互动科普

在复杂的系统里，微小的变化能引起很大的不同

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漂白后的珊瑚。图片来源：Ethan Daniels Getty Images

我沉迷于“大型初始条件集”——LICE（large initial-condition ensembles）。它们是可以运行多种情境的气候模型，用来反映系统过去的不确定性。去年我一直在研究它们。大多数气候建模中心都有LICE。它们是很有价值的科学工具，可以用来理解人类对全球变暖的相对影响，以及自然气候变化的噪声。

LICE的工作原理是这样的：从1950年甚至更早的气候状况开始，取同样的气候模型，然后多次运行。每次运行，模型都是由完全相同的外部因素驱动的——比如说人类导致的温室气体水平变化——但大气和海洋的初始条件略微不同。

其中一种改变这些初始条件的方法就是选择不同日子的天气。另一种方法是稍稍随机改变云的分布，以此扰乱初始状况。因为气候系统很复杂又非线性，小小的差别也会随时间推移越来越大。几周内，大气就会与初始情况几乎完全不同。而在几年到几十年内，海洋也会完全失去初始的三维状态。

由于这混乱的表现，每个大系统的个体成员都会有不同的自然内部气象变化——比如厄尔尼诺和拉尼娜这样的现象。这种自然气候噪声是在温室气体增加导致的全球变暖信号缓慢发展的背景下发生的。由于每次运行的随机序列的内部变化之间没有关联，取好几次运行结果的平均值可以降低噪声，更好地预估模型的气候变暖信号。LICE是许多表明1950年后气温上升超过自然气候波动范围的证据之一。

当然在真实世界中，并不存在有略微差别的平行地球，也没有时间机器。我们无法穿越回1950年，改变气候系统的初始条件，也不能穿越回2016年改变美国政治格局的初始条件。我们无法告诉2016年的美国选民，到2019年之前，全世界的学生都会抗议政府对气候变化的不作为。我们也无法告诉2016年的选民，他们其中有些人将会目睹由海啸Harvey、Maria、Florence、Michael造成的死亡和毁坏。我们将在一场大火中失去天堂。特朗普总统将选择退出巴黎气候协议。化石燃料的消耗有增无减，继续加热着这颗星球，融化主要冰层，使得海平面升高，减少低洼城市的可居住性，为一场由气候变化导致的前所未有的大规模移居埋下伏笔。

借着后见之明，我们清楚地看到了2016年美国公民所做决定的后果。我们不能改变这一决定，或导致决定的政治初始条件。但我们能够影响2020年11月3日下届总统选举的初始条件。我们可以用这19个月的干预叫停恶劣的行为。

当总统不诚实，独裁，利用充满恨意的演讲，破坏民主机构，侮辱同盟，废除条约，以及发动贸易战的时候，我们可以发出自己的声音。我们可以问问我们选出的代表，他们是效忠于当初立下的誓言“一个民族，不可分割，人人享有自由和正义”，还是唐纳德J.特朗普。我们可以不知疲倦地拥护正义、诚实、仁慈和理性。我们能确保孩子们对未来气候的担心被听到，而不是被嘲笑。科学家能够公开宣讲人为造成的气候变化的现实和严重性；我们也能鼓励专业机构和学院做同样的事情。

事后看来，眼界是最重要的。虽然完美的后见之明有助于辨认过去的错误，并从中吸取教训，但我们对2020年所面临选择的清晰认知更重要。每个美国公民都需要明白下次总统大选后世界可能走向的政治和气候道路。有一些道路看起来很严峻，另一些更有希望。我们每个人都会对初始条件有所影响。

作者：Ben Santer

原文链接：https://blogs.scientificamerican.com/observations/how-to-deal-with-chaos-in-climate-and-politics/

翻译：费哲妮

审校：鲁智元