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约克准备二十年的最高洪水河等级,2月17日2月17日。信贷:加里坎尔顿/ alamy股票照片。2AYX113.
约克准备二十年二十二十二十年的最高洪水河等级。 资料来源:Gary Calton / Alamy Stock Photo。
客人的帖子
2020年2月20日17:08

客座邮政:由于气候变化,英国洪水变得更糟吗?

杰米Hannaford

杰米Hannaford

02.20.20
杰米Hannaford

杰米Hannaford

20.02.2020 | 5:08pm
客人帖子 客座邮政:由于气候变化,英国洪水变得更糟吗?

在暴风雨带来的特殊降雨之后,在英国的大部分地区洪水淹没了一生席亚拉丹尼斯

随着洪水事件仍在展开,它迄今为止完全评估其幅度或严重程度。但我们确实知道,许多主要河流已经达到了他们的最高水平,以“空前的被广泛使用。

这些洪水在同样毁灭性毁灭后只有三个月的时间记录破碎约克郡和中部地区的洪水2019年夏天也发生了更局部但更戏剧性的洪水峰区林肯郡

发生如此多的极端洪水似乎很不寻常,“前所未有”这个词似乎也越来越少。人们不需要回顾很久就能发现以前“前所未有”的洪水事件。

例如,冬天2015 - 16在英国西北部经历了毁灭性的、破纪录的洪水,以及英国有记录以来最高的日降雨量和最高的河流流量。

2013 - 14的冬天英国南部萨默塞特郡(Somerset)水位和泰晤士河下游最为严重。虽然这次事件在洪峰方面不那么罕见,但持续时间和地理范围是显著的。

21世纪的头二十年,总的来说,发生了许多重大的洪水事件国家水文监测方案)。

不可避免地,目前的洪水 - 近年来的所有洪水 - 都促使对洪水风险管理的广泛讨论,以及导致洪水因洪水而越来越多人类活动导致的全球变暖

当然,这些说法并非没有道理。但是他们有正当理由吗?证据是什么?

洪水是否变得更频繁或严重?

在这里,我专注于河流 - 或“河流” - 洪水,注意到洪水也可以来自地表水、地下水和沿海水源。为了调查河流洪水的变化,我们需要分析河流的长期记录 - 有时被称为“放电” - 而不是水的水平或高度。

在英国,我们很幸运拥有国家河流流程档案(NRFA),将数据从1,500个测量站(如下面所示的那些)融合环境局苏格兰环境保护局自然资源威尔士基础设施部-北爱尔兰河流

河流监测站的例子。左:约克郡Buttercrambe的Derwent;右:圣约翰的伯布里亚的贝克贝克。来源:NRFA。
河流监测站的例子。左:约克郡Buttercrambe的Derwent;右:圣约翰的伯布里亚的贝克贝克。来源:NRFA。

其中一些河流流量记录可以追溯到50年或更久以前,有大量研究利用NRFA持有的数据来评估河流流量的长期趋势,包括洪水。这项工作已在审查文章,而更新的趋势分析也被发表

所有这些工作都指向同一个结论。在过去的四五十年里——最典型的河流流量记录的长度——英国大部分地区的河流流量总体上都在增加。

更重要的是,与洪水有关的是,河流流量峰值有所增加(通常,研究着眼于“年最大流量”的趋势——即每年的最高流量峰值),洪水也变得更加频繁。

该作品在地理上也非常一致。下面的地图显示了英国346个测量站的年最大流量的趋势。在英国北部和西部,由蓝色三角形表示的高河流流量的增加最为明显。在英国其他一些地区,如英格兰南部和东盎格鲁地区,也有显著增长。

还要注意,趋势减少 - 显示为红色三角形 - 虽然这些很少统计学意义

这张图显示了1967-2016年英国年度最大(“AMAX”)流量的趋势强度(三角形大小)。趋势表示为相对于长期平均数在这一期间内的百分比变化。白色阴影表示有统计学意义的趋势。蓝色表示增加,而红色表示减少。(请注意,在这个数据集中,苏格兰的许多站在过去十年中不可用,因此未显示趋势 - 参见苏格兰的详细报道研究)。
这张图显示了1967-2016年英国年度最大(“AMAX”)流量的趋势强度(三角形大小)。趋势表示为相对于长期平均数在这一期间内的百分比变化。白色阴影表示有统计学意义的趋势。蓝色表示增加,而红色表示减少。(注意,在这个数据集中,苏格兰的许多气象站在过去的十年中是不可用的,所以没有显示趋势这项研究了解有关苏格兰的详细报道)。

下面的图表显示了2019 - 20年影响的一些地区的洪水中长期变异性的例子。

河流卡尔德伊甸园,记录返回20世纪60年代和70年代,显示出越来越多的趋势,近期洪水,如2007年和2015-16,突出了。(请注意,这些显示年峰值流量的趋势使用高达2017年的数据,因此不包括2019-20洪水。早期估计表明,这些最近的峰值将进一步加强这些趋势。)

但是,记录来自塞文河- 一个罕见的记录返回20世纪20年代的罕见例子 - 描绘了一个不同的故事。

虽然自20世纪60年代以来也表现出薄弱的增长,但它在1960年期间揭示了更大的洪水。事实上,这一记录呈现出弱势下降趋势,尽管在年初和数十年之间具有显着变化的突出特征,2000年初与“洪水贫困”时期对比(如早期)的“富裕”时期。20世纪70年代。

2019  -  2020年洪水洪水影响的四个选定河流的年度最大流量(“Amax”)。黑色虚线表示线性趋势,红线显示平滑过滤器,强调几十年之间的变化。有关方法的信息,请参阅本研究。
2019 - 2020年洪水洪水影响的四个选定河流的年度最大流量(“Amax”)。黑色虚线表示线性趋势,红线显示平滑过滤器,强调几十年之间的变化。看这项研究获取有关方法的信息。

这些趋势与气候变化有关吗?

在原则上,气候变化和洪水之间有着根本的联系,因为,简单地说,这是一个温暖的气氛持有更多的水分

相应地,气候变化预测表明英国未来洪水的严重程度可能会增加。但是,近几十年来,我们所看到的日益增多的洪水趋势是否受到了气候变化的影响?

从趋势检测到归因由于多年之间和几十年之间的明显变异性是挑战 - 可以在上面的时间序列图表上的平滑红线中的“摆动”清楚地看到。这种“噪声”使得难以检测与变暖相关的任何“信号”。

此外,解决造成这些波动的原因是值得的。在英国的纬度,大气变暖通常意味着更多的降雨,但在任何一个地方,气候变化的影响都因天气模式的变化而变得复杂。大气和海洋环流模式在几年到几十年的时间尺度上自然变化,这是导致河流流量随时间变化的原因。

英国坐在大西洋的边缘,所以这尤为重要。例如,北部和西方英国过去五十年的洪水的增加已经与变化有关北大西洋涛动(Nao),影响风暴轨道对英国的位置,对降雨有很大的影响。在与国际团队合作,我们强调了大西洋海面温度变化的作用大西洋多型振荡欧洲洪水的amo)。

河wye洪水的看法在Hay-on-Wye附近,Herefordshire,2月16日2020年。信用:亚历克隆ramsay / alamy股票照片。2AYTWYM
河wye洪水的看法在Hay-on-Wye附近,Herefordshire,2月16日2020年。信用:亚历克隆ramsay / alamy股票照片。

英国的研究使用了非常长的洪水记录,如上图所示的塞文河,指出了几十年之间的显著变化,导致了“洪水丰富”和“洪水贫穷”时期,这是由NAO、AMO和一长列其他因素驱动的。这些变化使得我们很难解释趋势,所以我们还不能确定近几十年来观测到的洪水增加有多少是由人类引起的变暖造成的,又有多少是由自然变化造成的。

然而,随着海洋气氛变异的人为温暖的影响,如Nao,洪水的增加肯定会反映两者的组合。

我们可以肯定地说,在过去的四五十年里,英国北部和西部部分地区的洪水有增加的趋势,这与我们对全球变暖的预期是一致的。

通过归因增加自信

最后,虽然我故意在这里专注于观察数据,但任何提出的问题的答案也必须考虑气候模型。解开人类引起的变暖信号,从变异性的噪音中闻名 - 已知为“气候变化归因“ - 无法通过分析观察到的洪水数据来实现。

然而,对于特定的极端天气事件,可以使用复杂的气候模拟技术来实现这一点。这类归因研究使用模型来模拟有或没有人为排放的气候,并使用这些模拟的大量集合——或“集合”——来确定气候变暖的贡献。

越来越多的这些归因研究表明,特定的洪水事件承担了人类诱导的变暖的“指纹”。例如,研究表明了2013 - 14的洪水更有可能由于人类对气候的影响和对此变暖的贡献2015-16洪水使用类似的技术进行评估。

虽然这些研究关注的是个别的洪水事件,而不是长期趋势,但它们增强了我们的信心,即最近的洪水增加是由人类引起的变暖加剧的。

由露西·巴克,凯蒂·穆昌,史蒂夫·特纳和西蒙·威廉姆斯贡献。

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