系统性归因热浪事件：量化碳排放大户对极端高温的历史责任

为解决极端事件归因(EEA)研究通常聚焦单一事件且缺乏对具体排放源贡献量化的问题，研究人员开展了对213个历史热浪事件的系统性归因研究。研究量化了自1850-1900年以来全球变暖(GMST)对热浪概率和强度的影响，并首次将因果链延伸至180个碳排放大户(Carbon Majors)的排放贡献。结果表明，气候变化使所有热浪更强更频发，其中四分之一的灾害在工业化前气候中几乎不可能发生；碳排放大户的排放贡献了半数以上的热浪强度增强，单个企业的影响足以导致16-53次原本不可能发生的热浪。该研究为气候诉讼和企业责任认定提供了关键科学证据。

随着全球变暖的持续加剧，极端高温事件正以前所未有的频率和强度席卷全球。热浪不仅造成巨大的经济损失，更直接威胁人类健康与生命安全。科学界早已明确人类活动引起的气候变化是极端高温事件背后的推手，然而现有的极端事件归因(Extreme Event Attribution, EEA)研究存在两大局限：一是多聚焦于单个极端事件的个案分析，缺乏对历史事件的系统性、批量化的归因研究；二是绝大多数研究止步于将事件归因于“气候变化”这一宏观概念，极少能进一步量化到具体的排放主体（如国家、企业或个人）应承担的责任。这种科学上的“归因缺口”使得在气候诉讼、损失与损害索赔及企业责任认定中缺乏坚实的科学证据支撑。

为了填补这一空白，由Yann Quilcaille和Sonia I. Seneviratne等来自瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zürich)和国际应用系统分析研究所(IIASA)等机构的研究人员联合开展了一项开创性的研究。他们首次对过去二十多年间全球范围内有灾害记录的热浪进行了系统性归因分析，并成功将热浪的变化定量追溯至全球最大的180家化石燃料及水泥生产商（即“碳排放大户”，Carbon Majors）的历史排放。这项重磅研究成果于近期发表在《Nature》杂志上。

研究人员为开展此项研究，综合运用了多项关键技术方法。首先，他们从国际灾害数据库(EM-DAT)中系统提取了2000-2023年间全球报告的226次热浪灾害事件，并利用地理信息系统(GADM)对其发生区域进行了精确的空间匹配。其次，他们采用了世界天气归因组织(World Weather Attribution, WWA)倡导的、经过广泛验证的极端事件归因框架，利用广义极值分布(Generalized Extreme Value distribution, GEV)模型，以全球平均地表温度(Global Mean Surface Temperature, GMST)为协变量，构建了每个热浪事件的概率分布随GMST变化的统计关系。该模型使用再分析数据(ERA5)、地面观测数据(BEST)以及10个性能最好的地球系统模型(ESMs)的结果进行多证据融合，以评估在事实气候（有气候变化）和反事实气候（无气候变化，即1850-1900年基准）下，每个热浪事件的强度变化(ΔT)和发生概率比(Probability Ratio, PR)。为确保结果的可靠性，他们对所有事件的模型拟合优度(Goodness-of-fit)进行了验证，并采用了非线性格兰杰因果检验(Non-linear Granger causality)来确认GMST与热浪指标间的统计因果关系，最终保留了213个符合条件的热浪事件用于后续分析。

在归因于排放源方面，研究团队采用了“碳排放大户数据库”(Carbon Majors Database)提供的180家实体自1854年以来的CO₂和CH₄排放数据。他们利用一个经过观测约束的简化地球系统模型OSCAR (Optimal Simple Climate Carbon Cycle Model)，模拟了每个碳排放大户的排放对历史GMST变化的单独贡献。最后，通过将OSCAR模拟出的每个排放源对GMST的贡献率，与EEA分析中得到的GMST-热浪关系相耦合，实现了将单个热浪事件的强度变化和概率变化分解到每一个碳排放大户身上。

研究结果

1. 气候变化系统性增加了热浪的强度与概率

分析表明，人类引起的气候变化使得所有213个被分析的热浪事件都变得更强（强度增加）和更可能发生（概率增加）。与1850-1900年的前工业化气候相比，这些热浪的强度中位数增加了0.3°C至2.9°C不等。其中，2021年发生在美国的太平洋西北热穹事件强度增幅最大（+2.9°C），而2000年6月发生在巴基斯坦的热浪强度增幅最小（+0.3°C）。从时间上看，气候变化的影响在不断加剧：2000-2009年间，热浪强度中位数增加了1.4°C；2010-2019年间增加了1.7°C；而2020-2023年间则增加了2.2°C。

在发生概率方面，气候变化使得所有热浪事件的发生概率比(PR)均大于1，即都变得更加可能。其中，55次（26%）热浪的发生概率增加了至少10,000倍，这意味着这些事件在工业化前气候中几乎是不可想象的（virtually impossible）。从时间趋势看，热浪概率比的中位数从2000-2009年的约20倍，增加到2010-2019年的约200倍，清晰地展示了全球持续变暖对极端事件频率的放大效应。

2. 碳排放大户对热浪有显著贡献

碳排放大户的累计排放对全球变暖负有主要责任。研究表明，这180家实体累计排放的CO₂占1850-2023年间全人类活动累计CO₂排放（包括土地利用）的57%；若仅考虑化石燃料和水泥生产的CO₂排放，其占比高达75%。它们对GMST升高的贡献同样巨大：截至2023年，碳排放大户的排放导致GMST升高了约0.67°C，占观测到的总升温（1.30°C）的一半以上。其中，前14大碳排放大户（包括前苏联、沙特阿美、埃克森美孚、中国煤炭等）的贡献就达0.33°C，与其余166家的总贡献相当。

更重要的是，研究成功量化了每个碳排放大户对具体热浪事件的贡献。总体而言，碳排放大户的排放贡献了自1850-1900年以来热浪强度总增幅的一半。对于单个热浪，其强度增幅中可以明确归因于这些企业的份额因事件而异。从对事件发生概率的贡献来看，排放量最大的实体（前苏联）独自使得53次热浪（占25%）的发生概率增加了至少10,000倍；即便是排放量最小的碳排放大户（Elgaugol），也独自使得16次热浪（占8%）从“几乎不可能”变为“可能发生”。这证明，即使是规模相对较小的化石燃料生产商，其历史排放也对当今的极端高温事件产生了实质性的、可量化的影响。

结论与讨论

该研究通过系统性的方法，首次实现了对大量历史极端热浪事件的批量归因，并将归因分析从宏观的“气候变化”成功溯源至微观的“单个排放企业”，在极端事件归因科学领域树立了一个新的里程碑。它有力地证实了全球变暖正在使热浪变得更加强烈和频繁，且这种影响随着时间推移而在加速深化。

该研究的结论具有深远的科学与社会意义。在科学上，它发展并验证了一套将极端事件影响归因于具体排放源的可重复框架，该框架未来可被应用于干旱、洪水、野火等其他类型的气候极端事件。在社会层面，这项研究为正在全球范围内激增的气候诉讼提供了至关重要的科学证据。它首次以高置信度量化了特定企业（而不仅仅是国家）的排放对具体气候灾害的贡献，为要求“碳排放大户”承担其历史排放造成的损失与损害提供了强有力的定量支持，有助于推动更加公平和负责任的气候治理。

当然，研究也存在一些局限性。例如，其所依赖的EM-DAT灾害数据库存在报告偏差（Reporting bias），许多发生在非洲、拉丁美洲的热浪可能未被记录，导致分析覆盖面不全。此外，碳排放大户数据库仍未涵盖全部排放（如仅覆盖75%的化石燃料相关CO₂排放），且未考虑化石燃料燃烧产生的气溶胶（Aerosols）的冷却效应（这可能使其净增温贡献降低约10%）。未来的研究可以致力于完善灾害数据库，并尝试将气溶胶等非CO₂强迫的归因纳入框架。

总而言之，这项研究不仅增进了我们对人类活动与极端天气事件之间因果联系的理解，更在科学与法律、责任与正义之间架起了一座量化的桥梁。它明确地指出，减缓气候变化并应对其影响，需要所有排放主体，尤其是那些历史上从中获利最多的化石能源企业，承担起相应的责任。