來源： Nature自然科研

原文作者：Francis Ludlow & Rhonda McGovern

在《自然》發表的一篇論文中，Blöschl等人利用大量的書面歷史觀測資料，展現了公元1500年至2016年期間歐洲103條主要河流的洪水歷史，由此揭示了9個影響了歐洲大量地區的洪水多發期，並且發現最近一次的洪水多發期可能還沒有結束，但它在幾個關鍵方面與其他幾個多發期有所不同。

有觀點認爲在1870年至2016年期間，平均約有0.03%的歐洲人口每年都會受到洪水的影響，年均損失佔國內生產總值的0.8-0.9%。由於氣候變化，預計未來歐洲相當大的地區的洪澇災害會增加，因此，如果沒有有效的管理和適應措施，這些損失可能會更大。 

這類措施必須以現有的認識爲基礎，並且需要了解長期的洪水模式。決策者必須知道他們是生活在一個洪水多發期（洪水頻率、程度或影響範圍大於平時），還是生活在一個洪水少發期（洪水頻率、程度或影響範圍小於平時）。任何一個流域在某一年發生極端洪水都是罕見事件，但在歐洲等較大區域累積起來的風險會更高；所以這些地方的洪水歷史越長、空間範圍越廣就越好。

幸運的是，歐洲擁有世界上最豐富、最多樣的歷史文獻資料，從年鑑和編年史到行政和法律記錄、信件和報紙，應有盡有（圖1）。這些資料大量記錄了對極端天氣和災害（如洪水）的觀察，因爲它們往往會對人類造成嚴重的影響，場面非常壯觀，還被賦予了預示或代表人類天譴神罰的宗教意義。例如，公元1471年的愛爾蘭《康諾特年鑑》（Annals of Connacht）曾記載：“[5月1日]前後下起了冰雹，伴隨着閃電和雷聲，愛爾蘭各地的許多花朵、豆類和水果都被摧毀。其中一場下在東邊，冰雹有兩三英寸長，被擊中的人身上留下了很大的傷口…還有一場…下在博伊爾修道院；我們從當地居民那裏聽聞說，一艘船可能漂在修道士大教堂的地板上。”

圖1|洪水的歷史證據。這幅木刻版畫的複製品描繪了1854年德國格勞豪街道被淹的情景。Blöschl等人利用歷史記錄中的信息構建了1500年至2016年的歐洲洪水史。來源：Alamy

這種描述體現了文獻資料的優勢：日期準確，空間分辨率高，關於所涉氣象條件及其對人類的影響一般都有明確記錄，不會混淆。這種證據被用作歷史氣候學的基礎，歷史氣候學的起源至少可以追溯到20世紀20年代，在Hubert Lamb和Hermann Flohn等先驅者的推動下，該領域在20世紀60年代和70年代加速發展。他們的工作使人們進一步認識到，在過去的幾個世紀裏，氣候發生了社會意義上的變化，削弱了認爲長期氣候在這一時期變化不大的觀點。

然而，儘管這一領域不斷發展，但歷史氣候學家Christian Pfister和氣候科學家Heinz Wanner在2002年評論說，“許多科學家認爲，在儀器時代到來之前進行的觀測是‘主觀的’，不如自然指代數據可靠。”他們繼續說道，“一旦經過校準和核實。。。那些數據便是精確的，其時空分辨率是任何其他氣候指代數據無法比擬的。”從那時起，歷史氣候學家就不斷地鑑定證據，開發評估其可信度的方法，並將其量化以重建過去的氣候。基於他們對9576次洪水的歷史記錄的彙編，Blöschl等人爲我們瞭解歐洲洪水歷史做出了重大貢獻。

過去的降水模式與溫度模式相比，在空間上的變化更大，因此更難重建。重建洪水更是難上加難，因爲洪水不僅取決於降水，還取決於人類對景觀的利用，從上游砍伐森林到築壩、架橋和城市化，皆包括在內。它還與當時的氣溫有關，而氣溫在歐洲各地具有季節性和區域性的差異，這影響到蒸發和土壤溼度以及春季融雪的時間。因此，值得注意到是，Blöschl及其同事在所有洪水多發期（除一個之外）和低於正常平均氣溫的氣候盛行之間建立起了時間上的關聯。相比之下，歐洲最近一次的洪水多發期（1990年至2016年，截至最近可用數據）是在氣候變暖的背景下發生的特殊情況。（這裏指一個延伸到西歐、中歐和意大利北部的地區，最近這次洪水多發期被作者定義爲最嚴重的洪水時期之一。）

這項工作的一個亮點是注意控制信源類型和豐度在空間和時間上的變化所產生的偏差，這是一個長期存在的問題，雖然經常被人指出，但很少得到解決。另一個突出的特點是，作者對每個洪水多發期的規模、持續時間和地理環境做了三維可視化處理。這促使人們考慮可能驅動這些時期的內部和外部氣候過程，以及它們的區域性表現如何在海洋和大氣環流的主要模式的行爲中表現出來，或受其影響。

Blöschl等人指出，北大西洋濤動（North Atlantic Oscillation，NAO）是一個關鍵的存疑因素，它是冰島和亞速爾羣島之間氣壓梯度的波動，控制着歐洲上空充滿溼氣的冬季西風的強度和定位（以及伴隨而來的風暴路徑）。根據這一氣壓梯度的強弱，西風要麼給北歐和西北歐帶來相對溫暖的風和雨，使南歐變得乾燥和涼爽，要麼流向南歐，使北歐和西北歐受到北極乾冷空氣的侵襲。

但是，具體是什麼機制在起作用，仍然存在模糊不清的地方。由於各地區的主要洪水季節不同（例如北歐和西北歐爲冬季，中歐爲夏季），冬季NAO只能解釋部分情況。在觀測到的洪水多發期中，盛行氣溫的相關作用也仍然是一個未決問題。地球系統模型與基於過程的水文模型相結合（如作者所言），可用於捕捉地面上會增強或抑制洪水的自然過程和人類過程的複雜性。它還可以讓人們進一步瞭解低於正常氣溫的氣候條件與大多數洪水多發期之間的聯繫，在多大程度上是因果關係或相關關係，以及最近一次的洪水多發期在多大程度上是人爲造成的氣候變暖的結果。

Blöschl等人清楚地表明瞭歷史氣候學的潛力，但還有更多的途徑可以推進這種重建過去氣候的方法。遙遠的過去的書面氣候證據可能變得特別不連續，但年輪證據（測量年輪寬度、密度和同位素組成——與氣候條件相關），在很長一段時間內都比較連續。然而，年輪證據通常只反映生長季節的氣候，而書面證據可以證明所有季節的天氣。如果更經常地以互補的方式使用這兩種資料，就會提高我們對每種資料中保存的氣候信號的理解，並有助於解決某些認知衝突；例如，公元1540年的歐洲大旱在書面記錄中很明顯，但在某些年輪證據中卻顯得比較模糊。 

還有更多的書面資料等待被發現，包括天氣日記，這些文件因其對天氣狀況的標準化、系統性記錄而在歷史氣候學中受到高度重視。它們不僅可以在最近的幾個世紀中找到，有時甚至可以延伸到更早的時期，比如令人難以置信的巴比倫“天文日記”（astronomical diaries），它在公元前七世紀就有系統地對天氣進行日常觀測，但這些文獻在很大程度上仍未被利用起來。正如Pfister和Wanner在2002年所說的，“全世界存在着成千上萬卷日常觀測資料，但其中包含的氣候信息卻沒有得到分析。讓我們開始工作吧！”