Атрибутивните проучвания търсят връзка между интензивността на екстремните явления и изменението на климата

През последните години се извършват все повече проучвания за връзката между предизвиканите от човека климатични промени и отделни екстремни метеорологични явления. При този тип анализи, наречени атрибутивни проучвания, се прави сравнение между климат със и без антропогенния фактор за определяне на промени в честотата или интензитета на определен тип събитие. Например промените в климата са увеличили вероятността за горещата вълна в САЩ и Мексико от края на май и началото на юли т.г. 35 пъти, според скорошен доклад. Атрибутивните проучвания подобряват разбирането за въздействията от климатичните промени върху много редки, но опасни екстремни явления. Също така те все повече намират приложение за формулиране на мерките за адаптацията към климатичните промени, в съдебни дела за климатична справедливост, опазването на обществено здраве и др.

Групата World Weather Attribution изследва необичайно горещо време в края на май и началото на юни т.г. (Фиг. 1), при която екстремните температури в Мексико са отнели живота на повече от 100 души. Според учените от тази група предизвиканите преди всичко от човека климатични промени са направили вероятността от скорошните екстремни горещини в югозападната част на САЩ, Мексико и Централна Америка около 35 пъти по-голяма.

Фигура 1: Оценка на въздействието на климатичните промени върху **честотата** на горещи вълни, подобни на тези от май и юни 2024 г. в САЩ, Мексико и Централна Америка Източник: Wo r ld Weather Attribution.

В новия си доклад, публикуван на 20 юни, те посочват, че вероятността от подобна гореща вълна сега е четири пъти по-голяма, отколкото през 2000 г., което се дължи на увеличените емисии на парникови газове, причиняващи затопляне на планетата.

Фигура 2. Оценка на въздействието на климатичните промени върху **интензитета** на горещата вълна в САЩ, Мексико и Централна Америка от края на май и началото на юни т.г. Източник: World Weather Attribution.

Освен горещата вълна в САЩ и Мексико, от април насам голяма част от Южна и Югоизточна Азия са обхванати от рекордни горещи вълни, с продължителни периоди с максимални температури над 40°C. До този момент официално има регистрирани стотици човешки жертви, като е вероятно да са много повече, тъй като жертвите от горещите вълни често не биват отчитани. Горещото време също така нанесе и масови щети върху посевите и доведе до масово затваряне на училища.

Екстремните метеорологични явления като тази гореща вълна, както и проливните валежи, различните видове бури и засушавания стават все по-чести и по-интензивни в много райони по света във връзка с наблюдаваните през последните десетилетия климатични промени.

Предизвиканите от човека климатични промени вече оказват въздействие върху множество екстремни явления във всеки един район по света, според най-актуалния доклад на IPCC. Но наблюдаваните промени са различни в зависимост от вида на явлението и за дадения район. Поради това изниква необходимостта да се отговори на въпроса:

До каква степен климатичните промени са променили интензитета или честотата на конкретно екстремно явление?

Ако говорим за по-дълъг период като месец или сезон, отговорът на такъв въпрос често е ясен. Може да се каже например, че със затоплянето на климата вероятността за необичайно топъл месец юли в определен град е нараснала с 30%. Но ако опитаме да разгледаме дадена гореща вълна, която е продължила една седмица, и особено когато става въпрос за много редки събития в рамките на един ден, които се случват например веднъж на 100 или на 1000 години, задачата става много по-трудна.

Изследването на такива явления е важно, защото дава представа какви са установените към момента климатични промени и какви промени биха могли да се очакват в бъдеще и съответно – какви мерки ще са нужни за адаптация. Например, ако се установи повишен риск от наводнения, които се случват веднъж на 100 години, този факт може да бъде взет предвид при определяне на стандартите в градското планиране, строителството и поддържане на инфраструктурата в уязвимия район.

Именно това е задачата на атрибутивните проучвания (от англ.: “attribute” – приписвам, отдавам). Атрибутивните проучвания изчисляват доколко вероятността за възникването на конкретно екстремно явление и интензитета му са се променили вследствие на климатичните промени.

Това е сравнително ново направление в науката за климата и е от значение за оценка на риска от климатичните промени (по-специално на тези, свързани с човешкия фактор) върху опасните явления, а също така е от значение при дискусиите за финансови компенсации от засегнати държави (“Загуби и щети”) и при съдебни дела, свързани с климата/климатичната справедливост.

Професор Майлс Алън, ръководител на програмата за изследване на климата в Института за екологични промени към Оксфордския университет, предлага идеята за определяне на човешката роля за екстремни явления за първи път в статия от 2003 г. Докато гледа как се покачва водата, той започва да размишлява върху въпроса за отговорността – и кой носи такава – за локалните прояви на глобалните климатични промени.

Първото такова проучване е направено през 2004 г., което цели да провери влиянието на човешкия принос за горещата вълна от лятото на 2003 г. в Западна Европа. Резултатите показват, че такава гореща вълна е изключително рядко явление дори в съвременния климат, а в свят при който климатът не е допълнително затоплен от човешката дейност, горещата вълна би била почти невъзможна. Горещите вълни като тази от лятото на 2003 г. са станали поне 2 пъти по-вероятни поради антропогенното влияние върху климата.

През последните години, приписването на наблюдаваните промени от човешкото влияние, включително – емисиите на парникови газове и аерозоли, както и промените в използването на земята, върху екстремните явления значително се е подобрило, според IPCC.

За какъв тип събития са подходящи тези анализи?

Тъй като няма съмнение, че човешките дейности причиняват затопляне на глобалния климат в съвременната епоха, на този етап атрибутивните проучвания са най-сигурни за екстремните явления, които са пряко с свързани с температурата, т.е. екстремно горещо или студено време. Докато за събития, по-силно повлияни от динамиката на атмосферата и океана, сигурността на резултатите от тези изследвания е по-ниска. За екстремните събития, свързани с интензивен валеж, има средна степен на надеждност, докато най-несигурни са тези проучвания за изследването на силни конвективни бури и на циклоните на умерените ширини (Фиг. 3).

Фигура 3. “Увереност” в способността за определяне на човешки принос (за антропогенни климатични промени) за различни видове събития. Източник: National Academy of Sciences Attribution of Extreme Weather Events in the Context of Climate Change, March 2016.

Трябва да се има предвид, че времето е естествено хаотично, поради което не може да се каже, че определено екстремно събитие “никога” не би се случило без човешко влияние. Поради това учените отхвърлят опростените твърдения като “това събитие е причинено от изменението на климата” и вместо това говорят за промяна в риска. Атрибутивните проучвания за конкретно екстремно явление не трябва да се използват за извличане на общи заключения относно въздействието на изменението на климата върху всички видове екстремни събития.

До този момент вече има стотици успешно осъществени атрибутивни проучвания.

В сайта Carbon Brief, посветен на климатичните промени, е съставена карта на света с обобщения на анализи на част от проучванията за конкретни събития. За съжаление обаче, за района на Източна Европа броят на този тип анализи е много малък (Фиг. 4). Основен извод е, че 71% от 504-те екстремни метеорологични явления и тенденции, включени в картата, са станали по-вероятни или по-интензивни в резултат на климатичните промени. А когато разгледаме единствено екстремни събития, свързани с необичайно високи температури, делът е 93% (от 152 общо разгледани явления). При валежи и наводнения, установеното човешко влияние e за 56% от събитията, а за събитията на суша – 68%.

Фигура 4. Карта с анализирани екстремни метеорологични явления за територията на Европа. Източник: Carbon Brief

Подобна е и инициативата Climameter, създадена от колектива ESTIMR към Френския институт за изследване на климата “Пиер Симон-Лаплас”. Всеки от анализите на института е изготвен от самия колектив и оценява 2 фактора – колко е вероятно да се случи това явление и какво е човешкото влияние.

Какви са приложенията на атрибутивните проучвания?

Въпреки че заключенията в този вид проучвания се изразяват чрез вероятности, това не намалява ползата им за правораздавателния процес. Законите в САЩ и Обединеното кралство, например, са показвали гъвкавост при оценката на вредите, произтичащи от “небрежност” (вид правно нарушение), когато вредите могат да бъдат доказани само с помощта на вероятностни методи. Съдилищата в Обединеното кралство са приели причинно-следствена връзка за граждански дела, свързани с професионално излагане на токсични химикали, когато науката е показала, че рискът от настъпване на дадено събитие е увеличен с вероятност 2:1. Това е известно като тест за “удвояване на риска”. Подобни тестове са приети като част от съдебните дела в САЩ. Атрибутивните проучвания не само започват да свързва емисиите от човешките дейности с конкретни физически събития, които се случват днес, но и дават ясни предупреждения и доказателства за рисковете от екстремни климатични събития в бъдеще.

Вече има множество дела за климатичните промени, но в повечето от тях се търси цялостна връзка между емисиите от парникови газове и влошаването на условията за живот, а не конкретни явления. Например в делото Лиуя срещу RWE, при което през ноември 2015 г. перуанският фермер и планински водач Саул Лусиано Лиуя подава иск в германски съд, се твърди, че промените в климата са довели до отдръпване на ледника Палкараху в Андите с 2 км, като в резултат на отдръпването му се е образувало голямо езеро, което заплашва да наводни родния град на Лиуя Хуараз.

В делото Джулиана срещу САЩ, при което 21 млади ищци твърдят, че правителството на САЩ умишлено е нарушило правото на живот, свобода и собственост чрез използването на изкопаеми горива, климатичният учен Кевин Тренбет обяснява чрез принципите на термодинамиката как затоплянето на атмосферата увеличава валежите с до 20%, което е влошило наводнения в щатите Луизиана, Флорида и Колорадо.

Въпреки че атрибутивните проучвания имат потенциал за приложение в дела срещу държави и компании, до този момент използването им е ограничено.

Атрибутивните проучвания могат да подобрят знанията за очакваните въздействия на изменението на климата върху конкретни региони или сектори, които позволяват изготвяне на по-детайлни и адекватни стратегии за адаптация на местно ниво.

Например, рискът от сериозни наводнения в Западна Европа като тези от 2021 г., при които в Западна Германия загинаха 184 души, е нараснал между 20% и 900%, според атрибутивно проучване на World Weather Attribution. Такава информация, включително и за хипотетични събития в бъдещето, може да позволи превантивно предприемане на мерки като изграждане на предпазна инфраструктура и системи за ранно предупреждение.

Атрибутивните проучвания могат да бъдат полезни и за застрахователните компании при изготвянето на оценка на риска за обекти, както и за бизнеса преди осъществяване на инвестиции.

На глобално ниво, използването на атрибутивни проучвания би могло допълнително да засили посланията в докладите на IPCC и натиска над политиците по време на преговорите за изготвяне на глобални политики и споразумения за смекчаване на последиците от климатичните промени и адаптиране към тях. При доказване влиянието на човешки фактор върху екстремно явление, това дава допълнителна сила на аргументите за финансова компенсация на засегнатите хора и/или общности.

Друго приложение е комуникацията на риска от климатичните промени и опазването на общественото здраве.

Онагледяването на пряката връзка между човешките дейности и конкретни екстремни метеорологични явления от медиите и от научни и държавни органи съществено помага за повишаване на осведомеността относно спешната необходимост от справяне с изменението на климата. В същото време, при наличие на точна оценка за риска от екстремни явления в даден район, като например гореща вълна с екстремно високи температури, могат да се предприемат адекватни превантивни мерки за опазването на здравето и живота на хората под риск.

На подобен принцип е възможно да бъде подобрено и опазването на екосистемите и биоразнообразието в уязвими райони, ако се установи конкретен риск от редки, опасни метеорологични явления.

Какъв е подходът за реализиране на атрибутивните проучвания?

Когато се прави атрибутивно проучване се сравнява период с характеристиките на съвременен климат с такъв, при който сегашните климатични промени не са се случили и се проверява колко по-често дадено събитие (например поредица от 5 дни с температури над 35°C) се случва сега, в сравнение с миналото (Фиг. 5).

Фигура 5. Илюстриране на метода за извършване на атрибутивни проучвания. Източник: Как да отразяваме екстремното време и връзката му с климатичните промени, наръчник за журналисти, 2023 г.

Това може да стане чрез данни от наблюдения, при които сравняваме съвременен период с по-стар. Предизвикателството тук е, че редовните наблюдения по света се правят от края на 19 век и няма достатъчно данни, за да могат да се направят изводи за много редки явления.

Поради тази причина по-често се използват климатични модели, като процесът включва:

Първо се правят симулации на съвременния климат. Изследователите използват климатичен модел, за да симулират няколко хиляди години в условията на настоящия климат. Това е нужно, тъй като като екстремното време поначало е рядко.
Във втората стъпка се повтаря процедурата с модел, който симулира климата, при който обаче не е имало човешка дейност под формата на парникови емисии (главната причина за глобалното затопляне).
В последната стъпка учените сравняват данните от симулациите с и без глобално затопляне. Моделите предварително се проверяват дали правят адекватни симулации, като често за точността на симулациите на съвременен климат се използват и данни от наблюденията в метеорологични станции.

Като допълнителна стъпка е възможно да се направи и симулация на бъдещ климат, която цели да провери как ще се проявява такъв тип явление в бъдеще.

Предимството на моделите е, че с тях може да се симулира климат за дълъг период от време и по този начин могат да бъдат изследвани дори изключително редки събития. Също така може да се направи симулация за райони, за които няма метеорологични наблюдения.

Какви са различните видове атрибутивни проучвания?

Съществуват множество подходи за анализ на екстремно метеорологично събитие, но има 2 основни: изследване на промяна на честотата на едно явление с определен интензитет и изследване на промяна на интензитета на явления с определена честота.

В зависимост от това какъв подход е използван, е възможно да се стигне до различен резултат дори за едно и също екстремно събитие. Много е важно и как точно дефинираме едно събитие. Например, колко голям район и колко дълъг период от време ще бъде разгледан.

Съществуват и атрибутивни проучвания, при които се прави опит да се изчисли и директното въздействие на климатични промени върху щетите от дадено екстремно явление. (End-to-end attribution studies). Първото такова проучване е от 2016 г., което показва директния човешки принос от климатичните промени за финансовите щети от наводненията в Южна Англия през зимата на 2013/2014 г. Изчислено е, че климатичните промени за подобен тип събития са създали допълнителен риск за имотите в района в размер на около 24 милиона британски паунда.

Като цяло, атрибутивните проучвания са изключително полезни за повишаване на познанията за поведението на климата, подобряването на климатичните модели и др. Тези изследвания ни позволяват да докажем връзката между човешкото влияние върху климата и проявите на времето.

“Дните, в които се казваше, че нито едно метеорологично явление не може да бъде свързано с изменението на климата, приключиха. За много екстремни метеорологични явления връзката вече е силна.”

Д-р Хайди Кулен, ръководител на Climate Central, в интервю за Carbon Brief

От друга страна, не е нужно за всяко едно екстремно събитие да се извършва атрибутивно проучване, след като вече се знае, че климатичните промени засилват честотата на екстремумите като цяло. Но тези проучвания подобряват значително разбирането за човешкото влияние върху регионалния климат и много редките явления.

Автор: Николай Петков / Климатека

Николай Петков е автор в Климатека, завършил е магистратура специалност „Метеорология“ във Физическия факултет на СУ „Св. Климент Охридски“. Магистърската му теза е на тема „Климатични индекси – анализ на климата над Югоизточна Европа в близкото минало и настоящето“. В момента следва магистратура специалност “Интегрирани науки за климатичната система” в университета в Хамбург в Германия. Работи в екологично сдружение „За Земята“ като експерт.

В статията са използвани материали от: