Изменения в экстремальных климатических условиях ожидаются по мере потепления климата в ответ на повышение содержания парниковых газов в атмосфере из-за деятельности человека, например, использования ископаемых видов топлива. Однако определить, вызвано ли конкретное, отдельное экстремальное явление конкретной причиной, например, повышением содержания парниковых газов, трудно, если не невозможно, по двум причинам: 1) экстремальные явления обычно вызываются комбинацией факторов, 2) целый ряд экстремальных явлений является нормальным даже при отсутствии изменений климата. Тем не менее, анализ потепления, наблюдаемого за прошлое столетие, говорит о том, что вероятность некоторых экстремальных явлений, таких как волны тепла, повысилась из-за парникового потепления и что вероятность других явлений, таких как мороз или крайне холодные ночи, снизилась. Например, в одном из последних исследований высказано предположение о том, что влияние человека более чем удвоило риск очень жаркого лета в Европе, как в 2003 году.
Люди, на которых воздействует экстремальное метеорологическое явление, часто спрашивают, можно ли считать влияние человека в некоторой степени ответственным за изменение климата. В последние годы наблюдается много экстремальных явлений, которые некоторые комментаторы связали с повышением содержания парниковых газов. Среди этих явлений – затяжная засуха в Австралии, исключительно жаркое лето 2003 года в Европе (см. рис. 1), интенсивные сезоны ураганов в Северной Атлантике в 2004 и 2005 годах, сильнейшие ливни в Мумбае (Индия) в июле 2005 г. Могло ли влияние человека, например, повышение концентраций парниковых газов в атмосфере, «вызвать» какое-либо из этих событий?
Экстремальные явления обычно являются результатом комбинации факторов. Например, исключительно жаркое европейское лето 2003 года было вызвано несколькими факторами, в т.ч. стойким антициклоном, связанным с очень ясным небом и сухой почвой, из-за чего для нагрева земли оставалось больше почвы. Точно так же образование урагана требует наличия высокой температуры поверхности моря и особых условий атмосферной циркуляции. Поскольку на некоторые факторы, в частности, на температуру поверхности моря, может сильно влиять деятельность человека, а на некоторые – не может, то выявить влияние человека на отдельное, конкретное экстремальное явление непросто.
Тем не менее, можно с помощью моделей климата определить, изменило ли влияние человека вероятность определенных видов опасных явлений. Например, в случае с волной тепла в 2003 году в Европе климатическая модель была запущена с включением только прошлых изменений естественных факторов, влияющих на климат, например, вулканической активности и изменений в потоке солнечного излучения. Затем модель была запущена еще раз с учетом человеческих и естественных факторов, в результате чего была получена картина эволюции европейского климата, которая была гораздо ближе к той, которая фактически имела место. На основании этих экспериментов был сделан вывод о том, что за ХХ век влияние человека более чем удвоило риск наступления в Европе такого же жаркого лета, как в 2003 году, и что в отсутствие влияния человека этот риск, вероятно, равнялся бы одному случаю за много столетий. Для оценки изменений риска конкретных событий с сильными последствиями, например, наступлением ряда очень теплых ночей в городской зоне, такой как Париж, потребуется более детальная работа по моделированию.
Ценность такого вероятностного подхода – «Изменяет ли влияние человека вероятность события?» - состоит в том, что с его помощью можно оценить влияние внешних факторов, таких как повышение концентрации парниковых газов, на частоту конкретных видов явлений, таких как волны тепла или мороз. Вместе с тем, необходим тщательный статистический анализ, поскольку вероятность отдельных экстремумов, например, мороза в конце весны, могла меняться вследствие сдвигов в изменчивости климата, а также изменений в средних климатических условиях. Такой анализ строится на оценках изменчивости климата, основанных на модели климата, поэтому используемые модели климата должны адекватно представлять эту изменчивость.
С помощью этого же вероятностного подхода можно исследовать изменения частоты сильных дождей или наводнений. Модели климата прогнозируют, что влияние человека будет вызывать рост частоты многих типов экстремальных явлений, в том числе экстремальных ливней. Уже есть доказательства того, что в последние десятилетия экстремальные ливни усилились в некоторых регионах, что ведет к усилению наводнений.