气候预测:生活在不确定性中的理由

随着气候科学的进步,对未来变暖程度及其影响的预测可能会变得不那么精确,而不是更精确。这可能会使让公众相信气候变化的现实变得更加困难,但这很难减少采取行动的紧迫性。

I think I can predict right now the headlines that will follow publication of the next report from the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), due in 2013. “Climate scientists back off predicting rate of warming: ‘The more we know the less we can be sure of,’ says UN panel.”

如果两次IPCC的主要作者凯文·特伦伯斯和其他人关于新一代气候模型所发生的事情是正确的,那么这几乎必然会成为趋势。在过去一年的各种丑闻之后,公众对气候科学的信任也在下滑在电子邮件再加上对喜马拉雅冰川流失的错误预测,科学家们似乎不太可能受到友好对待。

到那时,究竟是现任主席还是谁负责IPCC的工作可能并不重要Rajendra Pachauri保住了他的工作,接待会很艰难。如果气候谈判代表仍未能达成协议,取代将于2012年底失效的《京都议定书》(Kyoto Protocol),无论是在外交上还是在气候上,后果都不会太好。

最新的气候模型运行试图处理一系列过去没有处理过的因素。

显然,对气候科学家如何处理科学不确定性的复杂问题的担忧正在升级。在8月底发布的一份关于IPCC程序的报告中强调了这些问题,以回应对IPCC错误的越来越多的批评。该报告强调了IPCC报告中的歪曲和夸张,其中许多涉及到没有正确地代表具体预测的不确定性。

但是在下一次IPCC气候科学评估(AR5)中纠正这些问题的努力可能会进一步动摇公众对IPCC气候预测可靠性的信心。

去年1月,位于科罗拉多州博尔德的美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research)的气候分析主管特伦伯斯发表了一篇文章一篇鲜为人知的评论自然网上。标题为“更多的知识,更少的确定性”,它警告说,“AR5的预测和预测的不确定性将比以前的IPCC报告大得多。”他补充说,“这可能给公众理解气候变化带来重大问题。”他说得对。

对于1990年(IPCC大多数工作的基准年)到2100年之间可能变暖的程度的关键估计,最明显地体现了这一点。当前的AR4报告预计将在1.8至4.0摄氏度(3至7华氏度)之间。但现在人们押注的是,下一次提供的区间将更大,尤其是在高端。

公众对科学的不确定性有一个简单的看法。它可以接受科学并不是所有的答案,科学家们试图用误差条和统计意义的估计等设备来封装这些不确定性。然而,即使是最聪明的头脑也会有麻烦的是,理解程度越深,误差就越宽。

川伯斯在他的书中解释道自然评论为什么扩大几乎是肯定的。他写道:“虽然我们对(导致气候变化的)某些因素的认识确实增加了,但我们对以前没有考虑到甚至没有意识到的因素的理解也在增加。”问题是,这听起来很危险,就像唐纳德·拉姆斯菲尔德(Donald Rumsfeld)在伊拉克战争的混乱中所说的“未知的未知”。我猜IPCC在解释这意味着什么方面的运气会比他更差。

最新的气候模型运行正试图抓住一系列在过去被忽视或仅仅粗略处理过的因素。最令人不安的是云的作用。在气候模型中,云层一直被认为是一个定时炸弹,因为没人能弄清楚气候变暖是否会以某种方式改变它们,从而放大或缓和气候变暖,更不用说会在多大程度上改变它们。他们的影响可能非常大。“在气候系统对温度变化的反应中,云层仍然是最大的不确定因素之一,”NASA的科学家Bruce Wielicki说兰利研究中心他正在研究云层对地球能量预算的影响。

尽管政府间气候变化专门委员会(IPCC)感到绝望,但它从来没有弄清楚如何理解不确定性。

理解云的另一个问题是工业烟雾中的气溶胶的作用,它极大地影响云的辐射特性。“气溶胶是一团乱麻,”托马斯·查洛克说,他是兰利研究中心的资深科学家,也是美国国家航空航天局一个名为云和地球辐射能量系统(CERES)。“我们不知道还有多少。我们不能单凭计算来估计它们的影响。”

Trenberth指出在自然,“因为不同的研究小组正在使用相对较新的技术将气溶胶效应纳入模型,结果的传播可能比以前大得多。”

预测的第二个问题是,气候变暖可能会增强土壤、森林、永久冻土和海洋下面现有的二氧化碳和甲烷自然汇,或使其不稳定。根据最近的评估,这些可能再次通过负反馈减缓变暖,或者更有可能加速变暖,也许是在行星系统跨越临界阈值时相当突然。

下一个模型将努力更好地考虑这些因素。2005年公布的一些初步数据显示,可能的升温幅度为10摄氏度(18华氏度)或更高,但目前尚不清楚这些数据是否能达到这些水平。当然,考虑到必须考虑的潜在反馈的范围,不确定性是可以预料到的。但是很难解释为什么当你在气候模型中加入更多更好的信息时,它们却不能得到更精确的答案。

然而,英国牛津大学的数学家和统计学家伦纳德·史密斯(Leonard Smith)说,它会更诚实。他对过去气候模型的“天真现实主义”提出了警告。他说,在过去,模型被“过度解读和误读”。我们需要放弃他们近乎完美的伪装。他们正在变得更好。但是,当我们改变预测时,我们如何保持科学的可信度?”

对于困惑和日益警惕的公众来说,唯一合乎逻辑的结论可能是,如果错误条之前是错误的,那么它们现在就不值得信任了。如果它们没有以某种方式封装“未知”,它们有什么目的?

尽管政府间气候变化专门委员会(IPCC)感到绝望,但它从来没有弄清楚如何理解不确定性。以1990年至2100年间评估全球变暖的误差为例。

该委员会在1990年发表的第一份评估报告预测,到2100年全球气温将上升3摄氏度,没有误差条。第二次评估,在1995年提出了一个变暖的1 - 3.5度c。第三,在2001年,扩大了酒吧项目变暖的1.4到5.8度c . 2007年第四次评估合同一遍,从1.8到4.0度c。我不认为公众会因此了解如果他们再次扩大,但这也是有可能的。

没有人认为特伦伯斯是那种急于破坏IPCC的人。他是IPCC内部人士,曾在2001年和2007年担任关键章节的主要作者,最近被任命为AR5的审查编辑。早在2005年,他就因将卡特里娜飓风与全球变暖直接联系起来而引起轰动。但在过去几年里,他对强调气候科学中的不确定性越来越感兴趣。

特伦伯斯质疑IPCC退出预测业务是否会更好。

去年晚些时候,调查“气候门”邮件的博主们强调了他发给同事的一条信息。在这条信息中,他说,科学家们无法解释像2008年这样凉爽的年份,这是一种“歪曲”。他的观点早前已经提出在《当前对环境稳定的看法他的观点是,“说凉爽的一年是由于自然变化是不够的。”他说,这样的解释“没有提供相关的物理机制。”他希望科学家们能做得更好。

在他的自然评论中,特伦伯斯大声地质疑IPCC退出预测业务是否会更好。他写道:“公开研究前沿科学很容易导致误解。”但气候门的教训是,试图让此类讨论远离公众的努力往往会适得其反。

所有的科学评估都必须设法呈现不确定性。他们不可避免地要在传达复杂性的愿望和向更广泛的公众传达清晰易懂的信息的需要之间做出妥协。但IPCC陷入了一个特殊的困境,因为它在上世纪80年代末的成立目的是在气候科学上达成共识,并以一种允许做出重大决定的形式向世界报告。因此,IPCC一直面临着寻求共识的压力,即使根本不存在共识。批评人士认为,这有时会危及对不确定性的评估。

最后一次评估充满了“极有可能”和“高度自信”这样的术语。批评者指责他们经常缺乏可信度。去年8月IPCC表现的蓝筹评估报告,国际科学院理事会他似乎站在了批评者的一边。

我们需要习惯在想象气候变化将如何发展时存在更大的不确定性。

该委员会主席、普林斯顿大学的哈罗德·夏皮罗(Harold Shapiro)说,政府间气候变化专门委员会(IPCC)现有的提出不确定性的指导方针“没有得到一贯的遵循”。尤其值得一提的是,它对气候变化可能影响的分析“包含了许多被认为非常可信但却几乎没有证据的陈述”。这些预测并非凭空而来。但对IPCC的指控是,它的作者并不总是正确地描述了围绕预测的不确定性,或提出了替代方案。

最臭名昭著的失败是声称喜马拉雅冰川可能在2035年全部融化。这是由于从一个非政府组织的报告中剪切粘贴未经同行审查的声明而造成的一个惊人错误。还有人声称荷兰55%的土地位于海平面以下。但其他的错误是未能明确表达不确定性。这项研究强调了一项主张,即亚马逊地区哪怕是轻微的降雨量减少,也可能摧毁40%的雨林,尽管只有一项模型研究预测到了这一点。

报告的另一个标题是关于非洲的一章,其中说“到2020年,一些国家的[作物]产量预计将减少50%。”唯一的资料来源是摩洛哥人Ali Agoumi发表的一篇11页的论文,该论文仅覆盖了非洲53个国家中的3个(摩洛哥、突尼斯和阿尔及利亚),而且没有经过同行评审。它只是宣称,“对该地区重要农业未来的研究表明……在2000-2020年期间,降雨农业的产量不足高达50%。”没有研究被命名。甚至Agoumi也没有声称这些变化一定是由气候变化引起的。事实上,根据降雨量的不同,北非每年的收成已经相差了50%甚至更多。换句话说,Agoumi的论文根本没有提到气候变化可能或可能不会改变非洲的农业产量。报告没有传达这些内容。

总体而言,国际科学院理事会的报告指出了一种倾向,即“强调气候变化的负面影响”,其中许多“在文献中没有得到充分支持,没有进行全面的分析,也没有明确表达”。消除这些缺陷的努力必然会在下次评估中扩大一系列预测的误差条。

我们所有人——无论是IPCC报告的作者还是读者——都将不得不习惯于IPCC报告中更加谨慎的措辞,以及在想象气候变化将如何发生时更大的不确定性。这可能是健康的。它当然更诚实。但是,我们已经观察到足够的证据表明,世界正处于严重的、潜在的灾难性变暖的临界值,这一点丝毫没有动摇。而且,这丝毫不会削弱采取行动阻止全球变暖背后的力量的紧迫性。

一些人认为,科学的不确定性应该让我们避免采取行动减缓气候变化。考虑到我们可能面临的规模,更理性的反应恰恰相反。