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橡树村:【读书笔记】IPCC究竟讲了什么？一 IPCC评估报告

IPCC的第四次评估报告的正式报告从科学这个大概念谈起。咱也就从这里开始吧。科学这个词，喊了很多年了，基本上，在普通人的常识里面，说一个东西科学，差不多就是说这个东西就是对的，很有靠的；说一个东西不科学，就差不多在说这个东西是错的。所以指责一些东西不科学，就会有人很不满。其实科学自己可没说自己就是百分之百正确的。实际上，按照波普的证伪主义的说法，能被特定条件下被证伪的才是科学，在任何条件下都不能被证伪的是废话。这个论断走得极端了一点，但是在一些领域还是适用的。科学理论是有其适用范围的，是有假设前提的，在这些前提不成立的时候，科学理论能否适用就不好说了。随便扩展科学理论的应用范围是错误的。科学的内容也不是一成不变的。科学理论干的事情是对各种现象进行解释，提供原理，并且根据这个理论对现象进行预测。预测的越准确，越多，这个理论的可信度就越高；预测出问题了，对一些现象解释不了了，就需要修正理论。即使是一些成熟的观点，流行了几十年，被多数科学家接受了的观点，在有了新的检查手段，新的观测数据以后，也可能会遭到挑战，理论经过大规模的更正、完善甚至最终有可能被抛弃。科学的进步，就是一系列的假说或者被抛弃，或者被验证，等到有了新的发现，继续被验证，扬弃。很辩证吧？

在科学界，发表一个新的观点，看法，文章需要经过同行评议。评议的时候，这个新的观点，看法的数据理论基础，推理方法，结论的可重复性，都要经过同行的评价。符合要求了，文章才能发表。当然同行评议也有问题，科学界也是有腐败的，学霸是的的确确存在的，合格的文章也会被反对派的同行毙掉。不过科学发展到现在，杂志这么多，全面打压一个观点的难度已经越来越高，只要自身符合科学规律，那么把观点表达出来基本上还是没问题的。新观点是否引起重视当然也是个问题，但是比起百年前甚至几十年前，不同的观点能够表达出来并受到重视，还是容易很多的，比如新闻界就对揭露科学界的内幕很感兴趣。注意不是发表的东西都是对的，这是同行评议的另外一个问题。参与评议的人是有限的，水平也参差不齐，所以发表出来的文章，要接受更多的人的检验。经常看到已经发表的文章进行更正，甚至收回，也有杂志直接刊登关于一些问题的讨论，双方会争吵几个回合。一般来讲，杂志的声誉越好，其文章的可靠性就越高一些，但是顶级杂志出问题也是总有出现的。这个过程，就是科学的自我纠正过程，也是科学理论自身的发展过程。也就是因为有了这个过程，科学本身作为人类目前认识世界最佳的手段，大旗才能不倒。说了几个同行评议的毛病，那么不经过同行评议的东西如何呢？不经过同行评议的东西可信度是更低的。同行虽然有可能屁股有问题，但是即使是指责，也需要有根有据，总要说出有价值的东西来。外行评议么，都不一定看得懂说的是什么，自己也没做过相关研究，怎么评价呢？所以说呢，我写这个东西只能叫笔记。我是不敢对具体内容进行评价的。咱不是这个领域的专家，最多算是个接受过科学训练的读者。

IPCC自称是相关领域的顶级专家大集合，那么IPCC就可以进行评价。如果真的没有政治性的影响，这个自夸应该还是可靠的。IPCC自己提出的原则，是要看有没有可能在一定假定下被证伪？是否经过了严格的测试检验？是否出现在同行评议的杂志上面？其理论模型建立的基础是否扎实合适？能否对一些现象进行预测？如果这些问题里面有所疑问，那么这个理论的可靠性就要打折扣。当然，因为人类的认知仍然有限，对于一些正在快速发展的学科，包括地球科学，有的时候一些并不完善的理论也是被暂时接受的。这个时候这些东西叫作假说，应用的时候要注意。不过即使是这些假说，也需要经过同行评议，也需要对已经发生的事情进行合理解释，和伪科学是不同的。实践是检验科学理论的唯一标准，所有的假说都需要经过检验才能被人接受。对于很多假说，人们可以按照假说适用的范围设计试验来检验结果。不过也有很多假说，人们是没有条件去做实验的。比如这里要讲的地球科学。

你没办法直接拿地球作试验。做实验往往需要排除很多干扰，在可以控制的条件下进行可重复的观察。地球这个东西，太复杂，其行为人类也控制不了，即使有了控制技术，恐怕大多数人也不会让你去控制。所以检验研究地球的学科的假说，就需要有其他方法。但是，对于某个具体现象，还是可以通过有限的控制实验进行一定程度的监测的，从而积累一定的数据来提出新的假说的，并对假说进行完善；而一些不同领域的假说结合在一起，就有可能对地球的一些现象进行解释，预测。这些综合的结果也是需要经受检验的。随着新的观察的出现，这些假说能否很好地解释新出现的数据，就是一个重要的检验方法。地球有的时候也是会给出很好的观察的机会的，这就是为什么一旦有比较大的地质事件的时候，科学家们也很忙活，因为这是地球在给你做实验的机会，需要抓紧时间收集数据，验证、修正自己的理论。在气候变化领域，1992年的皮诺塔博火山爆发就提供了很好的对温室效应的观测机会。有的领域，预测的是长期趋势的变化，这个时候，首先要看其能否在短期内进行预测。比如IPCC提供的这个图，蓝色的是1990年发布的FAR对地球平均气温的预测，这个预测的温升幅度比较高。很可惜，预测发布之后的几年，实际的平均气温都在降低，根本就不在这个预测范围内。对于长期预测，有几年的数据偏离还是可以接受的，但是这个模型的可靠性自然要打些折扣。1995年发布的SAR的预测，就做了改进，大幅度调低了温升的幅度，图中的颜色是褐色。有趣的是，这个预测发布之后的几年，地球的平均气温落到了第一次预测的范围内，高于第二次的预测，并且，除掉几个偏离的比较远的点，总的趋势，竟然是FAR里面预测的要好。于是有了2001年发布的TAR的第三次预测，绿色的，温升幅度在前两次的中间，模型也复杂了，看起来不是完全线性了。实际情况呢，2001年到2005年的实际平均气温落在了第一次预测的下限，第三次预测的上限，高于第二次的。把这十几年的数据平滑一下，模型的预测结果看起来要好一些。IPCC认为这个预测还是可以接受的。我个人的感觉，从单纯的预测来讲，这个结果还是不错的，目前的模型大方向看起来是没问题的。但是以这样精度的预测作为重大政策的依据，好像有点不足。

外链图片需谨慎，可能会被源头改

要注意即使是短期预测得到了验证，也不等于说模型就没问题，很多长时间的规律，是不会在短时间内显现的。比如1970年代有全球变冷的假说，是把二氧化碳浓度增高与全球变冷联系起来的。经过一段时间的讨论和观察，这个假说最终被抛弃。不过根据这个故事直接得出目前的全球变暖说法也是错的就草率了。要推翻全球变暖以及相关的结论还是很麻烦的。一个主要问题，就是相关研究已经不是1970年代的时候那么少了。支持的文献太多了，相关模型的复杂性越来越高，广度越来越高，数据也越来越多，越来越精确，要推翻这个说法，需要对很多已经被认可的现象进行解释，难度自然也就越来越高。有了反对的文献，也需要经过正反方的交锋讨论，经受了检验之后，才会逐渐被接受。或者说，推翻的过程也会不短。当然不能完全否认被推翻的可能性。科学这个东西，改主意的时候还是有的，只不过到了现代，在一些被研究得很充分的领域，进行大的改动太难了。回到IPCC的这个评价报告上面来。这个报告，按照IPCC的说法，是对相关领域科学研究的综述。所要详细介绍的这个AR4报告，是在2006年6月之前，科学界对相关问题的认识的总结。这个总结，可以认为代表了当时科学界对这些问题的认识水平。不过其局限性是要了解的。随着新发现的出现，这些结论，可能会有更正，可能会有改变，可能会被推翻。

外链图片需谨慎，可能会被源头改

气候模型的演变。可以看到模型越来越复杂

这就是说，科学实际上是有不确定性的，也承认自己的不确定性。这个不确定性，现在已经有办法进行描述。IPCC提出了对不确定性处理的指导原则，并给出了自己的术语。简单总结一下是这样的。

信度，就是结果有多大的可能是正确的：

对于多数的科学理论，信度都是非常非常高的。这种超高信度的结果，才保证了现代科技在应用的时候的可靠性。在很成熟的领域里，这个信度差不多可以达到很长时间的应用也不出错的程度。实际上，我们是习惯在信度超过多少个九的程度的理论下指导生活实践了，几乎不用怀疑科学的可能错误。很可惜在研究气候变化的不少具体领域，这个信度能有八九成就很好了。这一点要注意，不适应这个思路的需要习惯一下。既不能因为有八九成的信度就完全相信其结果，也不能因为有一两成的不可信而完全否定其结果。

估算的时候，还需要对估算结果出现的可能性进行描述。这个一般是可以使用概率的，也就是说有多大的可能性出现这个估计的结果。IPCC的报告里面，对于可以使用概率估算的，使用的语言是

信度和可能性不是同一个东西。可以出现一个极不可能发生的事件的可信度是非常高的信度的事情。比如掷硬币连续十次正面朝上是几乎不可能（概率小于1%）的事件，但是这个论断的信度是非常非常高的。多说一句，重复的次数多了，对于个体的小概率事件，从整体来看的时候，概率就会增加。比如买彩票，一张彩票中大奖的几率只有几百万上千万分之一，但是数十万数百万张彩票里面，中大奖的概率就会非常高。另一个例子是说50个人里面，有两个人有同样生日已经属于极可能发生的事件了。面对这样数量的人群的时候，我是敢打赌里面有两个人生日是同一天的，输的概率很低。我学统计的时候，老师就和我们班打赌来着。不过那次他输了。

对于在给出的估计的数值，普通人常用的是最佳值，也只关心这个最佳值，但是科学界会给出一个最佳估计值的同时还给出一个可能的变化区间，比如2.0+-0.1之类的描述。这个变化区间，一般是通过统计学等方法计算出来的，不是随便拍脑门拍出来的。IPCC报告里面，如果没有特殊的说明，信度区间是90%，就是说有90%的概率会发生在这个最佳值的变化区间内，按照前面这个例子，就是有5%的可能低于1.9，也有5%的可能高于2.1，90%的可能在1.9到2.1之间。有的时候这个数值两侧偏差的变化不是对称的，这个时候报告会给出不确定性的范围，比如最佳值2.0，范围是[1.8-2.1]。顺便提一下，严谨的科学预测都需要给出估计的数值范围。没有给出范围的，其可靠性就要大大降低了。比如同样是最佳值50，其变化区间是49.9-50.1，还是10-90，对实践会有完全不同的指导意义。

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