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为明确全球极端火险天气加剧是否可归因于人类活动，研究人员整合气候模型、观测数据与指纹检测技术，开展了1980-2023年间的全球FWI95d趋势分析。研究在99%的置信水平上检测到清晰的、超出自然变异范围的外强迫信号，并将全球极端火险天气的加剧归因于人为气候变化。这一发现为理解气候变化的灾害性影响提供了关键证据，并凸显了将其纳入野火风险管理与气候适应战略的紧迫性。
近年来，从美国西部肆虐的加州山火，到吞噬大片森林的加拿大“火季”，再到让整个澳大利亚天空染上橙红的“黑色夏天”，极端野火事件在全球多个地区愈演愈烈。这些灾难性事件的背后，往往伴随着极端“火险天气”（Fire Weather），即高温、干燥和多风条件的叠加。火险天气是影响野火蔓延潜力的关键气象因素。然而，全球极端火险天气的增加究竟是地球自然气候波动的结果，还是人类活动导致的气候变化所推动的？这个问题至关重要，因为它直接关系到我们如何评估和应对未来的野火风险，但长期以来，由于自然变率的干扰，对这一趋势进行正式的、全球尺度的科学归因一直充满挑战。
在此背景下，一项发表在《SCIENCE ADVANCES》上的研究，如同一位气候侦探，运用“指纹检测”（Fingerprint Detection）技术，在全球极端火险天气的变化中，成功找到了属于人类活动的清晰“指纹”。为了回答人类活动是否以及如何驱动了全球极端火险天气的变化，研究人员开展了一项综合性的分析。他们利用两套先进的再分析数据集（ERA5和JRA55）作为观测事实的参照，并结合了来自第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）的多模型气候模拟集合。研究关注的核心指标是“极端火险天气日”（FWI95d），即一年中火险天气指数（FWI）超过当地历史第95百分位数的天数。通过对比1980年至2023年间观测到的FWI95d变化模式与仅包含自然变率的模型控制实验（piControl）、以及包含所有历史外强迫（包括人为因素）的模拟（HIST+SSP2-4.5，简称HIST+245）结果，研究人员得以“剥离”自然波动的噪音，提取出外强迫（主要是人为强迫）的信号。
该研究得出了一个明确的结论：观测到的全球极端火险天气（FWI95d）的增加，包含一个在99%置信水平上统计显著的、由外强迫导致的信号，且该信号可归因于人为气候变化。这一“人类指纹”在全球范围内的显现，标志着气候变化对野火风险的系统性加剧，为气候科学和灾害风险管理提供了坚实的证据基准，并突显了将此类科学认识纳入气候适应和减灾政策的极端紧迫性。
为开展研究，研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：首先，基于再分析数据（ERA5和JRA55）计算了全球网格化的每日火险天气指数（FWI）及其极端阈值（FWI95d）长期趋势。其次，利用了CMIP6多模式集合的历史与未来情景（HIST+245）模拟，以及长期的工业革命前控制试验（piControl）数据，以区分外强迫响应与内部气候变率。最后，应用了稳健的指纹检测与归因方法，通过计算模型模拟生成的外强迫“指纹”与观测数据之间的信噪比（S/N），来统计检测和量化外部驱动信号。样本（数据）来源包括公开的再分析数据集和CMIP6模型输出。
研究结果
趋势评估
研究人员首先评估了不同数据集对FWI95d趋势的再现能力。观测（再分析）数据显示，1980-2023年间，全球许多地区经历了极端火险天气日的显著增加，尤其是在美国西部、南欧和中欧、巴西以及非洲中南部等野火高发区。相比之下，印度和部分东南亚地区则呈现下降趋势。气候模式集合平均能够大体再现这种大尺度的空间分布格局，尽管趋势强度普遍偏弱。这种一致性增强了后续指纹分析的信心。
指纹分析
这是研究的核心部分。研究人员从包含外强迫的模型模拟（HIST+245）的多模式平均FWI95d异常中，提取出其第一经验正交函数（EOF1），并将其定义为外强迫的“指纹”。该指纹解释了总方差的43%，代表了外部驱动导致的极端火险天气变化的主导空间模态。同时，从长期的工业革命前控制试验中也提取了一个EOF1，它代表了自然内部变率的主导模态，与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）型模态相似。
随后，通过计算观测数据与“指纹”的匹配度（信号）相对于自然变率噪声的信噪比（S/N），来检测外强迫信号是否显著。结果显示，无论是ERA5还是JRA55再分析数据，其S/N比值均随时间持续上升，并最终稳定地超过了99%的置信度检测阈值（约2.3）。这表明观测到的FWI95d变化模式与模型模拟的外强迫“指纹”高度相似，且这种相似性并非偶然，而是统计显著的。即使从数据中扣除全球平均趋势（仅考察空间分布模式的变化），检测结果依然稳健，说明信号不仅源于全球平均的增温，也包含特定的空间变化信息。
研究结论与讨论
本研究通过综合运用多源观测数据、先进气候模型和严谨的指纹检测方法，首次在全球尺度上清晰地识别并量化了人类活动对极端火险天气加剧的贡献。核心结论是：观测到的1980-2023年全球极端火险天气（FWI95d）增加趋势，承载着明确的、统计显著的外强迫信号，该信号超出了自然气候变率所能解释的范围，可归因于人为气候变化。
在讨论中，作者强调了该发现的多个层面意义。首先，研究成功将传统上用于温度、降水等单一变量的指纹归因技术，拓展至火险天气指数（FWI）这一综合反映高温、干旱、大风等复合极端条件的指标，这是方法学上的一个重要进展。其次，研究明确指出，人为气候强迫（很可能与温室气体排放相关）通过改变温度、相对湿度等关键气候变量，直接加剧了全球多个重点区域的火灾危险性，如北美西部、南欧、巴西和非洲部分地区。即使考虑了再分析数据选择、全球平均趋势移除或某些地区数据近似处理带来的不确定性，这一检测结果依然稳健。
然而，作者也客观指出了研究的局限性。当前的指纹分析区分的是“外强迫”与“内部变率”，而“外强迫”中除了人为温室气体和气溶胶，也可能包含自然外强迫（如火山、太阳活动）。但分析表明，过去几十年并无持续的、可解释观测信号的火山或太阳活动趋势，因此将检测到的信号主要关联于人类活动是合理的。未来的研究可以借助单一强迫模拟，进一步剥离温室气体、气溶胶和土地利用变化各自对火险天气的具体贡献。
从更广阔的视角看，这项研究的意义超越了单纯的科学发现。它提供了一个坚实的科学基准，证实了人类活动正在系统性地增加全球的野火气象风险。这为政策制定者敲响了警钟：减缓气候变化（快速减少温室气体排放）对于限制未来火险的升级至关重要。同时，研究结果也凸显了加强适应性措施的紧迫性，包括改进野火管理、扩大早期预警系统以及提升社区恢复力。总之，这项研究标志着我们在理解人类世（Anthropocene）气候影响方面迈出了关键一步，即不仅确认了人类对全球变暖的驱动作用，更在野火这一具体的、灾难性的气候风险维度上，识别出了清晰的人类活动指纹。
