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全球变化科学是一门新兴学科，其母学科中的气候学和水文学对极端气候事件的研究有着悠久的历史。在这些学科中一般采用应用统计学框架来定义极端气候。但是，这种仅仅基于气候统计对极端事件的定义，显然在评估极端气候事件对生态系统的影响时并不合适，因为有些偏离统计学范围的值可能远低于任何可能导致生态系统发生响应的关键阈值。比如，在高纬度地区，冬季月均气温在30°C和40°C之间，某月出现25°C在统计学上属于极端事件，但这些变化可能并没有带来实际灾难性的影响。
另外，在一系列气象指标中，也许单个指标的变化并非极端，但指标组合可能就是极端性的了。比如，热浪与干旱的组合，干旱与之后的极端降雨组合。极端事件还会带动一个或者一系列滞后反应或者连锁反应。例如，一个异常温暖季之后的一年内，草原中土壤异养呼吸作用增强，抵消了生态系统曾经因为变暖对碳的净吸收；森林冬季的土壤冻结增加了夏季异养呼吸应对干旱的敏感性；严重干旱之后会导致树木死亡率增加，也会增加火灾或虫害发生；在高纬度地区，温暖春季的融雪春汛可能会导致该年的干旱；火灾事件减少植被生产力，可导致森林整体同化能力的降低。
同样，在气候变化相关的社会和经济系统中同样存在着一定的滞后效应。例如，如果前面年份的低产提高了食品的价格，就会鼓励之后有更多的人将森林转变为农田或草原。
特别值得注意的是，极端天气气候事件即使发生的概率很小，或并非那么严重，但仍可能大幅度地减少碳汇并可能对气候变暖产生巨大的正反馈作用。当系统由负反馈效应转化为正反馈效应时，就会带来一个质的转变。这可能就是人类未曾预料的了。
超强台风、特大干旱、持续性强降水、强寒潮、区域性高温热浪等极端天气气候事件会造成巨大的经济损失和人员伤亡，可称之为重大气象灾害。气候变暖会引起一些极端事件的强度和频率增强，人类社会将面临更高的灾害风险，而且随着经济的发展，重大气象灾害经济损失不断加大，必须加强研究、应对和防御。
目前厄尔尼诺事件持续发展，预计在夏秋季达到中等强度，将对全球天气产生明显影响，极端天气气候事件将会明显增多。但由于气候预测一直是全世界气象学家所共同面临的科学难题，而极端气候事件 的预测尤其困难。目前对极端气候事件的监测和预测业务能力非常有限，对于极端气候事件变化规律和形成机理仍然不清楚。且极端天气气候事件致灾程度取决于事件本身的性质和强度、还取决于孕灾环境、承载体脆弱性和防灾能力等.
因此，各地应做好防御暴雨洪涝、高温干旱等气象灾害以及极端天气气候事件的准备，如建立高影响极端事件的指数和指标体系，加强高影响的极端天气气候事件发生发展过程监测、研究和预警，同时加强高影响极端事件的防御能力建设。
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