科学家怎么知道二十年后的天气?

没有人能告诉你2046年8月21日会不会下雨。但科学家可以相当有把握地说出2046年前后的地球大概有多热、海平面大概有多高。这并不矛盾:天气问的是“下周二那朵云”,几天之外就乱得没法预报;气候问的是几十年的平均态势——就像你猜不中下一次掷骰子的点数,却能算准掷一万次的平均值。做到后面这件事靠的不是水晶球,而是气候模型——一套在超级计算机里运行的“数字地球”。

气候模型的思路说来直白:把整个地球切成一个个立体格子。据气候网站Carbon Brief介绍,典型模型的格子在中纬度约为100公里见方,大气和海洋在垂直方向还要再切成几十层。计算机为每个格子计算温度、气压、湿度和风速,然后让时间往前跳一步——大气部分通常每步半小时——再算一遍,如此循环,一年年推演下去。支撑这场推演的是惊人的算力:英国气象局的超级计算机每秒可完成1.4亿亿次运算,而一个完整的气候模型约有一百万行程序代码,打印出来足足一万八千页。即便如此,算力仍然金贵——格子边长缩小一半,所需计算量就要增加约十倍,科学家只能在“看得更细”与“算得起”之间反复权衡。

凭什么相信这个数字地球靠谱?科学家的办法是让它“考古”:用模型去重算1850年以来已经发生过的气候,看算出的结果与温度计的真实记录是否吻合,这个方法叫后报检验。他们甚至用冰芯、树轮等线索,检验模型能否重现过去两万年的冷暖变迁,能否再现火山喷发后那几年的短暂降温。一次次考试及格,模型才有资格谈未来。

但模型再好,也算不出一件事:人类自己会怎么做。未来的人口、经济、烧多少煤,取决于亿万人的选择,无法用物理方程推导。所以科学家不做单一预言,而是准备好几套“剧本”,术语叫排放情景:从全球大力减排的低排放剧本,到几乎不采取行动的高排放剧本,把每一套都输入模型各算一遍。IPCC第五次评估报告就使用了四条这样的路径,从深度减排到照常排放不等。不同剧本算出的未来,冷暖相差悬殊——差别不在方程,而在人。

因此,气候科学给出的从来不是一句预言,而是一张“如果……就会……”的对照表。剧本选哪一套,方程不管——那是留给全人类,包括今天的年轻读者的一道选择题。

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