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第51章 温室效应:未来10年,全球气温会上升还是下降?(4)

作为国际社会在这一领域做出一致性预测的首次尝试,气候变化委员会于1990年的预测受到了广泛的关注。虽然与汉森的预测相比,这次预测还是不够明确,但是他们的预测详细周密,较为准确。比如,他们预测陆地表面与海洋(湖泊、河流)表面相比升温更快,而且在冬季更为明显,另外,在北极和其他北半球高纬度地区,将出现气温大幅度升高的现象。结果证明,这两个预测都是正确的。

然而,政府间气候变化专门委员会所作的头条预测是“全球气温将会升高”,为自己的预测留下了很多悬念。

与汉森不同,委员会的气温预测采取的是呈现一系列可能的结果的形式。在所有可能的情况中,最高值是下一个100年里气温将会灾难性地升高5摄氏度,最低值是下个世纪的气温只会升高2摄氏度,而更有可能出现的情况是全球气温升高3摄氏度。

实际上,自从这份报告公布以后,实际气温的上升速度已经减缓了(图12–6)。在1990~2011年间,每年气温平均升高0.015摄氏度,或每100年升高1.5摄氏度,这只是委员会预测报告中提出的最有可能的数值的1/2,也稍低于最低值。另外,委员会的预测报告还高估了海平面上升的幅度。

这样的结果是对气候变化委员会预测效果的一次沉重打击,尽管我们应该考虑一个重要的限制条件。

政府间气候变化专门委员会是在“一切照常”的情况下做出的预测,认为减少碳排放量是不可能做到的事。这套方案意味着,截止到2010年,大气中的二氧化碳浓度将会达到400PPM。实际上,人们已经在为减排努力了,尤其是欧盟,虽然他们付出的努力十分有限,但是这一预测也太过悲观了,2010年二氧化碳浓度实际上仅为390PPM。换句话说,预测中的错误其实反映了预测中参数的不确定性——这对政治和经济问题的影响比对科学问题的影响更大,还反映了委员会对减排努力过于悲观的态度。

尽管如此,委员会最终还是承认其预测过于冒进。1995年,委员会成员公布了另一个预测,“一切照常”情况下的预测范围经过修正,使得预测值大大降低:每个世纪气温升高1.8摄氏度。与实际的气温趋势相对比,这次预测已经算是非常准确的了,它基于委员会做出的巨大调整。因此,当你发现预测错误时,正确的做法是及时改正,而不是学堂吉诃德的“愚侠”精神,誓死不屈。这也从侧面证实了气候预测中确实存在不确定性。

对早期预测的全部努力给出的分数,可能取决于你是否根据曲线图打分。气候变化委员会于1990年犯下的预测错误在一定程度上解释了预测中存在参数的不确定性,但如果委员会在5年后做出的预测仍然没有实质性改变,这一论点就更有说服力了。另外,1995年的气温预测基本准确,为数不多的几个关于全球气温升高(如北极冰面收缩)的预测也相当不错。如果以高标准评判预测者,那么委员会的分数就会比较低,但也能勉强及格。如果你已经了解到预测史原本就充满了失败,那么相比之下,委员会的预测已经相当好了。

预测中的不确定性未必能成为不采取行动的理由,相反,耶鲁大学经济学家威廉·诺德豪斯认为,正是由于气候预测中存在不确定性,人们才不得不行动起来,这是因为气温升高是一件糟糕的事。另外,在气候科学中,预测更具有猜测性而不具有准确性,政府正是打着这个幌子,要么在经济刺激计划上投入数千亿美元资金,要么发动中东战争。

“全球变冷”事件的教训

时至今日,气候学家的每一次预测都冒着声誉受损的危险:其他领域的错误预测很快就会被遗忘,而相比之下气候预测的错误却会被人们牢记数十年。

气候评论家曾经普遍认为,人类会遭遇全球变冷现象和新的冰河世纪。确实,20世纪70年代发表的几篇论文曾经预测全球有变冷的趋势。这些论文以一个足够合理的理论为依托:由硫排放引起的变冷趋势将压过由碳排放导致的变暖趋势。

这些预测遭到了主流科学文献的驳斥,但得到了新闻媒体的支持。1975年,《新闻周刊》上的一则报道曾经猜想泰晤士河和哈德逊河可能会结冰,并且认为食品生产会大幅度减产,不过这些观点仅代表文章作者本人的观点,与所有接受采访的科学家的看法无关。

如果媒体在气候科学争论者中的“怀疑论者”和“信仰者”之间错误地画上等号,那它们有时也能舍本逐末地选出最荒唐的气候变化断言,即使这些断言受到一大群科学家的批判也无所谓。

2011年纽约下起10月怪雪之后,施密特曾这样对我说过,“问题是,很多人会到处乱讲,好像他们亲眼见过这些数据似的,我敢保证谁都没有亲眼看到数据”,当时许多媒体都把这场雪灾视作与全球变暖相符或者相悖的证据。

那时施密特也接到了无数通电话,很多记者都在问他这场纽约10月暴雪在气候变暖方面意味着什么。施密特告诉这些记者他本人也不能确定,模型并不能计算得那么具体详细。但是,他的一些同事的言论就没有那么谨慎了,越是引人注目的言论就越有可能被新闻媒体引用。

20世纪70年代,人们依据硫排放问题做出全球变冷的预测。硫排放也许可以解释气候变化委员会在20世纪90年代的预测为何会失败,也可以解释1995年专家组为何大幅缩小气温预测的变化范围。1991年,菲律宾吕宋岛的皮纳图博火山爆发,向大气中排放了含硫气体,这次火山喷发带来的影响和气候模型的结果是一致的。但是仍需强调的是,不同温室气体的相互作用会给气候模型带来挑战,还会导致系统误差。

从图12–7可以看出,人为因素导致的硫排放在20世纪70年代早期达到峰值,随后开始下降,这在一定程度上是由于当时尼克松总统为了解决酸雨和空气污染问题,于1970年颁布了《清洁空气法》。20世纪八九十年代的全球变暖趋势或许可以反映出硫排放量降低的走势,因为二氧化硫的排放能够抵消温室效应。

然而,大约从2000年以来,硫排放量再次增加,主要是由于发展中国家的工业活动越来越频繁,大量燃煤电厂投入生产。尽管硫排放对全球变暖趋势的削弱作用并不像碳排放量增加产生的影响那么大——否则,全球变冷理论就是正确的了——但是,硫排放或许真的可以阻止全球变暖的进程。

正确的预测绝对离不开科学的方法

如果某一个预测声称能够对气候这类复杂的过程做出准确的预测,或者称需要几年时间才可以证明其准确性,那么人们必然会对其持怀疑态度。

一知半解的预测者有时会错误地认为,他们之所以忽略某件事,是因为对这件事建模是一件难事。优秀的预测者总是有备用计划,如果他们发现自己的模型是失败的,就会默认使用一个合理的基准预测。(在美国总统选举中,你的默认预测是在任的候选人会获胜,这比在候选人中随机挑出一个要准确得多。)

那么,气候预测的基准方案是什么呢?如果人们批判全球变暖的预测不切实际地复杂,就要有一个相对简单的预测取而代之,这个预测需要有强大的理论假设,但没有其他不必要的附属条件。

比方说,假设你试图以一个极其简单的统计模型为基础作气候预测,这个模型忽略了硫排放、ENSO循环、太阳黑子等各项参数,仅根据二氧化碳浓度、气温等变量进行预测。此时不必使用超级计算机,只需一台手提电脑在几微秒内就能够计算出结果,但这样的预测准确性能有多少呢?

实际上,与气候变化委员会所做的预测相比,这样的预测很可能非常准确。如果将1850~1989年的气温记录、南极冰芯及位于夏威夷冒纳罗亚观测站测量出的二氧化碳浓度都放入一个线性回归方程式中,得出的结果是,从1990年至今,全球气温正在以每个世纪1.5摄氏度的幅度上升,这与图12–8所示基本一致。

另外一种方法只是稍显复杂,即使用当时十分容易获得的有关二氧化碳浓度与气温之间总体关系的预测值。对全球变暖的所有预测有一种“通用货币”,即大气中二氧化碳浓度加倍(即100%增长)对气温产生的影响的值。长期以来圈内人在一定程度上对这个值的认定是一致的。从1938年英国工程师G·S·卡伦德依据简单的化学方程式做出的预测到当今超级计算机做出的预测,从所有预测值中总结出的结论是:二氧化碳增倍会使气温上升2~3摄氏度。

考虑到大气中二氧化碳的实际增长速度,通过简单转换得出的结果也许已经表明,从1990年至今,气温上升速度为每个世纪1.1~1.7摄氏度。实际上,气温上升速度为每年0.015摄氏度,即每个世纪上升1.5摄氏度,这个数值与预测值正好吻合。

詹姆斯·汉森1981年的预测所使用的方法与上述方法十分相似,在对当时的气温进行预测时,效果相当不错,比他在1988年依靠模拟气候模型做出的预测要准确得多。

由此看来,阿姆斯特朗和格林对复杂模型的批判是对的。比较基础的预测方法虽然成功了,但也只能表明阿姆斯特朗赢得的只是一场战斗,而不是整个战争。阿姆斯特朗对复杂模型提出了质疑,而简单模型能做出更佳气候预测的事实也支持了他的立场,所以他认为简单模型更胜一筹。事实上,简单模型的确正确地预测出气温会随着二氧化碳浓度的增加而上升,同时也证实了温室效应的假说。

与此不同的是,阿姆斯特朗的“无变化”预测留下了一些最基本的科学问题等着人们去解答。2007年的气温虽不是高得出奇,但却高于20世纪任何一年的气温,而“无变化”预测正是以2007年的气温为基准。对于2007年的气温高于1987年、1947年或是1907年这一事实,除了大气成分的变化之外,还有什么合理的假说可以对此做出解释呢?实际上,气候模型最切实的贡献,就是发现除非我们能够对大气中二氧化碳和其他温室气体浓度升高的原因做出解释,否则想复制目前的气候基本上是不可能的。

阿姆斯特朗对我说,他之所以做出“无变化”预测,是因为他并不认为贝叶斯定理优于其他任何假设,而在其他研究领域,“无变化”预测是一个非常好的默认预测方式。如果将气候预测的严谨做法运用到其他研究领域,将更有说服力。但是阿姆斯特朗并没有这么做,正如2011年他对美国国会监督小组所说的那样,“我确实在努力学着不那么关心气候变化,可我就是一个喜欢预测的人,没办法。”

有些预测者说科学对预测来说并不重要,而有些科学家则说预测对科学来说并不重要,本书就是想提醒你,对这两种人的观点皆不可轻信。科学与预测在本质上是紧密相关的,不关心科学的预测者就如同不关心食物的厨师一样。科学的独特之处在于,我们关注的是客观世界,这也是使预测变得科学的原因。如果我们只关注方法、准则或是模型,那预测最终必败无疑。

气温变化趋势的真相

如果说阿姆斯特朗的批判没有道理,那么他与戈尔打的赌又该怎么解释呢?阿姆斯特朗的“无变化”预测不仅没有失败,反而还大获全胜了。自从阿姆斯特朗在2007年打了那个赌之后,虽然每个月的气温变化幅度极大,但变化却并不稳定,比方说,2011年的气温就略低于2007年的气温。

这种趋势持续了4年多的时间。更重要的是,有个难以忽视的真相,2001~2011年这10年间,全球气温根本就没有上升(图12–9),反而下降了,虽然降幅不那么明显,但实际情况确实如此。

这类预测框架有时可能是存心欺骗。比如,如果你将ENSO循环期中气温很高的1998年作为起点,就很容易得到降温的“趋势”。相反,2008~2018年这10年的气温“走势”就呈现为不断升高,因为2008年是相对凉爽的一年。

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