對(duì)氣候科學(xué)不確定性的分析

摘 要：作為復(fù)雜性現(xiàn)象的氣候變化及對(duì)其進(jìn)行研究的氣候科學(xué)存在諸多不確定性，追求傳統(tǒng)的確定性數(shù)據(jù)表述已經(jīng)不能滿足氣候科學(xué)研究和決策者對(duì)于信息質(zhì)量的要求，為尋求管理不確定性、提高信息質(zhì)量的方法，需要對(duì)氣候科學(xué)不確定性有一個(gè)全面完整的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上，將定量分析與定性判斷相結(jié)合運(yùn)用于對(duì)氣候科學(xué)不確定性的評(píng)價(jià)與管控。

關(guān)鍵詞：氣候科學(xué)；不確定性；信息質(zhì)量

近代以來(lái)確定性一直被視為科學(xué)的化身，隨著二十世紀(jì)量子力學(xué)、相對(duì)論特別是復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展，人類的思維方式發(fā)生了根本轉(zhuǎn)變，復(fù)雜性、不可逆性、不確定性、不穩(wěn)定性成為認(rèn)識(shí)世界的新標(biāo)志，物質(zhì)世界本身所具有的不確定性成為了比確定性更為基本、普遍的特征。氣候系統(tǒng)具有典型的混沌特征，作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，氣候變化本身以及氣候科學(xué)所具有的不確定性既是科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域，也是哲學(xué)特別是科學(xué)技術(shù)哲學(xué)研究的重要課題。

一、氣候科學(xué)的不確定性

氣候變化無(wú)疑已經(jīng)成為當(dāng)今世界所面臨的重大挑戰(zhàn)和國(guó)際社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，決策者需要科學(xué)家提供定量可靠的數(shù)據(jù)陳述，正是基于此氣候科學(xué)中的不確定性往往會(huì)成為斡旋談判的籌碼。這種不確定性既包括全球氣候系統(tǒng)本身的復(fù)雜性、氣候變化的不確定性，也包括通過(guò)氣候模型等研究方法而產(chǎn)生的模擬與預(yù)估的不確定性。作為一種服務(wù)于決策的復(fù)雜性科學(xué)，氣候科學(xué)不僅僅是認(rèn)識(shí)自然、掌控世界的手段，更重要的是具有處理氣候變化諸多不確定性、保證提供決策信息質(zhì)量的任務(wù)。針對(duì)氣候科學(xué)這樣的復(fù)雜性問(wèn)題，追求傳統(tǒng)定量信息的確定性是不現(xiàn)實(shí)的，量化的數(shù)據(jù)已經(jīng)不再是科學(xué)研究的必要條件。在氣候科學(xué)中，數(shù)值信息在一種偽精確性的掩蓋下，會(huì)對(duì)決策者造成嚴(yán)重的誤導(dǎo)。比如2015年底巴黎氣候大會(huì)上提出的2℃升溫閾值，這個(gè)閾值的設(shè)置究竟在多大程度上通過(guò)建模弱化了實(shí)際操作的難度是不得而知的，很多模型并無(wú)法得出2℃的控溫目標(biāo)，基于簡(jiǎn)化的數(shù)字傳遞和不可檢驗(yàn)的計(jì)算機(jī)模型而得出的定量結(jié)論并不能像人們所期待的那樣提供確定性和可靠性，反而將信息的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)在無(wú)形中放大。這里，科學(xué)信息的質(zhì)量并不等于確定性，信息質(zhì)量的保證來(lái)源于對(duì)諸多不確定性的合理表述與有效管控，這就需要我們對(duì)氣候科學(xué)的不確定性有一個(gè)定量、特別是定性的把握。

二、氣候科學(xué)不確定性的類型

氣候變化的科學(xué)研究存在大量的不確定性，這些不確定性既存在于科學(xué)世界內(nèi)部，也在科學(xué)研究以外普遍存在；它既涉及客觀世界本質(zhì)，又關(guān)乎人類認(rèn)知。并且隨著人類認(rèn)識(shí)的深入，我們愈加發(fā)現(xiàn)氣候科學(xué)的不確定性是比確定性更為基本的。

我們可以從本體論、認(rèn)識(shí)論、方法論等層面對(duì)氣候科學(xué)內(nèi)部的不確定性進(jìn)行一個(gè)分類：

從本體論角度看，氣候系統(tǒng)作為自然世界中復(fù)雜系統(tǒng)的典型代表，它由各具不同物理屬性的子系統(tǒng)組成，而這些不同類型的子系統(tǒng)本身也包含復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，整個(gè)氣候系統(tǒng)的演化就是一個(gè)多時(shí)空尺度的復(fù)雜非線性相互作用過(guò)程。因此，氣候系統(tǒng)的不確定性在本質(zhì)上是由其自身的結(jié)構(gòu)特征所決定的，是本體論層面上的、客觀存在著的，這可以說(shuō)是氣候科學(xué)不確定性最基本的來(lái)源，其不確定性在很大程度上來(lái)源于系統(tǒng)本身的敏感性及其非線性的反饋機(jī)制。因此，我們很難從根本上對(duì)氣候系統(tǒng)的演變以及人為干預(yù)行動(dòng)的結(jié)果進(jìn)行精確的預(yù)測(cè)。

而在認(rèn)識(shí)論層面上，由于人類本身認(rèn)識(shí)能力的不足或是受制于已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，往往會(huì)出現(xiàn)特有的認(rèn)識(shí)層面的不確定性。這種不確定性是由人類自身的局限而造成對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)反映的不確定性，是與作為有限個(gè)體的人類屬性直接相關(guān)的。人類對(duì)氣候系統(tǒng)的器測(cè)時(shí)代始于19世紀(jì)中葉，早期多為直接測(cè)量，但即便是通過(guò)技術(shù)手段可以得到相對(duì)精確的測(cè)量結(jié)果，對(duì)測(cè)量結(jié)果的分析運(yùn)用也要基于已有的基礎(chǔ)科學(xué)認(rèn)知水平和承襲的知識(shí)結(jié)構(gòu)，這種分析運(yùn)用就會(huì)帶來(lái)很大的不確定性，這種不確定性并非來(lái)自客觀世界，而是源于認(rèn)識(shí)主體的有限性，是在認(rèn)識(shí)論層面不可避免的。

另外，從方法論角度看，整個(gè)氣候科學(xué)活動(dòng)本身存在著諸多不確定性。簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬可以說(shuō)是當(dāng)下人類研究氣候變化問(wèn)題最主要的手段和方法。但針對(duì)氣候變化這樣一個(gè)復(fù)雜的全球性問(wèn)題，簡(jiǎn)化的數(shù)字推演和不可檢驗(yàn)的計(jì)算機(jī)模擬并不能提供足夠的確定性，確保信息的質(zhì)量。另外，由于人類認(rèn)知的局限，將不完備的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為輸入項(xiàng)應(yīng)用于模擬系統(tǒng)，特別是針對(duì)氣候變化的研究通常會(huì)連續(xù)結(jié)合使用多個(gè)模型，這就會(huì)導(dǎo)致一個(gè)不可檢驗(yàn)的模型作為輸入?yún)⑴c另一個(gè)模型，從而將認(rèn)識(shí)層面的不確定性通過(guò)建模這種方法被無(wú)限放大，這種不確定性既來(lái)自于對(duì)被建模對(duì)象的不完備理解，也是由于建模過(guò)程中的數(shù)字簡(jiǎn)化和近似表述造成的。

另外，由于現(xiàn)代科學(xué)與社會(huì)各領(lǐng)域的相互作用不斷加強(qiáng)，越來(lái)越多的非科學(xué)因素對(duì)氣候變化的科研本身產(chǎn)生了不容忽視的影響，氣候科學(xué)的社會(huì)建構(gòu)屬性日益加強(qiáng)，“氣候門(mén)”事件就是一個(gè)很好的代表。這種在科學(xué)領(lǐng)域之外的政治、經(jīng)濟(jì)利益交互作用的競(jìng)技，在某種程度上衍生出新的氣候科學(xué)不確定性，并將之放大后，反饋至科學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部，正是夾雜了諸多異質(zhì)性的外部因素，使得氣候科學(xué)呈現(xiàn)出一幅充滿不確定性的圖景。

三、如何應(yīng)對(duì)氣候科學(xué)的不確定性

氣候變化作為一個(gè)國(guó)際社會(huì)的熱點(diǎn)問(wèn)題，無(wú)論是政治決策者還是社會(huì)公眾都迫切地希望相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究可以提供應(yīng)對(duì)這一困境的可靠建議。對(duì)氣候變化的研究早已超出了自然科學(xué)領(lǐng)域，越來(lái)越多的學(xué)科研究都注意到氣候科學(xué)研究本身所固有的不確定性。究竟應(yīng)如何對(duì)待氣候科學(xué)的不確定性呢？

我們應(yīng)首先破除決策者和公眾對(duì)于定量科學(xué)信息的迷信，使之不再執(zhí)著于確定性。氣候科學(xué)的研究充滿了不確定性，精準(zhǔn)的預(yù)言是不可能的，決策者和公眾往往會(huì)迫于形勢(shì)要求將壓力轉(zhuǎn)嫁于科學(xué)家，要求其提供一個(gè)哪怕是表面上確定的回答，然而長(zhǎng)串的精確數(shù)值背后隱藏著一個(gè)偽確定性，這樣的信息會(huì)嚴(yán)重的誤導(dǎo)使用者。如果僅僅將實(shí)驗(yàn)室和計(jì)算機(jī)得出的升溫閾值作為全球減排行動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)，那么這種確定的建議很有可能因?yàn)楹鲆暚F(xiàn)實(shí)多種因素的影響而錯(cuò)誤的預(yù)測(cè)了氣候敏感度，而造成難以承受的災(zāi)難。計(jì)算機(jī)模擬可以說(shuō)是在一定程度上對(duì)不確定性的一種回避，尤其是面對(duì)氣候變化這樣一個(gè)復(fù)雜的新問(wèn)題，計(jì)算機(jī)模擬并不是完全合適的工具。因此，我們要正視氣候科學(xué)不確定性的存在，不逃避、不排斥科學(xué)的不確定性，更不要將它作為消解科學(xué)理性的消極因素，并進(jìn)一步以此為借口拖延判斷決策。決策者和公眾真正需要的是具有高質(zhì)量的科學(xué)信息，而非大量精確的數(shù)字，這里信息質(zhì)量并不是由那些毫無(wú)意義的數(shù)值決定。因此，科學(xué)的任務(wù)不是縮小未知領(lǐng)域，而是處理不確定性。特別是針對(duì)氣候變化這樣的全球性環(huán)境威脅，氣候科學(xué)成為一種與政策密切相關(guān)的科學(xué)，應(yīng)對(duì)不確定性的問(wèn)題就轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾喂芸夭淮_定性、提高科學(xué)信息質(zhì)量這樣的問(wèn)題。

其實(shí)早在十六、十七世紀(jì)就出現(xiàn)了用數(shù)學(xué)理論研究不確定性現(xiàn)象或隨機(jī)現(xiàn)象的最初形式，概率論和統(tǒng)計(jì)學(xué)隨之得到了相應(yīng)的發(fā)展，但這兩種管理不確定性的方法已經(jīng)無(wú)法應(yīng)對(duì)全球氣候變化這樣復(fù)雜的非傳統(tǒng)問(wèn)題。氣候科學(xué)的不確定性除了方法、技術(shù)原因造成的數(shù)據(jù)、建模的不確定性，還包括氣候系統(tǒng)自身復(fù)雜性和人類認(rèn)知局限造成的完備性的欠缺。面對(duì)這樣的不確定性，我們需要一種對(duì)不確定性的合理表述和評(píng)價(jià)，通過(guò)熟練的技能和判斷對(duì)信息進(jìn)行定性的表達(dá)，從而管理各種不確定性，提高信息質(zhì)量。在這里，對(duì)不確定性的表達(dá)和評(píng)價(jià)可以說(shuō)是對(duì)量化信息的一種評(píng)估報(bào)告，更加突出對(duì)信息的定性，通過(guò)實(shí)踐型知識(shí)、而非傳統(tǒng)的科學(xué)理性對(duì)信息的價(jià)值進(jìn)行定性的判斷。這種對(duì)不確定性的管理并不是要消除不確定性，而是要通過(guò)實(shí)踐型知識(shí)判斷信息對(duì)于目的的適宜程度，并給出一個(gè)定性的表述。

就目前而言，高度成熟的不確定性管理還未普及，也沒(méi)有一個(gè)全面完善的管理不確定性的標(biāo)準(zhǔn)。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（IPCC）走在了管理不確定性的前沿，IPCC很早就認(rèn)識(shí)到對(duì)不確定性進(jìn)行表述、評(píng)估的重要性，在IPCC的第一次評(píng)估報(bào)告中，就明確地把科學(xué)知識(shí)分為確定的、可計(jì)算的、預(yù)測(cè)得出的、基于判斷的幾大類，對(duì)不確定性進(jìn)行了一個(gè)初步的判斷和評(píng)價(jià)；在第二次評(píng)估報(bào)告中，IPCC開(kāi)始采用一些客觀一致的方法來(lái)描述氣候科學(xué)知識(shí)的信度水平；在第三次評(píng)估報(bào)告中，可能性和信度的表述成為了處理不確定性的一大特征，但I(xiàn)PCC在這一時(shí)期更注重對(duì)不確定性的定量分析；第四次評(píng)估報(bào)告相比于之前的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展就在于對(duì)不確定性進(jìn)行定性和定量?jī)煞N方式的評(píng)估，定量的評(píng)估仍然基于可能性描述，定性評(píng)估則是在處理第三次評(píng)估報(bào)告中的分歧時(shí)產(chǎn)生的，定性評(píng)估建立在更大的一致性和更為普遍的結(jié)論基礎(chǔ)上，是區(qū)別于可能性和信度的一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法；在最新的第五次評(píng)估報(bào)告中，IPCC特別發(fā)布了一個(gè)關(guān)于處理不確定性的指導(dǎo)說(shuō)明，更新并細(xì)化了之前報(bào)告中處理不確定性的內(nèi)容，明確將有效性的信度和可能性的概率作為對(duì)不確定性進(jìn)行定性和定量表達(dá)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，將定性和定量評(píng)估統(tǒng)一到處理不確定性的一致方法中去，從而為處理不確定性提供一個(gè)更為合理的綜合型框架，就目前而言在相當(dāng)程度上確保了所提供信息的質(zhì)量。當(dāng)然，IPCC對(duì)于氣候科學(xué)不確定性的處理仍在探索中，這樣的方式是否能夠滿足決策層對(duì)于科學(xué)信息質(zhì)量的要求還有待實(shí)踐的進(jìn)一步檢驗(yàn)。

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基金項(xiàng)目：河北省高等學(xué)校人文社會(huì)科學(xué)研究青年基金項(xiàng)目，“后常規(guī)科學(xué)視域下應(yīng)對(duì)氣候科學(xué)不確定性的路徑探析”，（SQ161196）。

作者簡(jiǎn)介：

王娜（1985-），女，河北秦皇島人，燕山大學(xué)馬克思主義學(xué)院研究實(shí)習(xí)員，哲學(xué)碩士，研究方向?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)哲學(xué)。