开端。这使得干燥的植被最终被一系列毁灭性的森林火灾吞噬。
这一情形阐明了“水文气候波动”现象——在强降雨和极端干燥之间的快速变化——全球范围内日益普遍，正如最近发表于《自然评论》的论文所讨论的那样。
“我们的研究结果表明，水文气候波动由于全球变暖已经加剧，随着温度的持续上升，进一步的增长也是可能的，”首席作者、与加州大学洛杉矶分校（UCLA）和加州大学农业与自然资源部有关的气候科学家丹尼尔·斯温（Daniel Swain）表示。“加利福尼亚州的波动经历使火灾风险翻倍：首先，显著促进了火灾季节前易燃植被的生长，然后，又由于随后的极端干燥和热量过度使其变得干燥。”
对全球天气数据的分析显示，自20世纪中期以来，水文气候波动在全球范围内激增了31%至66%，超出气候模型的预期。这一增速因气候变化而加速。保守的气候预测表明，如果全球温度比工业化前水平上升3摄氏度，波动可能会翻倍。鉴于当前轨迹，世界可能会超出巴黎协定将变暖限制在1.5摄氏度的目标。研究人员汇集了数百项先前研究的洞见，以支持他们的评估。
导致气候变化的人类活动是快速波动的主要原因，主要是由“扩展的大气海绵”驱动——即大气中由于变暖每升高1摄氏度就能够蒸发、保持和释放7%更多水分的能力，正如研究人员指出的那样。
“这个问题类似于银行的复利，海绵的扩展呈指数增长，”斯温解释说。“随着每升高一个小数点的温度，扩展的速率加快。”
水文气候波动的全球影响不仅仅局限于洪水和干旱，它们还包括在这两种极端之间波动的风险增加。这导致植被周期性地过量受水后又脱水，以及在最近的森林火灾剥夺了保持土壤的植物的饱和山坡上发生滑坡。斯温强调，变暖加剧了这些过渡的破坏潜力。
许多早期的研究主要集中在降水量上，而没有考虑蒸发需求的增加。更干燥的大气从植物和土壤中抽取更多水分，加重了干旱状况，而不仅仅是降雨短缺。
“扩展的大气海绵效应可能为气候变化的一些最显著和令人担忧的影响提供了一个连贯的解释，这些影响似乎最近有所加剧，”斯温评论道。“尽管地球的变暖相对稳定，但在过去5到10年中，对加速的气候影响的关注越来越多。受这种指数扩展的大气海绵驱动的水文气候波动的上升，可能提供了令人信服的理由。”
这一加速，加上预计水循环波动的上升，对我们如何管理水资源具有重要的影响。
“我们必须有效地处理这些日益显著的水流入，同时也要准备应对干燥时期，因此不能仅仅关注极端降雨或极端干旱，”斯温表示。“这突显了‘共同管理’的重要性，作为一个关键策略，它使我们对最合适的干预和解决方案有更全面的认识，而不是孤立地看待干旱和洪水。”
传统的水资源管理策略要么将洪水迅速引导入海洋，要么采用较慢的方法，让雨水渗入地下水。但研究人员警告说，当单独考虑时，每种方法都让城市对气候波动的另一种极端情况更加脆弱。
“加利福尼亚州的水文气候模式不一致且不可靠，”联合作者、加州大学梅塞德分校的气候科学家约翰·阿巴佐格鲁（John Abatzoglou）评论道。“我们最近经历的波动——从一个世纪以来最干旱的三年期限过渡到2023年春季异常的积雪，既考验了我们的水基础设施，也引发了关于管理洪水、确保未来水安全的讨论，尤其在这个日益变化的气候中。”
最有可能受到水文气候波动影响的地区包括北非、中东、南亚、北欧亚和热带太平洋及大西洋，尽管其他地区也将受到影响。
“水文气候波动的增加可能成为在温暖星球上经历的更广泛改变之一，”斯温指出。
本周，在加利福尼亚州，尽管风加剧了严重的森林火灾，但正是由于波动造成的降雨不足，使南加州陷入了火灾季节。
“目前的证据并没有强烈表明气候变化改变了南加州风力事件的强度或频率，”斯温表示。“然而，气候变化确实增加了与这些风事件同时出现的极干燥植被的可能性。这最终形成了与南加州森林火灾的关键气候联系。”
在高温升 scenario下，加利福尼亚州预计将在本世纪晚些时候经历极湿润和极干燥的年份和季节的增加。
“较少的变暖对应于水文气候波动的较小增加，”斯温指出。“因此，任何减少气候变化导致的变暖的措施将直接减缓或减少波动的上升。不幸的是，我们仍在路上，预计本世纪将出现2到3摄氏度的变暖——这表明即将出现显著的波动增加。我们必须将其考虑到我们的风险评估和适应策略中。”
这项研究得到了加利福尼亚自然保护协会和瑞士国家科学基金会的支持。
关键要点
- 水文气候波动——在严重湿润和干燥条件之间的快速波动——因气候变化而在全球范围内上升，随着温度的持续上升，预计还会有进一步显著的上升，正如由UCLA的丹尼尔·斯温领导的研究团队所强调的。
- “扩展的大气海绵”，指的是大气蒸发、吸收和释放的能力，对于每升高1摄氏度全球温度，容量增加7%的水分，是波动现象的一个主要因素。
- 有效管理极端降雨和干旱需要一种综合的方法，而不是将每种事件单独处理，正如研究人员强调的那样。
