对气候科学不确定性的分析

摘 要：作为复杂性现象的气候变化及对其进行研究的气候科学存在诸多不确定性，追求传统的确定性数据表述已经不能满足气候科学研究和决策者对于信息质量的要求，为寻求管理不确定性、提高信息质量的方法，需要对气候科学不确定性有一个全面完整的认识，在此基础上，将定量分析与定性判断相结合运用于对气候科学不确定性的评价与管控。

关键词：气候科学；不确定性；信息质量

近代以来确定性一直被视为科学的化身，随着二十世纪量子力学、相对论特别是复杂系统科学的发展，人类的思维方式发生了根本转变，复杂性、不可逆性、不确定性、不稳定性成为认识世界的新标志，物质世界本身所具有的不确定性成为了比确定性更为基本、普遍的特征。气候系统具有典型的混沌特征，作为一个复杂系统，气候变化本身以及气候科学所具有的不确定性既是科学研究的前沿领域，也是哲学特别是科学技术哲学研究的重要课题。

一、气候科学的不确定性

气候变化无疑已经成为当今世界所面临的重大挑战和国际社会关注的热点问题之一，决策者需要科学家提供定量可靠的数据陈述，正是基于此气候科学中的不确定性往往会成为斡旋谈判的筹码。这种不确定性既包括全球气候系统本身的复杂性、气候变化的不确定性，也包括通過气候模型等研究方法而产生的模拟与预估的不确定性。作为一种服务于决策的复杂性科学，气候科学不仅仅是认识自然、掌控世界的手段，更重要的是具有处理气候变化诸多不确定性、保证提供决策信息质量的任务。针对气候科学这样的复杂性问题，追求传统定量信息的确定性是不现实的，量化的数据已经不再是科学研究的必要条件。在气候科学中，数值信息在一种伪精确性的掩盖下，会对决策者造成严重的误导。比如2015年底巴黎气候大会上提出的2℃升温阈值，这个阈值的设置究竟在多大程度上通过建模弱化了实际操作的难度是不得而知的，很多模型并无法得出2℃的控温目标，基于简化的数字传递和不可检验的计算机模型而得出的定量结论并不能像人们所期待的那样提供确定性和可靠性，反而将信息的风险系数在无形中放大。这里，科学信息的质量并不等于确定性，信息质量的保证来源于对诸多不确定性的合理表述与有效管控，这就需要我们对气候科学的不确定性有一个定量、特别是定性的把握。

二、气候科学不确定性的类型

气候变化的科学研究存在大量的不确定性，这些不确定性既存在于科学世界内部，也在科学研究以外普遍存在；它既涉及客观世界本质，又关乎人类认知。并且随着人类认识的深入，我们愈加发现气候科学的不确定性是比确定性更为基本的。

我们可以从本体论、认识论、方法论等层面对气候科学内部的不确定性进行一个分类：

从本体论角度看，气候系统作为自然世界中复杂系统的典型代表，它由各具不同物理属性的子系统组成，而这些不同类型的子系统本身也包含复杂的物理化学过程，整个气候系统的演化就是一个多时空尺度的复杂非线性相互作用过程。因此，气候系统的不确定性在本质上是由其自身的结构特征所决定的，是本体论层面上的、客观存在着的，这可以说是气候科学不确定性最基本的来源，其不确定性在很大程度上来源于系统本身的敏感性及其非线性的反馈机制。因此，我们很难从根本上对气候系统的演变以及人为干预行动的结果进行精确的预测。

而在认识论层面上，由于人类本身认识能力的不足或是受制于已有的知识结构，往往会出现特有的认识层面的不确定性。这种不确定性是由人类自身的局限而造成对客观世界的认识反映的不確定性，是与作为有限个体的人类属性直接相关的。人类对气候系统的器测时代始于19世纪中叶，早期多为直接测量，但即便是通过技术手段可以得到相对精确的测量结果，对测量结果的分析运用也要基于已有的基础科学认知水平和承袭的知识结构，这种分析运用就会带来很大的不确定性，这种不确定性并非来自客观世界，而是源于认识主体的有限性，是在认识论层面不可避免的。

另外，从方法论角度看，整个气候科学活动本身存在着诸多不确定性。简化实验、计算机模拟可以说是当下人类研究气候变化问题最主要的手段和方法。但针对气候变化这样一个复杂的全球性问题，简化的数字推演和不可检验的计算机模拟并不能提供足够的确定性，确保信息的质量。另外，由于人类认知的局限，将不完备的观测数据作为输入项应用于模拟系统，特别是针对气候变化的研究通常会连续结合使用多个模型，这就会导致一个不可检验的模型作为输入参与另一个模型，从而将认识层面的不确定性通过建模这种方法被无限放大，这种不确定性既来自于对被建模对象的不完备理解，也是由于建模过程中的数字简化和近似表述造成的。

另外，由于现代科学与社会各领域的相互作用不断加强，越来越多的非科学因素对气候变化的科研本身产生了不容忽视的影响，气候科学的社会建构属性日益加强，“气候门”事件就是一个很好的代表。这种在科学领域之外的政治、经济利益交互作用的竞技，在某种程度上衍生出新的气候科学不确定性，并将之放大后，反馈至科学系统内部，正是夹杂了诸多异质性的外部因素，使得气候科学呈现出一幅充满不确定性的图景。

三、如何应对气候科学的不确定性

气候变化作为一个国际社会的热点问题，无论是政治决策者还是社会公众都迫切地希望相关领域的科学研究可以提供应对这一困境的可靠建议。对气候变化的研究早已超出了自然科学领域，越来越多的学科研究都注意到气候科学研究本身所固有的不确定性。究竟应如何对待气候科学的不确定性呢？

我们应首先破除决策者和公众对于定量科学信息的迷信，使之不再执着于确定性。气候科学的研究充满了不确定性，精准的预言是不可能的，决策者和公众往往会迫于形势要求将压力转嫁于科学家，要求其提供一个哪怕是表面上确定的回答，然而长串的精确数值背后隐藏着一个伪确定性，这样的信息会严重的误导使用者。如果仅仅将实验室和计算机得出的升温阈值作为全球减排行动的标准，那么这种确定的建议很有可能因为忽视现实多种因素的影响而错误的预测了气候敏感度，而造成难以承受的灾难。计算机模拟可以说是在一定程度上对不确定性的一种回避，尤其是面对气候变化这样一个复杂的新问题，计算机模拟并不是完全合适的工具。因此，我们要正视气候科学不确定性的存在，不逃避、不排斥科学的不确定性，更不要将它作为消解科学理性的消极因素，并进一步以此为借口拖延判断决策。决策者和公众真正需要的是具有高质量的科学信息，而非大量精确的数字，这里信息质量并不是由那些毫无意义的数值决定。因此，科学的任务不是缩小未知领域，而是处理不确定性。特别是针对气候变化这样的全球性环境威胁，气候科学成为一种与政策密切相关的科学，应对不确定性的问题就转变为如何管控不确定性、提高科学信息质量这样的问题。

其实早在十六、十七世纪就出现了用数学理论研究不确定性现象或随机现象的最初形式，概率论和统计学随之得到了相应的发展，但这两种管理不确定性的方法已经无法应对全球气候变化这样复杂的非传统问题。气候科学的不确定性除了方法、技术原因造成的数据、建模的不确定性，还包括气候系统自身复杂性和人类认知局限造成的完备性的欠缺。面对这样的不确定性，我们需要一种对不确定性的合理表述和评价，通过熟练的技能和判断对信息进行定性的表达，从而管理各种不确定性，提高信息质量。在这里，对不确定性的表达和评价可以说是对量化信息的一种评估报告，更加突出对信息的定性，通过实践型知识、而非传统的科学理性对信息的价值进行定性的判断。这种对不确定性的管理并不是要消除不确定性，而是要通过实践型知识判断信息对于目的的适宜程度，并给出一个定性的表述。

就目前而言，高度成熟的不确定性管理还未普及，也没有一个全面完善的管理不确定性的标准。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）走在了管理不确定性的前沿，IPCC很早就认识到对不确定性进行表述、评估的重要性，在IPCC的第一次评估报告中，就明确地把科学知识分为确定的、可计算的、预测得出的、基于判断的几大类，对不确定性进行了一个初步的判断和評价；在第二次评估报告中，IPCC开始采用一些客观一致的方法来描述气候科学知识的信度水平；在第三次评估报告中，可能性和信度的表述成为了处理不确定性的一大特征，但IPCC在这一时期更注重对不确定性的定量分析；第四次评估报告相比于之前的实质性进展就在于对不确定性进行定性和定量两种方式的评估，定量的评估仍然基于可能性描述，定性评估则是在处理第三次评估报告中的分歧时产生的，定性评估建立在更大的一致性和更为普遍的结论基础上，是区别于可能性和信度的一个相对统一的标准方法；在最新的第五次评估报告中，IPCC特别发布了一個关于处理不确定性的指导说明，更新并细化了之前报告中处理不确定性的内容，明确将有效性的信度和可能性的概率作为对不确定性进行定性和定量表达的衡量标准，将定性和定量评估统一到处理不确定性的一致方法中去，从而为处理不确定性提供一个更为合理的综合型框架，就目前而言在相当程度上确保了所提供信息的质量。当然，IPCC对于气候科学不确定性的处理仍在探索中，这样的方式是否能够满足决策层对于科学信息质量的要求还有待实践的进一步检验。

参考文献：

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基金项目：河北省高等学校人文社会科学研究青年基金项目，“后常规科学视域下应对气候科学不确定性的路径探析”，（SQ161196）。

作者简介：

王娜（1985-），女，河北秦皇岛人，燕山大学马克思主义学院研究实习员，哲学硕士，研究方向为科学技术哲学。