这项名为“对主要热带气旋事件的人为影响”的研究将于11月15日发表在该杂志上自然。为了得出结论，伯克利实验室的研究人员克里斯蒂娜·帕特里科拉和迈克尔·韦纳模拟了15个历史上的热带气旋，或飓风，因为它们在大西洋被称为飓风，并在各种过去和预测未来的气候情景中进行了模拟。这项研究的目的是研究人类活动引起的变暖如何影响这些风暴，并可能影响未来类似的风暴。

“我们已经开始看到人为因素影响热带气旋降雨，”帕特里克拉说，他是伯克利实验室地球与环境科学领域的科学家，也是这项研究的主要作者。“我们的模拟结果强烈表明，随着时间的推移，我们可以预期降雨量会有更大的增加。”

帕特里科拉选择了过去十年中发生在全球各地(包括大西洋、太平洋和印度洋)的15个热带气旋，并对这些风暴在不同情况下、不同因素(如空气和海洋温度、湿度和温室气体浓度)进行了高分辨率气候模拟。她说:“仅仅通过观测很难揭示气候变化如何影响热带气旋，因为卫星时代之前的记录是不完整的，热带气旋的自然变化很大。”

她将研究分为两部分，第一部分分析迄今为止气候变化的影响，第二部分预测未来，了解不同程度的全球变暖如何改变热带气旋的强度和降雨量。

她发现，气候变暖已经使降雨强度增加了5%到10%，但到目前为止还没有明显影响本研究中考虑的飓风的风速。然而，如果气候继续变暖，最高风速可能会增加多达25节，或约29英里每小时。

“后投”归因法

研究人员使用了伯克利实验室计算研究部的极端天气专家韦纳所称的后发归因法，他将其描述为与预报相同的方法，除了事件已经发生，“所以你可能有更多的信息可以使用”。

韦纳和帕特里科拉去年在分析2013年科罗拉多州一场造成创纪录洪水的严重风暴时，使用了同样的方法。“你当然可以在事后更好地运用你的专家判断，”他说。“所以你模拟了世界上曾经发生过的事件，然后在人类没有改变气候系统的情况下，模拟了一场与事实相反的风暴。”

例如，通过在工业化前的气候和当前条件下对卡特里娜飓风进行建模，并利用结果之间的差异，研究人员可以确定人为变暖的原因。然而，这项研究的设计并没有允许研究人员检查飓风是否会变得更加频繁，或者它们是否会以不同的方式移动，比如飓风哈维在休斯顿上空停留了几天。

Wehner还警告说，只使用了一种气候模型(由国家大气研究中心开发的天气研究与预报模型)，当结果在其他模型中得到复制时，这种信心将会增加。

雨越多，风就越大

除了工业化前的情景，Patricola和Wehner还模拟了未来三种气候情景(RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5)中发生的热带气旋，每一种情景都代表温室气体排放水平的增加和全球变暖。自20世纪初以来，全球平均地表温度上升了约1摄氏度;在RCP8.5，最极端的情况下，气温预计将再上升3到4度。

他们发现，在未来的情况下，降雨量可能会增加15%到35%。风速增加了25节，尽管大多数飓风的风速增加了10到15节。帕特里科拉说:“事实上，几乎所有15个热带气旋都以类似的方式作出反应，这给了我们对结果的信心。”

另一个有趣的发现是，风暴的结构可能会发生变化，飓风眼的降雨更强，而外围的降雨较少。“在一个更温暖的世界里，风暴的内部会从风暴的外部夺走水分，”韦纳说。

目前最先进的长期气候模拟的分辨率接近25公里甚至更小，可以广泛地代表热带气旋。然而，重要的精细尺度特征，如云团，只能在这个尺度上近似，对气候预测的影响未知。这促使伯克利实验室的团队以4.5公里的分辨率运行他们的模拟，这允许一些云集群的表示。他们发现，更精细的空间尺度并没有改变他们结论的质量方面。

帕特里克拉说:“我们发现，气候变化对卡特里娜飓风的风和降雨的影响对模型分辨率在3公里到25公里之间不敏感。”“这是一个好消息，因为它表明我们可以对全球气候模型的预测更有信心，分辨率至少为25公里，这正变得越来越普遍。”

该研究在伯克利实验室国家能源研究科学计算中心的Cori超级计算机上使用了数百万小时的计算时间，在五种气候情景中模拟了15次飓风，每次飓风重复10次。帕特里科拉说:“NERSC在完成这项研究方面绝对是至关重要的。“一些研究关注了个别风暴如何因气候变化而发生变化。这项研究的一个重要之处在于，我们能够对15场风暴使用相同的气候模型和方法，这使我们能够评估结果的可靠性，这是以前从未做过的。”

帕特里科拉强调了同时使用观测和气候模型来理解气候系统的重要性。几项研究，包括伯克利实验室去年发表的一项研究地球物理研究快报根据对观测结果的统计分析，气候变化增加了飓风哈维带来的降雨量。她说:“当两种方法一致时，我们可以对结果更有信心。”科学家们正在达成共识，全球变暖将导致热带气旋带来的降雨增加。剩下的一个不确定因素是会有多少。”