对于“可能破坏诸如配电高压输电网这类非常复杂和高度分布的系统”的不可预料事件,需要进行特殊考虑。功能与设计的冗余(redundancy)是一种常用的方法。目前设计中的冗余对于在复杂系统中如何防止彻底失败具有决定性作用。在某些方面,冗余是“多米诺骨牌效应”(domino effect)的对立面,多米诺骨牌效应中,一长排中一个多米诺骨牌倒下,接着下一个会倾倒,再下一个。这种连锁反应只有当所有多米诺骨脾倒下时才结束。在拥有足够冗余的系统中,一个位置的故障能够被隔离和回避,系统其他部分担当受损元件的角色,由此防止系统运行停止在旅行中,我们都曾遇到过道路或桥梁不通的情况,被迫走便道绕过这一问题,最终到达目的地。设计良好的交通网络通常具有充分的冗余以避免产生瓶颈,更不用说全部关闭了。设计良好的电力分配系统有充足的冗余来适应一个变压器的偶然失灵、一条地下电缆不经意的切断或者一个发电厂的紧急关闭。但是,偶尔所有多米诺骨牌倒下了,系统的不充分性在导致普遍断电的一连串故障中就显得非常突出了。
今天的城市通常都需要公共服务系统——煤气、水、电——在设计时具有很大程度的冗余,以便围绕受损区域部分的绕路很快起作用。事实上,电力分配系统中许多临时绕路相对是不需要人为干预的,当一个故障破坏电力分配系统时,它通过负载传感器和自激式交换装置发挥作用。这些预先的设计似乎是效果显著而明智的,但并不总是这样。1906年旧金山的地震,除了震动引起建筑物的直接破坏之外,火灾是辅助破坏的一个重要原因。由于城市供水系统遭到地震的破坏,这种破坏变得更糟。这种情况导致灭火所需要的水量不足,原因在于没办法切断因总水管破裂而导致水流失的地区水的供应,这些水本来有助于扑灭其他地方的火灾。容易想象,今天这样的问题更加严重,又出现了不能切断向天然气管道发生破裂地区的天然气供应,在这些地区天然气作为燃料为火灾作了准备。
自然系统冗余的价值,特别是生物多样性,也逐渐受到更多的重视。生态系统中这种相互纠缠的特征有时只有在我们开始破坏它时才变得很明显。在多样的自然系统中,对于碳和水来说,也许有多条路线沿着它们各自的循环通过这一系统。然而,当使用陆地的变化被强加于某一个地区时,这个地区的水文学模式被打破了,栖息地发生了变化或者是遭到了破坏,绕路的选择就更加小了。历史上伴随着土地开发的最初变化之一是湿地的排水,湿地又被人轻蔑地称为沼泽地。但是湿地作为候鸟迁徙栖息地的重要性和作为天然水净化和过滤系统的价值仅仅是很晚才被认识到。当我们不经意地破坏一个复杂生态系统的联系时,系统将面临着一个功能的退化。当不能进一步获得绕路时,此生态系统很可能最终崩溃。
但是科学家与工程师是如何识别复杂系统的微弱联系的,在我们生活的现实世界中他们又是怎样识别带来灾难的潜在瓶颈和多米诺骨牌昵?一种方法是采取“如果怎样”数值实验来努力理解这样一个事件的后果。“如果怎样”实验和复杂现象的大型计算机模型(见第七、第八章)的类别相一致,在复杂现象中系统的组成部分之间有许多的联系和反馈。系统的某个组成部分的随机干扰被引入,当它们传播到整个系统时,就会观察到结果。例如,电力公司玩“灾难性游戏”,模仿发电能力的意外受损或者传输网络分支的失灵。通过向不同位置的系统或者是包含不同组成过程的系统引入问题,实验者或者分析家有时会发现系统的弱点。计算机模拟能够检査故障发生的可能性,并确定每一种故障发生的概率,其中的每一种故障都会引起不同的后果。
试图预测问题并做出调整来消除这些问题取得巨大成功的故事之一是“Y2K”传奇。随着时间从1999年向2000年迈进,令人担心的计算机小故障引起了整个世界的混乱。在计算机使用的早期数据存储空间非常宝贵时,许多计算机程序在输入年份时截去前两位使用其缩写形式。这样1967年变成67,1994年变成94。但到了20世纪90年代世纪之交时,也就是1999年向2000年转型的时刻,其输入的模棱两可性是很明显的:02的意思是1902年还是2002年昵?由日历决定的系统和程序——包括行程安排、工资、商品期货、退休金等无限长的列表,通常需要被修改以避免世纪末的混乱。由于问题本身出现的确切时刻总是知道的,因此对不确定性的测量被排除在方程之外。为了修改计算机使用早期釆用的这种缩写,全世界耗费了许多人多年的心血和大量的金钱。日历翻转得准确无误,肯定是原先在补救方面付出大量努力的结果。然而人们也能听到如下观点:在日历翻转中之所以没有发生重大问题,其原因是对这一问题及其可能后果的描绘比实际情况严重得多。
虽然定量描述各种模型的组成部分的关系和相互作用仍然是一个挑战,但是对重大的不可预料事件的政治结构反应和社会结构反应能够通过计算机模型来研究。然而,战略和军事计划者建立和运行“战争游戏”模型,来检验社会结构、政治结构和军事结构中的各种概念化对包括随机事件在内的各种破坏的反应。在1991年的海湾战争计划中,利用计箅机执行了许多模拟,来检验对可能发生的各种形式的反应。如果伊朗站在伊拉克一边参战会怎么样呢?如果利比亚发射一枚导弹攻击以色列将会怎样?一个持续的沙尘暴会如何影响美国坦克和装甲兵员运输车的机动性呢?浓厚的云层笼罩于地面部队的上空达一个星期对近距离空中支援的后果会是什么呢?在地面战争的摩擦中,如果伤亡人数增加,在美国,会对公众支持战争的努力产生什么样的影响呢?
当然,在战争游戏中,人们在对其进行探索之前,首先必须想象可能的场景。虽然第二次世界大战中日本敢死队飞行员的经历肯定预示着这种可能性,但是,有关2001年9月11日的场景,满载乘客和燃油的客机故意与摩天大楼相撞,显然没有被认真考虑,甚至没有被想象。
年轻人花费无数时光来玩的许多计算机游戏之所以让他们感兴趣,原因在于他们每次玩时都面临不同的情况。尽管基本程序仍然相同,但每次计算机都改变了场所。同样,玩桥牌者之所以能够玩出无穷的技法,是因为每次都面临新的一手牌,计算机发牌能够随机生成新的组合。同理,现在计算机可以展示下棋时形成的很强技能——在对手(或计算机对手)每一步棋之后调整战略。较好的游戏者是,那些从上述多种经验吸取教训的人和开发出“对宽泛的环境成功作出反应”的游戏模式的人。
“如果怎样”实验同样也能对自然系统实施,例如,我们想要了解地球的气候系统是如何对大的火山喷发作出反应的。在历史记录和地质记录中有充分证据证明大的火山喷发对气候会有显著影响。1991年菲律宾皮纳图博火山喷发之后,在接下来的两年中,由于烟和灰阻挡了部分日光到达地球表面,全球平均温度下降了0.3°C(大约0.6°F)。
1815年,印度尼西亚的坦博拉火山发生剧烈的喷发,巨大的爆炸声在大约1200公里(750英里)外的雅加达都可以听到。坦博拉爆炸式地向大气投射了140多立方公里(35立方英里)的灰和浮尘,比176年以后的皮纳图博的爆发多10多倍。坦博拉火山爆发的下一年,即1816年,全世界范围被认为是“没有夏季的一年”。整个北半球温度降低,新英格兰州的一些地方下雪、湖水冻结,北美和欧洲的庄稼普遍歉收。英国诗人拜伦(Byron)勋爵,在瑞士度过了一个痛苦的暑假,写了《黑暗》这首诗,其中这样描述了坦博拉喷发带给当地的影响:
明艳阳光为之减色,
星星在黑暗的太空漫游,
没有光亮、没有道路,
冰封的地球盲目地旋转,
在无月光的空气中变暗;
清晨来了又去,去了再来,不可终日……
在6世纪,也发生了一个巨大的火山喷发,欧洲和亚洲的历史记录对此有广泛记载。发生在公元536年的这次喷发的影响,由一位同时代作家描述如下:
阳光变暗了,它的黑暗持续了18个月。每天它照射约4小时,而且这光仅仅是微弱的阴影。每个人都声称阳光将永远不能恢复它完全的亮度。水果熟不了,酒尝起来像酸葡萄。
在一个探索火山喷发对气候影响的“如果怎样”实验中,实验的变量包括喷入大气的火山灰和烟雾的体积、气体和烟雾中硫的含量以及喷射的爆炸性,这种爆炸性将影响尘土达到大气的高度。其他重要的因素是喷发的地点、当时的季节和喷发的位置。由于温带的风循环模式与两极或赤道的不同,因此温带的喷发与两极或赤道的喷发相比,具有显著不同的效果,其冬季的喷发,将黑色的灰扩散到雪盖的白色领土,这将改变吸收阳光和反射阳光的平衡。系统的探索也许包括对地球上所有著名的多火山区的喷发、稳定进行的火山喷发对比单一的爆发事件、从火山释放出的气体的化学性质,还有众多的其他因素进行实验。考察的场景的数目越大,我们对可能的气候结果了解到的也就越多,我们对不同地点、不同时间发生的事情进行预测就更加有信心。
保险
保险是一个很普通的概念,几乎对于想防止不受可能发生的灾难影响的每个人都很熟悉:汽车保险、房主保险、健康保险、人寿保险。我们向保险公司支付年度的款项,反过来保险公司承诺,如果我们确实受到灾难打击,它们会付给我们一定数量的钱来补偿我们的损失,或者至少能够让我们平滑过渡到一个不同的未来。
某些种类的保险甚至是不自愿的。汽车责任保险就是一种不自愿的保险项目。在一些州,你可以选择不对自己的汽车损坏进行保险,但是你必须上一些保险来补偿在可能发生的交通事故中由于你的过错而遭受损坏或伤害的其他人。在拥有所谓“无过失”保险的其他州,不论过错怎么分摊,每一个车主不得不上一些保险。我称这种保险为不自愿保险,因为它经常是一个法律的规定或证明。为了获得驾驶汽车的执照,必须提供此证明。另一种不自愿的保险是房主保险,此保险至少是在这种情况下:一家出租机构掌握着一个抵押,由于此抵押家庭才被保证是有保障的。获得抵押的通常条件是借出方通过保险获得不受损失的保护。
对于给定类型的保险如何设立保险费(Premium)?—个保险公司如何知道对于想参加本公司保险的顾客收取多少费用?保险价格建立的基础是对保险事件发生的可能性进行估计。这一可能性,最初并不是完全建立在过去经验的基础上。人寿保险是对于死亡所付的保险费,因此死亡率的统计为平均预期寿命提供了基线,同时也建立了多少人遭遇过早死亡和多少人活过平均预期寿命的模式。对于历史上人口拥有充足的资料数据,这些统计对任何给定年龄(无论比平均年龄大或小)的死亡率给出了很好的估计。
保险公司和它们的保险精算师(在应用于保险业务的概率、统计、风险分析方面有专业技能的数学家)非常聪明,已经认识到通常的人口中由于职业不同而引起的死亡率的不同。例如,煤矿矿工和跳伞指导者也许比学校教师或会计付更多的人寿保险费。吸烟者常常比同龄的不吸烟者付的(人寿保险费)更多。同样地,地理上发生的预期寿命变化,是由于地区性环境健康因素;或者种族因素,例如,对患高血压的不同倾向性也许会导致在不同的种族人群中不同的死亡率统计。此外,由于保险精算师要对未来许多年的条件做预测,因此完成任务会更加困难。在死亡率方面,过去的经验是对未来的很好的估计吗?经济、饮食、大众健康方面的改善(或恶化)一定会影响未来的长寿吗?
相似的原则被应用于房主保险的定价。从基本的历史统计可获得今天的价格结构。在社区或县有多少家庭?一年中当地消防部门接到多少户的火灾呼救?这些简单的数字为每年家庭火灾发生的概率提供了一个基线。价格方面的第二个考虑也是基于你的财产是比平均结构的财产更多还是更少受损失。什么类型的结构最容易或最不容易发生火灾?你的房子离最近的消防站或消防龙头有多远?当然,保险费金额将取决于你房屋的尺寸、质量和家具,这些在估计房子替代价值方面是重要的因素。对于房主决定保险的其他危险,需要进行特殊的考虑。对于泛滥平原或易受地震灾害的地区,保险费也许会更高。
就像预期寿命随时间改变一样,影响财产保险费的许多因素同样随时间改变。保险公司必须意识到随时间(变化的)趋势,并对其做出估计。通货膨胀率如何改变?变化的经济对社会财产价值具有什么样的影响?当“开放的农业土地成为人行街道和停车场”这一现象改变了水的过滤和排放模式时,城市蔓延对洪水模式和频率将会产生什么影响?通过复杂的数值模型对这些问题的评估与在第七、第八章讨论的情况非常类似。
但就像天气预报对未来短时间是非常有效的一样,为了预测保险花费所需要的人口统计学因素和经济因素,也是现在之后的一两年中最有效。当然,保险公司愿意花费更长时间窥视未来,但是处理随时间变化的数量的最安全策略,具有代表性的是对保险项目和保险费水平做年度调整,即一个短期的周期性“方向修正”。
在这些普通类型的危险保险(人寿保险、健康保险、财产保险,个人或公司购买它们作为对不确定未来的保护)之外,还有许多更专门化的保险产品:农业庄稼歉收保险、滑雪场降雪保险、商业中断保险、地震和洪水保险等。许多能够与天气和气候现象联系上。
就说在1997年春季北达科他州发生的一次洪水吧,此次洪水淹没了大福克斯城的大部分区域。当然市区商人会遭受由洪水破坏引起的财产损失,他们当中的一些人没有保险。但是他们的经济痛苦被以下事实放大和延伸了,他们在洪水退后的一段时期不能从事商业或提供服务。
或者考虑一下必须在春天种植庄稼,接着在生长的季节观察和等待谷物成熟的农民吧。由于降雨量不多,再加上降雨不及时,总体上庄稼产量可能会大幅度减少或受损。相似的,冬季娱乐区域的经营者依赖充足而及时的降雪。造雪机在没有雪时非常紧要,但是却不能替代丰富的自然降雪。结果是,农民和滑雪场经营者能够通过专门化的保险保护他们不受天气不确定性和反复无常的危害。
意外
自然界具有许多不可预测的活动让我们为之惊讶——火山喷发、地震、突然爆发的洪水。每年大约有4000次造成破坏的大地震在地球某些地方发生。尽管我们已经了解了相当多的关于地震发生的地理知识,但在一个给定地区什么时间可能发生地震?对此问题的估计,我们仍然没有取得任何真正的进步。
地震在地球表面不是随机发生的,但它们的发生也不是平均分布在地球上。一个世纪以来对“地震发生在何处”的观察显示,它们发生在特定的地理区域。居住在加利福尼亚的美国人都很熟悉声名狼藉的圣安德列亚斯断层,土耳其的市民已经通过灾难了解到贯穿该国北部的安纳托利亚断层。然而,沿着这些断层线,査明下一次灾难性事件发生在何时何地仍然是地震学家无法做到的事。对于地震事件发生时间的细致分析显示事件之间是没有规律性的。事实上,这些分析不能否认以下假说,地震之间(不论是地区性的还是全球的)的时间间隔完全是随机的。一次地震之后的下一次地震不定什么时候到来。
自然,地震学家已经了解了关于巨大地震之间的时间间隔的一些事情。沿着洛杉矶东部圣安德列亚斯断层,在加州南部,地质学家已经确定大地震破坏陆地表面是在1857年(在历史记录中作了很好文字说明的事件)、1745年、1470年、1245年、1190年、965年、860年、665年和545年。从中我们能够知道,在这9次沿着圣安德列亚斯断层发生的大地震的时间间隔平均大约为170年,但是最短的是55年,最长可达275年。这虽然能为“几十年之后,至少在加州南部,也许会发生一次‘大的地震’”的忧虑提供一些试验性的支持,但对未来它不会是一个确切可靠的指导。但是何时何地发生大地震的不确定性或者就此而言发生任何有破坏性的地震的不确定性允许人们在地震活跃的地区建造房屋和生活。
对于地震造成的破坏用什么方法可以保护?由于地震何时发生非常的不确定,因此规定要交纳相应的保险费。在加州,地震保险仅由加利福尼亚地震局(CEA)提供,该单位是私人资助却实行公共管理的实体(其座右铭为“我们不能预测未来——我们只能保护它”)。
CEA的年度保险费随地区而变化,但是通常在大厦成本(不是地皮)的0.1%到0.6%的范围内变动,同时要交纳保险赔偿金的一个非常大的可扣部分,即15%的保险赔偿金。价值为300000美元的房屋,在交保险费之前,房主得先付45000美元的维修费和重建费。显然,这里的保险只是保护不受大灾难的破坏,但是它仍然为房主留下了很多的风险和责任。
加利福尼亚也有洪水保险。初看起来,它与地震保险在定价上相似,每年缴的保险费占房屋价值的一小部分。同样对于上面提到的价值300000美元的房屋,地震保险和洪水保险每年都要交约600美元的保险费。但是在扣除保险赔偿金方面有很大差别。对于洪水保险,房主在买保险之前只需支付500美元的洪水损失费,然而地震保险却需要支付45000美元的可扣除赔偿金。对于同样的保险费,房主买的针对洪水的保护比针对地震的保护要多得多。对于地震保险有这么高的可扣除赔偿金,说明地质学家和保险商对于地震的了解要比对洪水的了解少得多;科学不确定性也反映在下面的规定中:对于地震保险房主要承担更高比例的风险。
CEA能够提供更小的可扣除赔偿金的政策吗?原则上是可以的,但是价格当然更高了。如果可扣除赔偿金减少,保险费将以10的系数递增,那么一个人扣除4500美元每年就需要付6000美元的保险费。经过50年,人们付给保险公司的钱就相当于房屋的价值,而且在那种保险费水平上,这种政策也许称为长期自筹资金重建计划比称为保险保护更合适。
保险业处于风险评估的最前面,要尽力对未来趋势进行预测。这一行业减轻自然事件和人为事件对它的不利影响,同时以对损失和破坏进行合同补偿的方式,帮助顾客面对不确定未来。保险公司必须是认识人口统计状况变化、生活方式变化、建设标准变化和经济变化的第一批行业之一。在这一基础上,它们必须对它们的政策结构、花费水平和保险费水平做周期性调整。由于保险公司是第一批为变化的结果提供赔偿的行业,因此与其他行业相比,调整的余地更小一些。这对理解变化的含义来讲,也许能够提供一个更从容的“等待和观望”的方法。对变化采取思想上的抵制对于任何行业来说都是一种危险的态度,尤其是对那些通过保险承担责任的行业来说就更是如此。
气候意外
在气候变化的地方,我们了解到一个地区的气候变化有时是突然的、不可预料的。根据气候的定义,可以知道气候是温度、降雨、云量、风速和其他因素逐日变化的长期结果。因此,就突然的气候变化来说,我们更愿意大的变化发生在一二十年甚至一个世纪之后。在认识和理解突然性气候变化的原因方面,人们已给予了许多的关注,这些关注主要集中在海洋以及全球范围内洋流移动热量的方式等方面。绝大多数地理课程(无论是小学的还是大学的)都指出,由于西欧和斯堪的纳维亚与加拿大的哈得孙湾大约在同一纬度,并且相当靠北,因此这两个地方的气候比人们预想的要温和很多。这样的情况之所以发生,是因为洋流、湾流将热带纬度加热的水输运到遥远的北方的大西洋,由此温暖了冰岛和临近的欧洲国家。
地质证据已经证实过去有一些时期,洋流似乎中断,全球热传送变慢或突然停止。对这一现象的理解,可形象化地通过百货商店的电动扶梯作初步而试探性的解释。电动扶梯的移动楼梯将购物者送到上面的楼层,但接着楼梯消失,返回到下面楼层。这些楼梯由看得见的部分和沿相反方向运行到我们下边看不见的另一部分组成一个大的环路。大西洋里的洋流也是如此。湾流沿着海的表面向北移动,但是也有一个相反的洋流沿着洋底向南移动。向北的表面洋流是从南部携带热量到达高纬度的暖流,向南的洋流是携带冰冷稠密的北极水从远道沿着洋底到达南极洲的寒流。无论是在百货商店的电梯里还是在海洋里,如果环路的一部分遭遇障碍,整个环便会断掉。
因此,是什么让洋流停下来的呢?首先我们必须知道什么是维持洋流循环的重要因素。驱动洋流的装置的一个必要组成部分是,从遥远的北方向南运动的冰冷稠密的底部水的形成。两个因素影响这种水的形成:温度和盐度(salinity)。温水不如冷水稠密,因而更有浮力;通常,它在海洋表面附近形成,吸收太阳的热量,在海洋表面行进。然而,冷水就更稠密一些,通常沿洋底行进。
盐度在水的密度方面同样扮演了一个引人注目的角色。海水盐度越高,密度就越大。相反,盐度越低,就越有浮力。因此,从江河流人海洋的淡水趋于呆在表面附近,直到它与含盐正常的海水很好地混合。然而,每年在北冰洋形成的冬季海冰把盐分排除在外,这些盐作为浓浓的盐水流沉入海底。在遥远的北大西洋,来自北冰洋盆底排入到大西洋的冰冷盐水促进了稠密海底水的形成。这条路是北冰洋仅有的重要出口。接着稠密的底部水向南推进,由此完成了海洋传送带的循环。温度和盐度对洋流的综合影响导致了“热盐环流”(thermohaline circulation)这一技术术语的出现。
建立和维持洋流循环的关键链接是北大西洋“底部水”的形成过程。洋流是如何突然停止的?如果表面的水密度减小,它将“漂浮”而不是沉入到底部。这可以通过北冰洋和周围地区逐渐变暖的方式发生。更少被冰覆盖的海水,会直接受到阳光的温暖。同时,当北冰洋的冰冻层融化,通过向北流动的大江河将越来越多的淡水输送到北冰洋时,它的盐度会降低。这些向北流动的河流,包括灌溉亚洲大片地区的鄂毕河、勒拿河、叶尼塞河和通过加拿大流入北冰洋的马更些河。随着年度海冰面积的减少,浓盐水流就较少形成。这一过程中的某些时候,水将变得太有浮力而不能下沉,底部的水就会失去补充。由于传送在重要的转折点停止,由湾流向北的热传输将停止。
极具讽刺意义的是,北冰洋的变暖也许会导致海洋热传送带的中断,向西欧释放剧烈的寒气。预兆的信号已经出现:2000年夏天,一艘加拿大破冰船目睹了北极点大片开放的水域,并未受阻碍地通过了西北的水路而没有遇见冰。2001年夏天,又看到了通过这一遥远北方的另一段水路,一艘拖捞船从格陵兰岛到阿拉斯加进行了破纪录的航行,全程仅用了17天,船体并没有变得冰硬。对北冰洋浮冰(ice pack)的水下测量显示20世纪后半世纪以来大约变薄了40%,卫星图片显示同期内被冰覆盖的北冰洋面积已经减少。北极变暖的趋势是否会打断当前海洋循环的模式或什么时候将要打断,还不能准确地预测。对冰岛和欧洲之间某一深处洋流的海底测量已经显示2001年与40年前相比,洋流速度已减慢了一半。
以前曾有过一次,大约11000年前,北大西洋的热盐环流发生了实质的变化。这一事件发生的原因可能是,当北美冰层向北消退到达一个地方时,冰冷的冰河融化水通过劳伦斯河谷到达海洋,而不是经由密西西比河向南流入墨西哥湾,从而将大量冰冷的淡水输入到了北大西洋。湾流的冷却和变淡相当快,发生仅需要几十年时间,持续却达1000年之久。西欧的温度下降了大约5°C(9°F)。
这有点类似于在黑暗的山谷中行走,却没有意识到正在接近悬崖的边沿。每一步看起来都是正常的,直到从悬崖坠落。相似的,当你在爆玉米花时,热量慢慢地让玉米粒升温直到它们到达临界温度,在临界温度时突然会发生许多玉米粒爆开的行为。或者牛奶在瓶中未被注意地冷却直到它冰冻并扩张到顶起瓶盖或者撑破瓶子。在这后两个例子中的每一个,通过对系统的充分观察,我们可能认识到我们正在接近一个巨大变化的临界点。但是对于洋流行为,我们还没有充分的知识来了解我们离海洋热盐环流的悬崖距离还有多远。然而,意识到临近处有悬崖就非常有用了。
自然界不可预知的结果经常是作为巨大的意外出现。当自然系统突然朝一个全新而且明显稳定的行为发展或者发生剧烈运动甚或完全停止时,它们可能会以它们常见的行为方式,在设定的边界范围内慢慢变化,让系统看起来有些恢复。这种动力学系统从一个状态到另一状态的突然转变行为,已通过一个被称为复杂系统理论(complex systems theory)的数学分支进行了广泛的研究。
“保险”概念与上述的形势相关吗?显然这里的保险必须在家或全球范围进行考虑。此外,为“保险”付费多少,也就是,设定保险费,并不是一项简单的工作。我们能够想象海洋循环的一个变化所带来的全部后果吗?我们能够确认受影响最大的地区和国家吗?“保险费”应当在所有国家统一评估吗?建立反映哪一个国家受影响最严重的保险费应不应该做调整?应不应该有一个保险费的变化来反映哪个国家引起了该问题的不均衡?这些问题似乎不可能客观地回答,许多人试图与这些问题搏斗,由于受挫都绝望地放弃了。
然而,当我们面临气候改变以及它的可能后果这样大的话题时,有一个比拟可能会带给我们适度的安慰。世界上所有国家都要决定花费多少国家财富用于国防。简单意义上,军队组成国家的一个保险契约。原则上,它们保护国家,抵制外部侵略(和不时的内部叛乱)。当我们付房主保险费时,实际上我们希望钱被浪费掉,因为我们从不希望不可预料的事件发生。对于军队,同样我们宁愿从不调动它们采取行动,但我们常常得承认,至少在某种程度上它们是必要的。
为了保护国家不受外来威胁,需要多少保险费才是适当的?也就是说,合理确定国防开支是多少。对大多数人来讲,估计上述问题的答案是不可能的。不过,世界上大多数国家在它们的年度预算里确实有军队组成部分。除了极少数的例外,世界上的国家,无论大小穷富,没有不对这一保险进行投资的。任何国家选择花费的数量取决于许多因素,其中一些只是准理性的(quasi-rational),与可能对手的力量的定量评估、长期建立的腐化和团体福利模式,以及诸如国家形象和自豪感这样一些明显的感情问题等相关。然而,最终我敢肯定,世界上的国家对国防进行投资的根本原因仅仅在于它们的国民相信这对国家安全是必要的。个人不可能很轻易地清楚阐明国家所需特定规模军队的详细原因,也不能确切知道军队应该拥有什么武器,那些细节是职业政治家、文职官员、将军和司令们的事情。但是基本的判断已经倣出:我们需要军队来保护。在纽约遭受恐怖袭击后,美国军队被召集在阿富汗采取行动,绝大多数美国人不会抱怨在军事准备上的开支。
同理,对于大多数普通人来说,要对“国家应付多少保险费来避免或准备全球气候的突变”这一问题进行理性评估也是不可能的。但是我确信,一旦国民理解气候确实在变化而且它会构成威胁,就会愿意花费一些国家财富制定补救和适应措施来减轻不确定未来的威胁。国民对此的研究不会比对国防的研究更详细。他们只是告诉政府和工业继续制定气候变化的保险政策,以某种比例形成补救和适应,全面认识到它的开支。
一盎司的预防……
在1240年,布雷克顿(Henry de Bracton)建议我们“一盎司的预防比得上一磅的治疗”。这一简单陈述里所包含的久经考验的智慧是足够清楚的:通常预防一个问题比后来处理它的后果要便宜得多。用在开发疫苗上的花费与治疗脊髓灰质炎、天花、黄热病、流行性腮腺炎、伤寒症、白喉的医疗和社会费用相比,要少很多。建设大楼时增设抗地震设施的花费比处理诸如2001年1月的大地震引起的灾难性城市崩溃的花费要便宜得多。2001年1月的大地震毁掉了印度的普杰城,严重破坏了阿美达巴德。那次地震估计有25000人到100000人死亡,造成了50万灾民。在切尔诺贝利建立核反应堆时,制定更为安全的措施与处理1986年辐射发生的后果相比,效果要好得多,而且最终花费也会少很多。
逻辑无论如何清晰,也不会总是指导我们花费公共钱财或个人钱财的方式。医学研究更多地集中于治疗癌症,而不是预防癌症;医学训练强调的是恢复健康而不是保持健康。甚至健康保险者,虽然用如下的标语掩饰自己,他们是健康维护组织(HMO),然而历来却不情愿地为预防服务或诊断服务(如年度健康体检、节育、充分的产前护理、前列腺测试和乳腺X线照片)付费。现在,虽然HMO在认识这些措施花费的功效方面有了进步,但是他们宁愿为日益恶化的肺部疾患和哮喘付账,仍然对诸如空气质量等环境健康问题不够重视。上述情形在整个美国由于烟雾的原因已经达到流行的地步。
尽管这些大的健康保险机构看到(而且某种程度上也为其付费)环境恶化的健康后果,但它们仍然很少关注环境健康。其中一个重要原因是,它们的一些大客户来自促成环境恶化的工业。在我的家乡密歇根州,HMO在指责通用汽车或底特律爱迪生公司之前都要三思而后行,以免失去一个大雇主的健康护理业务。
从HMO的观点来看,也许不赞成环境和健康保护的决定有其自身的支持性逻辑。即使HMO对本地的顾客施加压力消除他们的行为,他们也感觉空气质量问题(和他们的保险花费)仍会继续。毕竟,密歇根的大多数空气污染来自伊利诺伊、威斯康星的燃煤发电厂和工厂以及其他远至西部的上风向的州。同样,密歇根州和俄亥俄州产生的许多空气污染会通过毗邻的州传到东部的宾夕法尼亚、纽约和新泽西。
现在,在美国西部的州的上空开始检测到亚洲的工业污染物,正一路行进穿越太平洋。我们发现这个问题确实是全球性问题。本地的HMO也许会简单认为这个问题太大而且远远超过他们掌控环境保护的能力,然而与此同时却失去在该斗争领域的客户。他们可能会争辩,全球空气质量是国家政府和国际关系应该解决的问题。
那些必须处理这些问题的政治家常常求助于科学不确定性并作为维持现状的理由。他们很少独立从事任何科学研究,这一点也不足为奇。像第二章提到的,许多人正是从那些破坏环境的工业获得科学观点,这些工业提供的信息是,这些科学证据实在是太不确定、太缺乏说服力,因而不能做影响未来的任何决定。当然,在这样的背景下,科学不确定性与社会保障制度所具有的让未来模糊的不确定性没有什么不同。如果我们的众议院议员和参议员在20世纪30年代采取了同样的态度,那么今天我们很可能不会有合适的社会保障制度了。这一争论一定与下边的疑问有许多相同的味道:“当我们甚至不知道70年后有多少人活着的时候,如何制定那时的退休计划?那时他们的寿命会怎样?”尽管这些问题是合法的,但是如果社会保障制度的开发、实施或者无论何时提出这样的制度受到它们的阻碍,我们就不会有这样的计划了。恰恰因为国家在不确定性面前做决定是有准备的,我们现在才有了运行的制度。当然,今天的制度与20世纪30年代刚从国会出现的时候相比,肯定有着不同的结构。随着时间的变化,对其进行了几次方向修正以反映这种变化。
预防的原则:宁要安全而不要遗憾
本尼迪克在讨论臭氧问题的书中写道:
当我们修建一座桥时,我们修建它要它承受的压力比它可能遇到的压力要大得多。然而,谈到保护全球的大气,赌注要高许多,这种观点(一些人的)看起来等同于要求把“桥将坍塌”作为加固它的理由是一件确定的事情。如果我们在制定保护臭氣层的措施方面犯了错误,那么我们应该意识到我们要对未来子孙负责、对预防方面所犯的错误负责。
当然你会承认采取预防措施的确是在讨论紧急预防和保险的那一章被描述过。本尼迪克对预防中所犯错误的评论作为预防原则的例子已经很出名。在气候变化的背景下,该观点于1992年在里约热内卢举行的联合国环境和发展会议(地球峰会)上被作了清晰的阐述。
此次国际会议的一个成果是关于气候变化的纲领性条约,在条约中条款3规定,160个签约国家应该“采取预防措施来预测、防止或最小化引起气候变化的原因和减轻它的不利影响。在有严重的或不可逆转的破坏造成的威胁的地区,缺乏充分的科学确定性不应该被作为推迟该措施的原因……”
惠特曼作为新泽西州的州长(在被布什任命为环境保护局局长之前)进一步发展了预防的概念。在对美国国家科学院所作的讲演中,她说:“我相信政策制定者需要对环境保护采取预防方法。对此我的意思是我们必须:1)承认在管理自然资源中不确定性是固有的;2)认识到防止环境被破坏总是比以后修复它更容易;3)把提供证据的责任从提倡保护的那些人转移到提议有害行动的那些人身上。”她的第三个观点表明,说明一些行动的结果是有害的重担落到环境学专家肩上的时间太长了;现在她感到这一重担必须转由工业家来承担,以便在开展不会导致危害的行动之前,提供一个很有说服力的理由。
此外,她认识到科学运作与政策制定相比,时间尺度有着根本的不同。1997年在一次有毒的微生物爆发之后,一些水域的捕鱼被禁止,以防止可能被污染的海洋食品进入人类食物链。这种毒性是如何发展的?海洋食品是否有可能被污染?科学家无法立刻回答这些问题,对公共健康的保护也不能无限期等待。在某些区域禁止捕鱼的决定是依据手头最好的信息做出的。“缺乏确定性不是不做事情的借口”,惠特曼州长说,后来又补充道,“如果我们想要好的科学,我们就不能冒犯它。”
后来的科学研究显示这种有毒微生物并没有感染海洋生物,但是州长为捕鱼禁令做辩解,她说,“我认为站在公众健康的一边犯错误是谨慎的,”由此清晰地表明了预防的原则。她承认这一决定已经造成了经济的下滑,但是她指出,如果污染和疾病发生了,对海洋食品和旅游业造成的有害的经济影响甚至会更严重。
科学不可能产生完全的确定性,肯定不可能完全按日程表进行。就像科学作家阿佩尔(David Appell)指出的:“……现在,世界面临着极其复杂和严重的问题——全球变暖、生物多样性的丧失、环境中一这些问题科学还不能全部回答,传统的风险评估和管理不可能胜任这项工作。的确,就算知道这些问题的范围,它们也没有办法(回答)。”1999年,这一观点由气候科学家最早的专业团体——美地球物理学联合会(AGU)在一份关于气候变化和温室气体的意见书中进行了阐述:“根据地球气候系统的复杂性,对其描述和变化的预测永远不可能完全排除不确定性。”此意见书以下边的陈述结尾:“AGU认为,人类诱导的气候变化看似缓解,人类对气候变化也做出适应,但并没有证明科学不确定性的当前水平是不活动的。”
我们应该小心,不要让不完全的知识阻止预防措施的实施。我们不知道有关复杂系统的所有事情并不意味着我们对它一无所知。“直到我们有更多的答案才釆取措施”的口号通常是那些坚持维持现状的人假装的一种微弱的借口。更多的研究并不是必然意味着有更少的不确定性——当我们对一个系统了解更多时,也许证明它要比我们想象得更为复杂,比我们最初想象的有着更大的不确定性。不论喜欢与否,我们必须在获得信息的基础之上及时做决定。尽管有时真的憎恨浪费,但是的的确确什么都不做会更糟。在釆取任何措施处理今天的问题之前,寻找有关未来的确定性是有害的规则。如果我们今天采取的措施后来证明是有缺点的,方向修正自然会被运用。
第十二章 在一种不确定性的氛围里
我们如果以确定开始,就会以疑惑结束,如果以疑惑开始,并且耐心地解决疑惑,就会以确定结朿。
——弗朗西斯·培根
我们走了很长一段路穿越不确定性花园,看到了许多花儿和一些杂草,它们美丽却有点杂乱。这个花园不是一个布置整齐的花园,呈几何形状展开,并趋于完美。花园里有许多隐蔽的幽深处,某些地方是让人吃惊的迷宫,每块土地都有我们从未见过的景色。当我们接近旅行的终点时,我们意识到不确定性就像花儿一样,在许多地方都能见到,多姿多彩。
在穿越不确定性花园的整个路途中,我们遇到了全球气候变化的许多方面:地球温度的测量、地区温度的变化趋势和全球的平均温度、洪水泛滥的概率、臭氧损耗、科学教育、工业宣传和困惑、媒体混乱、过去气候的重建、一周天气和百年气候的计箅机模型、不确定未来的保险。由于各方面不确定性与气候变化的不确定性具有相似的特性,因此在不确定性花园的每一个领域里,在探讨其他自然现象和人类活动的关系中必然会涉及它们与气候变化的联系。在最后的章节中,我会把引起气候变化的这些因素综合起来,提出它们自身的不确定性,说明在气候科学领域人们的努力奋斗和取得的成就,以及仍需攀越的高峰。
在20世纪的最后10年中,由于人们特别关注地球表面的温度,因此可能没有哪一个科学话题能够像全球气候变化这样引起人们广泛的讨论。关于这一重要且具有诱惑力的主题所进行的讨论是围绕着一系列问题展开的,其中每一个问题都可以单独提出和讨论,但是当把它们放在一起时,就包含了全球气候变暖整个的主题,并且内容相当全面。尤其是,这些问题及其答案说明了我们对全球气候系统理解的不确定性范围,另一方面也说明了不确定性所代表的挑战和机遇。每一个问题都包含着不同特征和大小及不同影响和强度的不确定性。下面让我提出这些问题并逐一讨论。
1.在过去的一个世纪地球一直在变暖吗?
2.如果是这样,变暖的原因是什么?
3.这一变化带来的后果是什么?
4.如何补救或者适应这一变化?
在过去的一个世纪地球一直在变暖吗?
为回答这一问题提供的基本证据我们称之为“仪器记录”。仪器记录主要包含大量由温度计测得的温度值。这些数据是由不均匀分布于大陆、海洋岛屿、固定或浮动的海洋浮标及海上船只上的气象台采集到的。在第五章中我们已经讨论过在进行这些个别测量并将它们汇总计算出某一给定年份的全球平均温度时必须处理的许多问题。正是这些记录——在许多地方直接测量的温度值,表明了地球表面的大气温度在20世纪已经上升了约0.6°C(1.1°F)。这种上升是以其可能落在的温度范围出现的,这表明了温度数值的不确定性。其中上升范围在0.4-0.8°C之间有95%的概率。
实际上美国国家气候数据中心、美国国家航空航天局(NASA)和英国东英吉利亚大学气候研究小组,这3个不同研究组织都独立得出了同样的研究结果,因此我们对此结果就更加充满信心。对于如何调整以适应仪器使用的变化、如何平衡个别的温度值以获得全球的平均值、如何过滤出城市化的影响,每一个组织都确立了自己的质量控制措施。由于建筑物和铺就的道路具有吸收和保持热量的能力,因此城镇和城市会形成“热岛”,测得的温度值就会比此地如果没有城市化所测得的值偏高。在对气象站记录分析的早期,人们意识到城市化会使仪器记录产生向上的偏差。难道全球明显变暖不是仅仅因为许多气象站建在城市或城市附近吗?
幸运的是很容易排除这种疑惑。首先必须记住地球表面是由陆地和海洋组成的,它们大约分别占地球表面的30%和70%。很显然城市化不是海洋现象,然而,单就海洋表面温度而言,20世纪海洋上升的温度值与所估计的全球整体温度上升的幅度基本相同。第二,从陆地气象站得到的数据存在大量的冗余。每天都有5000多个气象站报告温度读数,有些气象站位于或靠近城市地区,有些位于农村地区。研究人员去除了来自城市气象站的数据,仅仅使用来自于农村气象站的数据进行分析。即使是只有大约2000个气象站是农村气象站,分析表明对于一个世纪的气候变化趋势,由仅仅根据农村的数据得到的评估结果与根据所有数据得到的评估结果没有根本性不同。这就证实了对于城市记录的修正已有效地去除了“热岛”效应。结论是肯定的,全球变暖不是由于测量数据不准而产生的地理假象。
然而,在关于城市化效应的合理问题已经得到满意的处理很久以后,仍然不断出现怀疑的呼声,怀疑全球气候变暖的仪器记录是否完全排除了城市化效应的影响。这些呼声中很多来自于化石燃料工业,他们竭尽全力避免以下结论:煤和石油的燃烧很可能是导致升温的主要原因。他们的策略之一是通过坚称仪器记录受到了城市化效应的影响,否认全球正在变暖。
引起地表仪器记录不确定的另一原因是,集中在大气层5英里(8千米)以下平均温度的测量是通过气象气球和位于地面100英里以上的轨道卫星两者共同确定的。过去20年以来的测量结果显示,这一位于地球表面以上的大气层区域变暖的程度比地球表面观察到的变暖程度明显要小。这种显著差异暗示地球表面的温度测量有错误。认真负责的科学家正确对待了这些差异,指出由于臭氧损耗,大气层位置越高其温度甚至越低。同时他们也指出大气中层和上层得到的观察结果并没有否定地球表面的观察结果。这些独立的观察结果,似乎都正确,它们指出有必要更好地理解是什么过程控制了大气层垂直温度的分布。
当然,地球表面正在变暖这一结论并不仅仅是根据仪器记录得出的。对于变暖,除了直接的仪器证据之外,科学家也观察到了由于变暖而导致的大量变化。给人印象最深的是,地球大部分地区的冰正在融化。在北极,海洋表面冻结成海冰,海冰的范围随季节而变化,但是在过去的半个世纪中,每年冰的平均面积缩小超过10%。而且,在同样的时间内,海冰厚度的縮小就更加严重,大约为40%。如果气候继续变暖,按照现在的融化速度,很有可能北冰洋将会在本世纪经历无冰的夏季。
南极也表现出巨大的变化。覆盖在大陆外围的漂流的巨大冰块以前所未有的速度脱落。自1995年以来,沿着南极洲半岛东边的拉森冰架、威德尔海中的菲尔希纳-龙尼冰架及大陆西边的罗斯冰架都减少了大量的冰。减少的尺寸令人惊愕:2002年拉森冰架减少的面积有美国罗得岛那么大,罗斯冰架分离出特拉华州那么大的面积,更大片的冰于1998年从龙尼冰架脱落,2000年从罗斯海脱落。罗斯海脱落的部分大约有瑞士面积的1/3!然而,并不是南极洲的所有地方都受到同样的影响。南极洲大陆东侧的一些小冰架却是稳定的,甚至稍有增长,沿着南极洲半岛的显著变暖在南极大陆其他一些区域并没有表现出来。
在气候更加温和的地区,高山冰川在其占据的山谷中回融到高海拔地区。实际上具有高山冰川的每一个地方都有明显的回融:欧洲的阿尔卑斯山、南美的安第斯山、新西兰、东非、喜马拉雅山脉、格陵兰、北美的落基山脉。有关以前许多冰川的大量历史观测资料和照片显示了在过去的一个世纪中冰川融化的程度。正如北极夏季的海冰一样,如果气候按照目前的变暖速度继续变暖,许多高山冰川将有可能在本世纪内消失。寓言中“乞力马扎罗山的雪”已经大大减少,也许它存在的时间不会超过20年了,美国的国家冰川公园在本世纪的后半叶或许不再会有冰川。当变暖向山顶蔓延时,适应寒冷气候的生物被迫向上迁移,随之其他的植物和动物乘机占领扩展的气候较温暖的领地;传播疟疾的蚊子侵入到先前无疟疾的高山丘陵地带。
每年对北半球的河流、湖泊冻结和融化的时间进行研究,结果揭示有朝着结冰时间推迟和融化时间提前的长期变化趋势,在上个世纪冰季“时间减少了大约12天。与之相对应,在过去的30年中阿拉斯加的生长季节增加了10天。自1970年以来,北美东部降雪区域的南部边界逐渐向北推移了大约12英里(20公里),每年温度在0°C以下的天数正在减少。英国春季花儿开放和鸟儿产卵的时间提前了。所有这些现象都说明多年来气候在持续不断变暖。
上个世纪海平面也上升了大约4英寸(10厘米)。海平面上升部分是因为陆地的冰融化成水最后汇集流入海洋,但是海平面的上升有2/3以上是因为海水的热膨胀造成的。大部分物质都会受热膨胀,水也不例外。研究人员费尽周折测量地球上各个海域的不同深度处水的温度,最深达3000米,得到一份海水温度数据表,从表中可以看出在过去的50年里海洋的热量显著增加了。并不只是海洋表面变暖,而确实是整个全球海洋的水都在变暖。海洋额外增加的热量与所观察到的被认为是海水热膨胀导致的海平面变化完全一致。
陆地表层下的岩石也有类似的证据证明气候变暖。多年来我在地球物理学方面的研究包括在地壳钻孔以测量地球的温度。在整个大陆钻了700多个孔,测量到的温度表明在过去的几个世纪里地球大部分地区几百米深处岩石已经在变暖。研究发现20世纪岩石温度变暧与仪器记录显示的地球表面变暖完全一致。
每年行星的逐渐变暖,包括行星表面变暖、行星上水的变暖、行星的岩石地壳变暖,在很多方面都表现得很明显。正是因为我们不是仅仅根据某种单一方式得到的观测报告,也不是仅仅根据一个研究组织得到的数据或仅仅根据有限的地理区域得到的观测报告,因此我们可以肯定地球变暖的确是事实。人们无疑能够发现仪器设备、数据集或某人的统计分析存在问题。但是当如此多的相互毫无关系的证据说明同一事实,那么客观的人们就认为事实是令人信服的,结论是不可推翻的。因此,到了21世纪初关于地球是否正在变暖的争论也就不复存在。现在主流大气科学家评估变暧这一事实的概率超过99%,地球变暖与一些对观察数据无法解释的曲解形成对比。换句话说,地球气候真的在变暖是一个“几乎确定”的事实。实际上,大部分的怀疑者现在承认20世纪地球已经变暖了。偶尔有人坚持认为此问题仍然是一个尚未解决的问题,这些人要么是来自扁平地球协会的有关气候学的人士,要么是来自以下这些人:他们所制定的经济日程或政治日程促使他们扭曲或者否认证据的充分性。
因此,当第一个问题得到明确回答以后,让我们进入到下一个问题。
变化的原因是什么?
事实上所有气候科学家都承认任何时候地球的气候是各种因素共同作用的结果。这些因素包括从太阳吸收能量的多少,地球如何反射或吸收能量,地球如何将能量释放到空间。通常气候系统运行的方式是,我们的行星从太阳吸收一定数量的辐射能量,吸收能量的多少取决于太阳的辐射量及行星与太阳的距离。行星距离太阳越近,吸收的能量越多;太阳系中离太阳越远的行星,吸收的能量就越少。由于辐射能随距离而衰减,通常太阳系中远离太阳的行星就会冷一些。
到达地球的辐射能大约有30%被地球表面尤其是白色的极地冰反射,剩下70%的太阳能被黑色的岩石、陆地的植被以及海洋中的水吸收,由此使地球变得暖和。但情况并不完全这样,因为如果是这样的话,由于太阳不断辐射、传送辐射能,行星不断吸收这些辐射能,那么我们的地球就会一天比一天变得暖和。地球是如何避免这种情况发生的呢?
众所周知,至少是在物理学者中大家都知道,所有物体都以相对于它们自身温度的某一速率发射能量。电气供暖装置辐射的热量在一定的距离内能够被感受到,整个下午沐浴在阳光中的建筑物墙面,到了晚上会辐射能量。与此类似,沐浴在阳光中的地球不会永远保留太阳能;它也会辐射它所吸收的太阳能。在地球演变的历史中,地球能调节它的表面温度使得地球正好辐射掉它从太阳接收的能量。这一表面温度代表着进来的太阳光和出去的“地球反射光”达到一种平衡。
但是气候系统比这种简单的平衡情况所描绘的要复杂得多。最重要的是,通过温室效应,地球的大气在地球-太阳的能量交换过程中起到了重要的屏障作用。大气温室效应的运行有点像捕捉动物的陷阱,进去容易出来难。大部分进入的太阳能很容易通过大气层,但是能量离开地球发散出去却很难。产生这种不对称性是由于进来和出去的能量所含的电磁光谱范围不同。来自太阳进入地球的辐射能主要位于光谱的“可见”波段(之所以这样称,是因为我们可以看见它),然而从地球出去的辐射能主要是光谱中波长较长(且不可见)的红外部分。大气层对于绝大多数进来的能量来说是可以透射的,但是它却捕获一些向外辐射的能量。被捕获的能量会使地球温度比地球没有大气时的温度高。捕获机制是大气中的某些气体特别是水蒸气和二氧化碳能够吸收红外辐射。这些气体在大气层中只占微量,总量不超过大气的0.1%。但是绝不要低估这些微量物质的重要性,无论是分布于大气中的温室气体还是溶解于地下水的杀虫剂——它们都会产生极其深远的影响。
温室效应决不是其存在与否应予以讨论的某种理论概念,它是能够被观察到的真实物理效果。按照第六章提到的概率性语言,自然温室的存在是一个“几乎确定”的事实。地球差不多从它诞生之日起就有温室大气层,而且我们应该庆幸地球有温室大气层。如果没有自然的温室,地球就会变得异常寒冷,海洋就会冻结,地球就不会是适于生存的地方。就这一最最基础的水平而言,太阳和大气的温室共同作用形成了地球长期的表面平均温度。
但是,太阳和大气的温室是如何引起20世纪观察到的地球短期的温度变化昵?问题的答案集中在,我们所观测的近期变暖过程,是从太阳获得的辐射能改变了还是温室的效应发生了改变。中心问题不在于太阳和温室效应是否影响气候——我们知道这两者都起着非常重要的作用。关键问题是在它们长期行为过程中,太阳和温室效应是否发生了改变,改变的程度有多大。近些年来,研究人员建立了重要的研究程序来确定太阳和温室效应的历史性变化,并将它们的变化与同一时间内地球表面温度如何变化的重建模型进行比较。这一研究的所有方面都是在不确定性的阴影下进行的,这种不确定性就像在第九章中讨论的一样,是重建过去的特征。
来自太阳的变化
几个世纪以前人们就已经知道,太阳表面经历着周期性变化;小黑斑出现了,并且数量增多,然后从太阳表面消失。这些黑子的出现和消失是太阳输出能量循环波动的证明。出现和消失的整个过程大约持续11年,然后不断重复这一过程。在最近的22个循环周期里,黑子的数量能够按天有规律地数清楚,大约400年前,黑子的变化很少有规律。在最近两次太阳黑子循环中,大约是在1979-2001年,地球轨道卫星一直忙于测量在每个循环中太阳输出能量变化了多少。测量的变化值作为“标度”用于根据过去太阳黑子数量的历史记录估计太阳的辐射。
在系统计算太阳黑子方法之前,为了估计太阳辐射的波动,我们可以求助于其他的方法。由于某些化学同位素,如碳14和铍10,受太阳辐射作用,因此化石和岩石中这些元素的不同含量可用作太阳黑子数量或者通过卫星直接测量辐射能的替代品。同位素法能够让科学家估计几千年前的太阳变化。
温室的变化
正像对太阳变化的研究一样,过去40年里,世界许多地方用仪器直接测量大气中一些温室气体的浓度。这种测量是相当直接和常规的操作,既不复杂也没有争议。这些观测作为国际地球物理年计划的一部分,开始于20世纪50年代末。其观测结果显示,在整个观测期间,大气层中温室气体浓度稳定增加。在最近40年的观测中,二氧化碳的浓度比它在20世纪中期的水平增长了20%。再次运用概率性语言描述,温室气体浓度变化是一个“几乎确定”的事实。
然而温室气体浓度的记录,可以追溯到比最近半个世纪的直接测量要远得多的更早时期。由于冰中存有捕获的气泡(第九章提到的),这些气泡是大气中的“化石”,是气泡被捕获时的大气样本,因此科学家能够确定成千上万年前这些温室气体的浓度。气泡显示,在1750年,即大约工业革命开始时,大气中的二氧化碳水平大约为280ppm,远远低于在20世纪末观测到的380ppm。今天,在21世纪早期,二氧化碳每年以高于前工业时期0.5%的水平持续攀升。如果按照现在的速度继续增加,那么到2070年前后,大气中的二氧化碳将达到前工业时期的水平的两倍,也就是增加100%。
南极洲的厚冰保存了过去420000年大气中二氧化碳的记录,这样我们能够以真正长期的眼光关注最近的变化。南极洲的冰核显示当前二氧化碳的水平超过在长达约50万年的南极洲记录的任何时期的水平。而且,就像第九章提到的,这一长时期内的温度(就像冰中化学同位素所确定的)与二氧化碳的变化极度相关:二氧化碳浓度高,温度就高;二氧化碳浓度低,温度就低。如果这一相关性保持不变的话,以二氧化碳目前的水平和增长的速度,在本世纪后期高温是不可避免的。
二氧化碳不是浓度增加的唯一温室气体;甲烷的浓度也是前工业时期的水平的两倍;导致臭氧损耗的化学物质——氯氟碳化合物,在20世纪也发挥了重要的温室气体的作用。幸运的是,由于1987年《蒙特利尔议定书》提出逐渐停止使用氯氟碳化合物产品,大气中这些温室气体的浓度会缓慢降低。
大气微粒
除了来自太阳和温室气体的变化之外,其他因素在气候的变化中也起了作用。与大气中温室气体增加共同存在的另一重要因素是,被称为烟雾的微粒和小滴含量的增加。在工业化增长的过程中,化石燃料燃烧产生的烟雾和温室气体含量增多了。然而,烟雾却部分抵消了温室变暧效应,因为它们能在入射的太阳光到达地球表面之前将它反射回空间。与此类似,前面章节讨论的不时发生的火山喷发会释放灰尘和烟雾漂浮到大气中,这些烟雾和灰尘会在一两年内阻挡一些太阳光。
什么是改变气候的重要因素?
导致气候变化的因素有多种:变化的太阳、增加的温室气体、大气中的烟雾、火山喷发物。这些因素中,我们能指出哪一种因素是导致最近气候变暖的原因?我们充分研究了每一种因素的历史,以便能够分析前工业时期及工业时期它们与地球温度之间的关系。在人类历史上前工业时期,温室处于稳定的自然水平,工业烟雾的排入量为零。因此我们必须注意用自然因素,如太阳和偶尔的火山喷发,来解释前工业时期气候的波动。小冰期的异常寒冷与长时间极少量的太阳黑子(1645-1715)的巧合,有力地说明了当时太阳的影响。1815年,坦博拉火山喷发之后“没有夏季的年份”证明了大气中火山喷发的烟雾和灰尘的那种虽然短暂但是又非常重要的影响。然而,20世纪尤其是下半个世纪温度上升的趋势,不单单是因为自然因素的影响。事实上,仅仅使用自然因素如太阳变化和火山烟雾所得到的计算机模拟结果显示,由于火山喷发活动的好转,20世纪下半世纪温度实际上稍有降低。如果不考虑快速加剧的温室效应和伴随工业而来的烟雾因素,对20世纪温度的模拟会显著低于实际观测到的温度。只有加上工业烟雾和由于燃烧化石燃料形成的温室气体的增加这些因素,模拟仿真才能再现现实并与观测到的变暖相吻合。正是在气候模拟的基础上,2001年,IPCC的科学家得出结论:过去50年观测到的气候变暖主要是由于人类活动的影响。
这一结论具有多大的不确定性?IPCC评估上述结论是正确的概率在“非常有可能”范围内,即90%-99%的确定性。然而,当温度升高和温室气体浓度增加这些观测结果被认定是“几乎确定”的事实时,在复杂的计算机模拟中定量两者间的关系得出结论的确定性比孤立地考虑单一因素得出结论的确定性要低。仅仅在5年以前,IPCC的态度比较谨慎,他们认为证据之间的均衡仅仅说明了可以察觉的人类对气候的影响,真实的概率是66%-90%,它只是在“很有可能”的范围内。经过其后几年的研究,IPCC对于气候变暖的原因,把握度增加了,不确定性减少了。
这一变化带来的后果是什么?
预测气候变化对未来产生的影响,让我们先撇开重建过去本身的不确定性,进入到预测未来的不确定性任务当中。就像我们已经看到的,预测的不确定性有时是因为不能完全理解系统是如何工作的,有时是因为即使系统模型恰当,却不能预测对系统而言非常重要的因素是如何随着时间而发展的。第七章讲到美国社会保障制度的例子,就说明了由于不知道影响系统的重要因素是如何随时间变化而导致预测的不确定性;虽然相对而言控制系统的方程简单易懂,但是人口统计预测却需要随时修正。
然而,撇开不确定性的问题不说,有时人们首先关心的是另一个“谁来关心”的问题,而不是全球气候变暖后果评估的问题。如果变暖带来的结果都是有利的,那么就没有理由关心,也没有必要采取补救行动。因此,一小部分高声“反对”全球变暖的人提出“谁来关心”这样的问题,也就不足为怪了。由于目前对过去一个世纪中气候变暖的记录已经是“几乎确定”的事实,以及过去半个世纪气候变暖很可能是由人类活动而引起,因此,怀疑者退却到了第三道防线。他们告诉我们不必担心,全球变暖对我们有利。他们的观点是:天气暧和会延长各地的生长季节,大气中二氧化碳浓度增加会使生物长得更好更快,再加上温和的冬季,每个人都会很富裕。所有这些听起来很吸引人。然而,在这些表面现象之下,现实世界的复杂性大大减弱了对这种观点的支持。
植物生长加速本身就是喜忧参半的事情,因为生长对植物而言是无可选择的,野草也会与作物生长并驾齐驱(或者超过?),这就需要更多的人力和除草剂来控制野草生长。而且并不是所有的植物物种都受益,因此,占支配地位的物种控制领地就会取代其他物种。而且,植物生长加速需要的不仅仅是二氧化碳,还需要其他的营养物质,特别是氮化合物,当然还有水,才能保证产量增加。为了利用大气中增加的二氧化碳,就需要增加使用其他的肥料,随之而来就会出现江河湖泊水域的水质问题。既然大气变暧必然会在很多地方逐渐导致土壤干旱,那么二氧化碳的营养作用也会因土壤水分流失而大大削弱。植物生长的试验中,二氧化碳含量增多,其他因素控制不变,生物量确实增多,但是营养价值不变,这样营养就会由于生物的增多,分配更加稀疏。
在阿拉斯加北部一处森林里,科学家寻找由于二氧化碳增多而树木加速生长的证据。他们发现的却是因为当地经历气候变暖而出现的森林衰落的景象。森林可以吸收大量的二氧化碳,但是由于邻近地区的高温却减弱了森林的吸收。此外,如果组成森林的主要树种衰退,其他的物种就会趁机侵入占领土地。由于各个物种都寻找机会抢占新的领地,森林将会上演抢座位游戏;然而,正如在抢座位游戏中一样,有些物种会发现根本抢占不到新的空间。因此从生态学的观点来看,在二氧化碳增加的条件下,一切生物原位不动,只是生长加快,这是很幼稚的想法。
后果评估的基础是对升温范围的估计。21世纪研究升温的计算机模型得出的温度升高范围大约为1.5-5.5°C(2.7-9.9°F),这反映出一个相当大范围的不确定性。但是不确定性是关于什么的呢?基本层次上,这个不确定性范围的产生不是由于我们对全球气候系统的科学理解不确定,相当程度上是由于全球人口如何增长、地球居民使用什么能源和多少能源的不确定。这些是有关未来社会和经济的不确定性,与第七章讨论的未来社会保障制度需要的不确定性具有相同的特征。
世界各地的大学、气候研究实验室都独立研制了关于全球气候变化的复杂的计算机模型。假如人口统计学和经济学在这些模型中是相同的,则由这些大量的气候模型得到的有关未来的气候预测结果应当是相似的。这么多研究组织在他们的模型中对于如何表达气候的物理原理和化学原理作出了独立判断,并对气候系统如何发展得出了极为相似的结论,那么我们应当对这些结论有一定的把握。有关未来气候的更大的不确定性不是源于气候科学而是源于社会科学和人类反复无常的行为。
不幸的是,全球升温带来的结果显然并不都是有益的,有些在前面作为升温的间接证据已经提到过。全球升温带来的最普遍的结果就是海平面上升,绝对没有人认为这是有益的。上一世纪海平面上升了约4英寸(10厘米),主要是由于气候变暖和随之而来的海水热膨胀造成的。根据不同的人口及其发展图景预测出的温度上升范围很容易被转化为21世纪海平面可能的变化范围:在现在的基础上再增加8-28英寸(20-70厘米)。但是海平面上升的真正影响可以通过土地被淹没的数量体现出来。在一个稍微倾斜的海岸平原地区,如美国东部海岸和海湾海岸、亚马孙河、刚果、依洛瓦底河的入海口,海平面上升很小也会导致内陆海岸线很大的推移,淹没大片区域。在大多数关于21世纪的图景中,南佛罗里达的大多数地区都面临着被洪水淹没的危险,太平洋的很多居民岛屿也面临同样的命运。海平面上升意味着世界靠海的所有城市要完全改变:纽约、迈阿密、新奥尔良、阿姆斯特丹、哥本哈根、东京、布宜诺斯艾利斯等不计其数的城市。修筑堤坝将极其昂贵,并且它们最终也会没有用。在像荷兰这样的小国之外修筑围墙是一回事,绕着整个的大陆建造和维护堤坝则完全是另一回事!
较低大气层变暧的另一结果是大气中水蒸气含量增加了。大气中水蒸气含量增加对气候系统意味着什么,对此引起的争议相当大。如果水蒸气变成更厚更多的云,云层就会将更多的入射太阳光反射到空间,这样可能会减慢或者稳定变暖过程。但是水蒸气也是一种温室气体,大气中水蒸气增多也可能会加剧由二氧化碳和其他温室气体引起的温度上升。大气中水蒸气的这种矛盾行为将如何结束是气候科学中较大的一种不确定性,但是由于它可能向两个方面倾斜,因此不确定性在概率范围内呈平方性降低。
另一方面,大气中水蒸气含量增多也增加了暴雨的可能性——24小时内降雨量超过2英寸(5厘米)都可以称为暴雨。对上个世纪天气文档详细调査显示内陆地区经历暴雨有上升的趋势。2000年北达科他东北部地区12小时内降雨量达1英尺(30厘米),新泽西中北部地区在24小时内降雨量达14英寸(35厘米),大大超过了这些地区的历史记录。
估计出全球平均温度上升和全球大气中水蒸气含量增加的概率很高是一回事,预测出对平均值的偏离如何在全球范围分配却是另外一回事。任何平均值的增加都是由高于平均值的地区和低于平均值的地区共同构成的。结果,即使很有把握估计出全球范围的平均变化,但是预测地区范围的变化,不确定性却要高很多。不同的计算机模型,尽管都支持全球性变化趋势,但就地区变化趋势而言,结论却不一致。在北美五大湖区,有的计算机模型预测五大湖区水位会下降,但也有一些预测会上升。
在前面的章节中,我也讨论了气候系统的意外。当达到改变大西洋热盐环流的某一重要临界值时,气候就有可能突然发生变化,停止向北欧传输热量。或者当格陵兰岛大块的冰帽滑进海洋,海平面就会瞬间上升,就像把冰块扔进一杯水中一样。气候科学家仍然不知道如何确定这些事件的临界值,不确定性依旧不可避免。
如何补救或者适应这一变化?
现在我们进入了一个新的领域,一个并非只有科学性的地形如何应对变化的气候?对这一问题的许多方面进行处理会迅速导致科学、经济、政治、宗教等多方面结合。这些相关领域的支持者,在未来的几十年内,是如何相遇的?他们是如何跨越这些“小山丘和山谷”似的障碍,又是如何在这个新领域彼此对抗的昵?关于这些问题的许多方面可以被描述而且将要描述。
当然,也有坚决的现状拥护者,如那些主张无论气候如何变化我们都不应当予以关注的企业家和政治家。这群全球变暖的反对者就该领域的问题四处散发小传单,规劝任何人甚至所有人最重要的事情就是“照常工作”,即保持现状。他们的观点大家现在也很熟悉:
全球变暖只是一个理论;预测的结果非常不确定!科学家也不是意见一致的;数据会有错误;需要进一步研究。他们釆取经典的恐吓策略,预言会发生可怕的经济后果,告诉人们如果采取措施对付气候变暖,他们将工作效率很低,并且在此过程中经济会遭受损失,人们会失业。正如我刚刚所讲的,有些人会说,气候变化是可以预料的事情,而不是不可控制的。在他们尽力创造的不确定性背后,人们很容易看出他们急迫关心的事情:他们认为为了应对变化的气候被提议的许多变化会给他们造成不利的经济后果。公众,特别是媒体,必须认清这些观点的出发点明显是自私的,应当对它们适当权衡。实际上有很多技术上可行的方法可以减慢大气中温室气体的形成。第一种方法是简单的能源节约。富兰克林(Benjamin Franklin)有关“节省的一分钱就是赚得的一分钱”的观点很贴切。节省1千瓦时的电就意味着不需要生产或购买1千瓦时的电能。加利福尼亚的居民釆取他们短期内唯一可行的方法——能源节约,来缓解2001年的电能短缺的危机。节约措施的成功,尤其是其成效的立竿见影,让许多人大为惊讶。
稍微长远一点,可以通过很多途径来节约能源,如提高我们所用车辆和设备的效率。美国市场上畅销一种高效混合电能汽车,每加仑汽油能胞60英里(每升汽油25公里),不需要给固定电池充电。
高效的鼓风炉和空调、冰箱、洗衣机、干燥机、热水器正成功地推向市场,部分原因在于它们的整个生命周期内,能源成本的节约量增大。另外,高标准的隔热建筑对于节约能源来说很有潜力。这些措施不需要额外的研究和开发,现在的市场上已经有这些产品,马上可以用于减少温室气体排放到大气层。对股东来说,它们更有利可图,并且可以提供大量的就业机会。
另一类技术补救方法是开发不产生温室气体的新能源替代化石燃料。一些能源,像风力发电和水力发电,很久以前大家就知道并在一些地区应用。如今,风能的利用被看成一种技术复兴,利用它可产生大量电力。核能虽不污染大气,但是也有其他的环境障碍需要克服,这些障碍使得它替代化石燃料的过程大大减慢。2001年美国的“9·11”恐怖袭击事件之后,人们对现代社会在恐怖主义面前的脆弱性有了新的认识,这为核能的使用带来了必须要克服的进一步障碍:要安全可靠回收来自核能生成过程中产生的裂变废弃物,保护核电站不受内部破坏和外部袭击。而在热岩石离地表较近的地区,地热能更具吸引力。在不远的将来直接用太阳能电池和氢燃料电池发电将大有前途。
缓和温室效应的第三种技术方法是固收温室气体,实际上就是在温室气体进入大气之前收集和贮存它们。将二氧化碳送回到地球表面(北海下用于开采石油和天然气的蓄水池)的试验项目已被证明是相当有前途的方法。另一种试验性的方法是把二氧化碳抽吸到海底,由海水吸收存储。然而有人批评海洋存储具有潜在的不稳定性,而且可能对海洋生态系统产生损害。至今,科学家认为进行光合作用的植物利用二氧化碳进行光合作用也是一种消除温室气体的方法,即将二氧化碳暂时贮存在生物中。虽然伊甸园的恢复并不像某些人所说是二氧化碳排放带来的益处,但是反对在发展中国家进行大范围森林釆伐,在某些地区再造森林也是解决方案的一部分。
然而,变化是不可避免的,事实上变化正在进行之中。现在地球正对自工业革命开始以来发生的变化作出相应的反应。就像让巨型战舰下海,在下一个50年中,地球也会对我们所造成的变化反应逐渐变慢。无论是自然系统还是社会系统都存在着巨大的惯性。21世纪的前50年里,地球上的人口以及随之而来的需求会继续增长,甚至会超过预期。海洋吸收的巨大热量使得已经发生的变暖在未来的几十年里会继续影响全球气候。有关温室气体的《京都议定书》要求减少二氧化碳的排放,使之稍微低于1990年的水平,这也仅仅是减慢了温室气体潜能的增长,并没有减少温室气体量。已经存在于大气中的温室气体的存在时间,甚至不算任何新的增加,也应以数十年或数百年来计算。不管喜欢与否,地球上的人类必须对由于20世纪化石燃料使用和人口增长所引起的温室气体增加导致的变化做实际预测。
因此,适应变化只是通向变化的未来的一种途径。对此能够做什么昵?让我指出确实需要注意的一些领域。面对海平面上升的问题,沿海陆地使用的传统方法将会遭到更大的困难,政府对于投资多少公共财产用在保护措施上面临着重大的抉择。洪水泛滥的低洼地区,大量的人被迫迁移,就像战争引起难民的迁移。公众健康活动也不得不进行调整以适应更大范围的热带疾病以及与热相关的健康问题。水将成为21世纪最重要的资源,对水的竞争将超过20世纪对能源的竞争。实际上,对淡水的需求可能最终导致太阳能在经济上最具竞争力,因为太阳能是让海水大规模脱盐淡化的主要能量资源。已经增长的淡水价格将超过用来获取和分送淡水的增加的能源成本。面对必然的全球变暖引起的降雨模式和土壤湿度的改变,全球农业的地理也会相应改变,国家和国际水政策将走向前沿,成为政治和经济论坛争论的中心。
世界各国政府对这些问题会发挥什么作用昵?一是减缓导致气候进入新的未知领域的人类活动的巨大影响,二是对不可避免的变化使得地球人类做好准备。在各国范围内,有能够对温室气体排放切实施加影响的政府性行动。政府有权釆取更广泛的税收政策,鼓励替代能源的研发,抑制对化石燃料的严重依赖。征收汽油税直接影响车辆燃料的效率,汽油的费用越高,人们就越希望有高效节能的车辆。因为该政策更加严重地影响了部分不太富裕的人,偶尔有人批评对汽油消费直接征税是一种社会倒退。然而,税收法的其他条款弱化了这样的批评。政府有权制定车辆燃油效率的标准,但是在美国出于某种目的不愿运用这种权力。2002年,美国参议院再次有机会强制建立车辆高效燃油效率标准,但是,屈从于生产汽车的那些州的参议员的压力,他们拒绝这么做。
世界各国也有釆取集体合作的机会。尽管就全球环境问题国际间的合作仍处于初级阶段,但已经有了一个比较突出的成功案例:《蒙特利尔议定书》,它是1987年磋商达成的国际性的协议,要求逐步停止使用氯氟碳化合物产品,停止破坏平流层的臭氧。协议签署仅仅15年之后,大气中氯氟碳化合物的水平已经稳定下来,不久将开始下降。尽管臭氧洞依然存在,科学家们预期随着氯氟碳化合物浓度下降,臭氧层将逐渐恢复。如果一切按协议进行,那么臭氧的分布在21世纪中期将恢复到氯氟碳化合物破坏前的状态。
由于氯氟碳化合物气体本身是温室气体,它们的消除在减少大气温室气体方面是前进了一小步。《京都议定书》是在1997年签署的关于开始减少二氧化碳排放的类似的国际公约,由于美国不愿参与而被迫回到缓慢而摇摆不定的初期阶段。由全球气候隐含的另一个真正的国际主题是全球人口问题。我们不应该忘记整个的能源消费是每个人消耗的能源乘以人口的数目。地区性和全球性的人口稳定,是减缓能源消耗增长的最有效的途径之一。它是在争论气候变化时从未谈论的话题。
危机
上面符号是crisis的中文表示,它由两个词组成——“危险”(danger)和“机会”(opportunity)。由于人类活动导致的地球气候变化被视为一种危机(crisis),在英语中是困境(predicament)的意思,汉语中却是风险和机会的意思。
如今人们广泛讨论并合理理解了全球变暖的“危险”——可是这个“危险”只是汉语“危机”一词的一半。关于“困境”一词的含义,世界上很多地方趋于一致:人类正改变着他们生存的环境。然而,人们对全球变暖带来的“机会”——汉语“危机”的另一半意思,重视得很少。环境后果促使工业界检查自己的工作,发现能源、水及废物处理的花费可以节约很多。发展可持续能源就是机会,这有希望为开发可持续能源的人们带来丰厚的回报。与20世纪人们可负担起的汽车带来的改变类似,21世纪环境方面将会发生良好的交通模式的改变。一些有远见的工业已经认识到有利于环境的活动和产品为它们提供了强大的竞争优势。
我感到,在一些企业、政府以及更广泛的普通公众中,关于气候变化的更明智、更乐观的观点正在慢慢形成。这种观点识别出但并未被与气候变化相联系的不确定性阻碍。新兴的观点认为全球气候变化包含风险和机会,气候变化的缓解和补救必涉及技术创新和社会创新。自然,达成像美国布什政府关于能源政策、温室气体排放和应对气候变化的国际战略这样的共识,不时会遇到挫折。但是全球变暖的现实会无情地向前发展,最终将迫使一些决策者放弃他们的意识形态和政治惯例。
有时可以听到这样的说法,人要么是变化的作用者,要么是变化的受害者。尽管我们都是气候变暖的受害者,只有一些最严重的后果才会让人们想到一些补救,如海平面上升迫使人们迁徙。导致巨大变化的人中有许多是那些拒绝承认气候变化或拒绝对此负责的人。最终他们也会以某种特殊的方式成为气候变化的受害者。他们忙于保持现状,看不到在生活环境中进行的巨大的不经意的人类试验所带来的机会。他们保持现状的需求和对未来不确定性的恐惧让他们抱有偏见,转移了他们利用不确定性带给他们机遇的视线。他们看到玻璃杯是半空的,由于害怕玻璃杯会完全变空结果釆取保守的态度。
尼赫鲁(Jawaharlal Nehru,1889-1964,印度开国总理,执政17年。——译者)对政治上的怯懦所作的评论用在此处非常合适,他评论到,“过于谨慎的政策是最危险的。”
看到玻璃杯半满的人也将是变化的成功人士。他们会看到填满杯子的机会。不确定性会激励他们而不会吓倒他们,他们是通过创造未来而预测未来的人。
译后记
近日,我将《不确定的科学与不确定的世界》的第二轮校对稿发往上海科技教育出版社之后,终于如释重负。正式拿到这本书的原著是2004年9月份,至今将近一年。回想起这段刻骨铭心的岁月,不由得让人感慨万千,好久了,自己竟然没逛过一次街,没添过一件新衣服,和许多老朋友未通过一次电话,累的时候经常是晚上没有力气洗脸倒头就睡。为了确保质量和进度,今年春节,我未能回家看父母。即使日夜追赶,临到开学,还是没有做完,这样原本想在2005年3月初就策划好方案、在4月18日全球激光束传递这样很有纪念意义的日子里开幕的物理文化节,只能一拖再拖,最终开幕的时间已经是5月27日。但不管怎么样,这本书的翻译成为我一年来生活的主要内容之一,我为此而喜悦、激动、困惑、痛苦、感叹,其中所经历的种种复杂感受只有认真从事过翻译的人才能体味。
有人说,翻译只要外语好就行,比写东西要容易得多,可能我以前也这么认为,但是真正翻译完毕,才知译事远非易事。以前我曾和老师合作翻译过柯瓦雷的《伽利略研究》一书,这也是我有信心承担本书翻译的基础,但本次是独立翻译,在翻译过程中总是感觉困难重重。2004年9月份拿到书的原文,其后由于参加了一个不能缺席的培训班,真正动笔翻译的时间是在11月底。由于本书涉及的领域非常广泛,既有数学、物理、化学、天文、生物、地质、计算机等自然科学知识,也有经济、教育、媒体、保险、政治、环境等社会科学知识。书中还有大量的名人名言、谚语和广阔的背景知识。所有这些都为翻译增添了不小的难度。在这种情况下,我制定了周密的翻译计划,无论多么困难,都要把这件事情做好。对于书中涉及的对我国读者来说比较陌生的许多事件、人物和知识点,为了利于读者理解,我查阅了大量的相关书籍和网站,加了必要的译者注,核准了所有的人名、地名,并对照原文反复作了校正。
在本书的翻译过程中,得到了好多朋友的帮助,我首先得感谢清华大学人文学院刘兵教授、上海科技教育出版社的潘涛博士,为我提供了这项愉悦而有意义的工作。要感谢我的男友徐春波和妹妹李晓妮,是他们在学习、工作繁忙的情况下抽空为我查阅文献、输入全部译稿,并对全文的大多数章节进行了初步校对。还要感谢同事李西元、于芳芳和好友曹县芳,帮我校对了作者自我介绍、第四章、第五章、第六章和第十二章的译稿。另外,在翻译方面很有经验的于卉芹副教授、史焱副教授在翻译技巧方面为我作了指点,让我受益匪浅,对此,我感激万分。还有,装甲兵工程学院政教室副主任李清津先生,对书中所涉及的经济学术语的正确译法给予了指点;翻译室王惠仁教授对第十一章有关保险方面给予了详尽分析;外语室朱娜老师为我提供了原文引用的令我困惑的法文的英文解释,在此一并表示感谢。当然,我还应该感谢我的领导杨万利博士和刘家福博士,没有他们的支持,我不可能去上海开会,也就不可能认识引荐我做翻译的潘涛博士。最后,我非常感谢上海科技教育出版社的编辑侯慧菊和傅勇,虽然我和他们未曾谋面,但本书的翻译和修改就是通过京沪之间的电子邮件、信件和电话这样的交流方式进行的,他们对本职工作的敬业精神和认真负责的态度让我非常感动,感谢他们为本书的出版所作的种种努力。
由于译者水平有限,加上时间仓促,译文肯定还有可商榷之处,期待读者批评指正。
李萍萍
2005年7月于北京