即将到来的正义 | “自然聚焦-气候变化”增刊

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原文作者：Bianca Nogrady

气候建模与归因科学正在厘清全球变暖的责任归属。

Saúl Luciano Lliuya 在秘鲁的家乡 Huaraz 面临来自冰川湖的洪水威胁。图片来源: Luka Gonzales/AFP via Getty

若只看人群洋溢的笑容、鲜花和欢呼，5月28日聚集在德国哈姆高级地区法院外的人们似乎是在庆祝一场胜利。事实上，他们刚刚输掉了一场长达十年的法律诉讼。


2015年，来自秘鲁高山小镇瓦拉斯的登山向导Saúl Luciano Lliuya将德国跨国能源巨头RWE告上法庭，指控其对全球变暖的贡献威胁到他家附近冰川湖可能引发的洪水。在接下来的十年里，该案历经诸多波折，但终局出现在5月28日。法院驳回了末次上诉，称洪水事件波及Lliuya家并造成严重损害的可能性过低，不足以支持司法干预。


然而，在这个决定性的日子，Lliuya的律师Roda Verheyen却在法庭外兴奋地对等候的记者们称：“我太高兴了。”她庆祝的原因是，这一判决创造了一个重磅先例：主要的温室气体排放者未来可能会因其对全球排放的贡献比例而被追责损害赔偿。Lliuya在一份声明中说：“这一裁决表明，那些推动气候变化的大污染者终于会为他们造成的危害承担法律责任。”


伦敦格兰瑟姆气候变化与环境研究所的社会人类学家Noah Walker-Crawford起初曾参与过Lliuya诉RWE案，他表示，各方从未想到案件能走到这一步，尤其是在科学层面上。“案件刚开始时，科学还没有那么成熟，所以在归因问题上我们只有一个大致的认识。”他说。


2015年时，气候归因科学仍处于萌芽阶段。该领域研究人为气候变化在多大程度上改变了特定气候相关事件的发生概率或强度。例如，由冰川融化引发的洪水、导致数千人死亡的热浪、摧毁沿海房产的海平面上升，或烧毁城镇的森林火灾。归根结底，它也为将具体气候事件的责任分摊到某个公司或政府等个体实体提供了一种方法。


Lliuya诉RWE案推进的同时，归因科学也在不断发展。Walker-Crawford说：“案件拖得太久，科学发展赶了上来。”特别是一项在2021年发表的研究发现1， Palcaraju冰川的融化与退缩，以及Huaraz（Lliuya的家乡）附近冰湖溃决洪水风险的增加，“完全可以归因于”人为造成的全球变暖。


这同时改变了科学与法律。许多从事气候归因研究并将其应用于法庭的人士都认为，Lliuya诉RWE案是一个里程碑式的判决，它赋予了这一领域法律分量，为归因科学走进法庭打开了大门。
因果关系
2003年8月，欧洲经历了约500年未遇的炎夏。热浪打破了整个大陆的高温纪录，河流干涸、森林大火肆虐、冰川融化，估计有约2万人死于与高温相关的疾病。


一年后，一项研究以极高的置信度得出结论：人为导致的气候变化至少使如此极端热浪发生的风险增加了一倍2。这篇论文被认为是第一篇针对极端天气事件的、经过同行评审并正式发表的气候归因研究。

律师 Roda Verheyen（中）对 Lliuya 诉 RWE 案的判决感到高兴。图片来源: Christopher Neundorf/EPA-EFE/Shutterstock
“我们始终试图回答的核心问题是：人为气候变化是否以及在多大程度上改变了事件发生的可能性和强度。”伦敦格兰瑟姆气候变化与环境研究所的物理学家 Friederike Otto 说。


量化极端天气事件及其损害中有多少可以归因于人类产生的温室气体排放，是一项复杂的工作。首先要通过建模推演，如果没有自工业化前以来大约50%的大气二氧化碳浓度上升，气候会是什么样子（见 go.nature.com/3jeqwae），然后将其与当前气候模型的数据进行对比。


因此，气候模型是归因科学的核心。这些是对地球气候的计算机模拟，运用代表物理定律（质量、能量和动量守恒）的数学方程，结合真实的气候数据。模型使科学家能够研究不同时空下塑造气候和天气的复杂过程和相互作用，以及诸如大气CO₂增加等变化的影响。


在气候模型中，一个特别关键的方程是 Navier–Stokes 方程，它描述了作用于流体微粒的力。“有科里奥利力，有重力，还有摩擦力，而这个方程是每个气候模型的基础。”Otto说。


但没有两个气候模型是完全相同的。“在核心原理上它们是一样的，但空间分辨率可能不同。”澳大利亚国立大学堪培拉校区的气候科学家 Sarah Perkins-Kirkpatrick 说。分辨率可能带来巨大差异，尤其是在涉及小尺度气象过程时。例如，我们无法解析云，除非使用分辨率小于四立方公里的气候模型，Perkins-Kirkpatrick说。“分辨率越高，就能越好表现这些重要过程。”


气候模型在技术上是全球性的，但每个模型都会以自己的方式进行调整，以尽可能准确地表现特定地区或气候过程，Otto说。“比如英国气象局的模型，他们会调整参数，以便模型能够很好地再现英国的气候，而这通常会让别的地方不太行。”她说。例如，直到几年前，英国所用的气候模型都不能描述印度的季风。“模型正在变得更好，这些取舍也没那么吓人了。”Otto说，尽管低收入和中等收入国家在气候模型中仍然代表不足3。
变革的气候
随着数据量的增加和计算能力的提升，气候模型不断改进，其研究方法也在不断发展。但Otto表示，在她的职业生涯中，进步极大的并非技术，而是政策层面的改变。


在她刚开始从事研究时，大多数气候建模中心都很难让外部研究人员使用其气候模型数据。但这一情况很快发生了转变，当气候模型和数据集中开放后，“你突然可以调动全世界的气候模型”，她说。“刚开始时，我们只能用到一两个能获得的数据模型，但现在我们有时会同时使用多达70个不同的模型，这带来了巨大的改变。”

2023年，野火迅速蔓延至阿尔巴尼亚Fier附近的Kraps村。图片来源: Adnan Beci/AFP via Getty

不平等也影响了气候模型的准确性，因为这些模型依赖气象数据——包括历史和当代数据——而某些地区在气象基础设施上的资源远比其他地区丰富。美国巴尔的摩“关注科学家联盟”的环境科学家Delta Merner说：“尤其是在资源不足的地区，存在方法学上的空白，因为那里缺乏高质量的基线数据。没有这些基线数据，就无法开展归因科学研究，或者无法以法律问题所要求的尺度来研究。”


目前，Merner正开展一项研究项目，利用机器学习，为缺乏一致历史数据的资源不足地区生成合成数据集，这将有助于在这些地区应用归因科学。
归因问责
自诞生以来，气候归因科学不断拓展，并分化为多个子领域。


其中早期的有趋势归因，它寻找人类活动对长期气候趋势的影响信号，例如全球平均地表温度上升与大气温室气体浓度增加之间的联系。事件归因则分析气候变化是否使某一特定极端事件——如洪水、风暴或热浪——更有可能发生，或更为剧烈。


气候模型在模拟不同极端事件的能力上存在差异，这会影响检测人因全球变暖证据的难易程度。澳大利亚墨尔本大学的退休大气科学家 David Karoly 表示：“温度很容易看，尤其是极端温度的上升和极端温度发生频率的增加；在这方面的归因研究已经非常多，以至于现在要在这一主题上发表论文都相当困难。”而其他极端事件，如风暴、气旋和火灾天气，则更具挑战，要么因为这些过程在区域尺度气候模型中未能充分模拟，要么因为涉及的变量过多。


源归因旨在将某一影响的责任归结到特定来源，例如某个主要排放者或国家。Lliuya 之所以选择起诉 RWE，是因为在案件发生时，该公司居欧洲温室气体排放企业之冠，据估算，自工业时代以来，它贡献了全球工业温室气体排放量的0.47% (见go.nature.com/3jb9apw)。虽然0.47%看起来只是一个很小的比例，但意义很大——Walker-Crawford 表示，法院判决也承认了这一点。

希腊的野火发生频率正在增加。图片来源: Athanasios Gioumpasis/Getty
Walker-Crawford 说，如果诉讼方试图将影响归因于排放者，他们需要把眼光放大。这得益于诸如碳巨头（Carbon Majors）数据库等举措，该数据库精确量化了自工业革命以来，全球前180 家化石燃料和水泥生产商在运营过程中排放的二氧化碳和其他温室气体总量。


但 Walker-Crawford 指出，针对单个公司的个别诉讼仍然只是源归因的一种零散做法。“真正更好的是，能有某种机制让所有这些排放者同时承担责任。”他说。“这些诉讼更像是在缺乏充分政治解决方案时的一种绝望之举，尤其是在涉及损失与损害，以及涉及谁对气候变化负有历史责任的问题上。”
法庭上的气候归因
随着气候归因科学不断积累将排放者与气候影响联系起来的研究证据，它也正在为越来越多针对这些排放者的气候诉讼提供支持。


内罗毕 Acorn Law 的环境律师 Omondi Owino 表示，科学家是气候律师的“探照灯”。他说：“律师是跟随科学家的，因为如果政府间气候变化专门委员会（IPCC）没有告诉我们地球正以多少度在变暖，那么我们就不知道《巴黎协定》里应该规定什么，也不知道法律中应该设定怎样的阈值。”


但要让科学家和律师同频对话，并且让法官理解这些内容，几乎和科学本身一样具有挑战性。


在一起当前案件中，Owino 代表肯尼亚 Baringo 郡的一个原住民社区，该社区的土地因洪水而被毁。他花费了大量时间与一位研究过该地区洪水与气候变化联系的科学家合作，既是为了自己理解这门科学，也为了帮助科学家弄清楚如何将这些研究成果传达给法庭。


Owino 说，法律界正在更多地参与到气候科学中，以应对预计将增加的气候诉讼。“我们正努力让法院提高认识，使其不再局限于传统的证据模式，而是越来越愿意考虑这些新的科学证据。” 他说。


科学家们也在学习如何在法律环境中沟通他们的研究，在这些场合中，“不确定性”、“置信度”和“显著性”等概念可能具有不同的含义。Merner 作为科学家首次在法庭上就自己洪水建模作证的经历就很说明问题。她回忆说：“对方问我研究里是否存在不确定性；我做的是洪水模型，所以当然会有不确定性。”但对方的律师却将这种不确定性描绘成弱点。她说：“作为科学家，当你对研究中的不确定性有清晰的理解时，你的科学会更有力。我当时完全无法想象这竟会被视为研究的弱点。”


然而，归因科学对法庭之外的世界影响更大，它正在推动减缓行动，并为在气候极端日益加剧的世界中开展适应提供信息。


肯尼亚气象局的气候科学家 Joyce Kimutai 说：“第一点，我们想要弄清楚我们的活动——我们对环境所做的事情——实际上是如何影响你所经历的天气的。你会想了解人类的贡献到底在怎样影响我们的生活方式、饮食方式、粮食生产方式……还有如果确实如此，那我们应该怎么办？”


Bianca Nogrady 是一位常驻澳大利亚悉尼的自由科学记者。


1. Stuart-Smith, R. F., Roe, G. H., Li, S. & Allen, M. R. Nature Geosci. 14, 85–90 (2021).
2. Stott, P. A., Stone, D. A. & Allen, M. R. Nature 432, 610–614 (2004).
3. Virguez, E., Leon, L. & Freese, L. M. One Earth 7, 370–373 (2024).  


原文以 “Securing climate justice in the courtroom”为标题发布在2025年8月20日出版的《自然》增刊“自然聚焦-气候变化”上

© nature

Nature | doi: 10.1038/d41586-025-02623-6

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