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四．打赌的科学家

这一节纯属八卦，给大家谈谈20年前的一场著名赌局。也算是进行严肃讨论前的放松。

八十年代中期开始，人为活动对气候的影响开始引起美国学术界的注意和争论，争论的焦点嘛，自然是人类活动产生的二氧化碳等温室气体是否正在使气候迅速变暖。双方都坚信自己的正确，其中，水蒸汽和云的反馈是双方分歧的重点。《科学》、《自然》、《大气科学》、《地球物理研究》、《气候》等专业杂志上充斥着对他人的驳斥，连纽约时报也时常跟着起哄。争论越来越激烈，一贯温文而雅的教授和研究员们也失去了理智，曾经有过会议上挥起老拳的事件。

终于，在1990年美国大气年会之类的大型会议中，鼓吹全球变暖最力的James Hansen（对了，就是研究金星那位，他也是后来美国副总统Gore的好朋友）在讲台上放下大话，说他有99.9999%的信心，全球因人类工业化的原因正在变暖。这话虽然有一定背景原因，但实在没什么科学含量，毕竟99.9999%是要有统计数据和坚实理论来支持的。当下引发场中其他重量级大老的挑战，连他的同盟军们也在下面摇头的摇头，哄笑的哄笑，看来他是失言了。好一个Hansen，居然更进一步，他站在讲台上公开挑战，形式是一个赌盘，赌面是三年之内，全球平均地表温度、海表温度、以及底层大气温度3个指标均将会打破过去１５０年的观测记录中最高值，也就是说，如果温度是随机的，那么他的赢率只有(1/150)^3，对方的盈率则超过99.9999%，赌金１００美元。

这类赌盘在科学界并非没有先例，比如牛津那位号称爱因斯坦后物理学界最大的天才Stephen Hawking就干过，还赢了一年的花花公子杂志，只是不知身残志坚，连说话都要靠机器的Hawking怎么看杂志，看了又怎么解决冲动的。

Hansen的目标当然是对方阵营中的主将Richard Lindzen （麻省理工教授，美国科学院院士）。当时Lindzen是老布什总统的科学顾问，是质疑全球变暖阵营的头号人物，而他的主要论点就是当时的模型不够精细，尤其对水蒸气的反馈原理不明确。但是，不知出于什么原因，在座的Lindzen在众目睽睽之下并没有应战，而是由他的一位同盟军，Lawrence Livemore国家实验室的Hugh Ellsaesser上了赌台，不幸的是，当年年底，Ellsaesser就输掉了赌注，因为1990年确实是近代历史纪录上最热的一年，三项纪录同时被打破，而且，这些纪录在1991年被继续刷新，根据James Hansen的解释，1992年本来很有机会再创新高，来个三连庄，但是被菲律宾的Pinatubo火山喷发搅了局，在近赤道地区喷发的火山灰随哈德利环流迅速进入平流层，弥漫了地球大部分地区的高空，大量的火山灰阻止了阳光的入射，使地球表面温度有所下降。不管怎么说，这次打赌，全球变暖派可以说是扬眉吐气，但质疑派并不认输，他们认为对方纯粹是侥幸，真正的科学问题还是没有解决。

老实说，Lindzen等人毕竟还是搞科研出身的，对科学的严肃性很尊重，不会像今天的记者／网络那样随意说全球变暖是个骗局。他们的主要观点是，地球的气候是个相当复杂的系统，其中存在强大有力的负反馈机制来控制气温保持相对稳定，导致我们今天并没有生活在金星那样的炼狱里。要知道，早年的地球大气也是以二氧化碳为主，温室效应比现在强大的多，如果不是生命的产生改变了大气成分，地球上大概现在也是个大烤箱，人类还是很幸运的。当时的大部分主流模型的研究成果都认为全球气温将上升４－５摄氏度，其中二氧化碳的贡献大约是１度左右，而水蒸汽的正反馈则贡献了超过２度。Lindzen等人认为，由于大气的复杂性，我们对水蒸汽及云层变化在全球变暖过程中的了解可能是错误的，这个说法在科学上是没有问题的.但由此他们的结论是由于温室气体排放导致的全球气温上升可能不到１度，因此全球变暖就远没有那么重要和紧迫了。1度还是4度，要不要立即采取措施限制二氧化碳的排放，这是双方争议的真正焦点。应该注意到，首先，几乎所有的科学家都同意人类活动使得全球变暖，即便是反对派也只是说变暖的程度不足为虑；其次，反对派的问题非常犀利，专业性和针对性很强，让变暖派很难回答。

顺便说一下，主张全球变暖迫在眉睫的一派基本是大气科学界的主流派，他们的主要武器就是极为复杂的数值模拟模型，比如当年最有名的模型是NCAR（美国国家大气研究中心，在科罗拉多州立大学附近），GFDL（美国海洋大气管理局下属的地球流体动力研究室，与普林斯顿大学合作较多），还有GISS（美国宇航局戈达德空间研究所，在哥伦比亚大学旁边）。每个模型不尽相同，各有其特点，是当时公认的Leader，但这三个模型对未来的模拟结果都是上升4度左右，比较支持全球变暖这一结论。后来全世界各地有了很多模型，基本都衍生于这三个模型（最彻底的是NCAR，干脆在互联网上公布其主要模型的源程序代码供大家参考，大家有兴趣的可以自己下载看看），所以结论差别不大。而反对派的几员大将都是行业里的前辈大师，德高望重，但对复杂模型不太在行。Lindzen当时所在的麻省理工基本没有什么大气模型专家，最擅长的是海洋观测（Woodshole海洋学院），附近哈佛大学里也只有一位Goody是大气辐射的前辈，两人对计算机程序都不熟悉，于是Lindzen就弄了个非常简单的一维模型来和变暖派的三维模型相对抗。但大师毕竟是大师，一维模型的优势也比较明显，就是特别简单，所以可以集中精力看关键问题。当时，主流科学家们对他真是又恨又怕，拿他没什么办法。

大家可能注意到了，我谈的这些争议其实都集中在美国的几个机构之间，因为当时确实只有美国有这个实力。美国的大气理论研究本来就不错，尤其在大气动力方面很有成就，中国人也有不少到那里学习的，比如原科学院副院长、大气物理所所长叶笃正就是从芝加哥大学的Rossby那里弄的大气环流博士。关于叶笃正，据说他们师兄妹３人曾经还有过一些暧昧的三角故事，不过后来，二位师兄都选择回到新中国服务，一个去了科学院，一个进了北大，而小师妹最后留在了芝加哥大学做教授，还最早建立了一个不错的三维大气动力模型，算是芝加哥学派的传人吧，这个模型在80年代中期被带到了中科大。

嗯，又说远了。大气研究是上世纪才得到迅猛发展的，其原因主要是技术的进步，使得人类征服了天空，天气预报成为可能，无线电的发明则大大降低了对高空研究的费用，而两次世界大战对大气研究的推动更是不可低估（天气预报曾经直接从属于军事部门），二战时的飞行员就已经很了解高空急流的重要性了（想想看，面对风速高达每秒１百多米的大风，选择顶风还是顺风是经常可以决定飞机是否能安全返航的）。冷战时的苏联虽然航天技术高度发达，但计算机技术及电子遥感能力远比不上美国，而后者才是当时大气研究的关键，所以，尽管苏联的卫星曾先后十多次登上金星表面，但对金星大气的研究始终比不上美国的深入，后来，美国更是凭着先进的遥感技术，不经过登陆就能透过厚厚的云层对金星全球进行了勘测，这是苏联从来没做到过的。至于利用大型计算机进行气象数值模拟和遥感数据分析，美国更是遥遥领先。

大气模型的计算要求是很惊人的，给大家一个例子。这里可能还有人记得８０年代初的银河计算机，即中国的首台每秒亿次计算机，好像曾经获得国家进步一等奖的。但这个亿次是怎么验证的呢？在全世界比较通行的办法之一就是把大气模型装上去跑，跑完对一天的模拟一掐秒表就可以知道计算速度了。所以，搞大气数值模拟研究，没有充足的计算资源配备时不可能的。即便到了８０年代，各国基本上都拥有利用数值模型进行天气预报的能力了，但用计算模拟来预测气候还是相当困难的。比如，那时欧洲气象中心的中期预报是公认比较领先的，但气候研究则乏善可陈。只有美国才有这个条件，而且GISS搞航天，GFDL玩海洋，都带不少军方背景，funding从来不是问题，NCAR的主要任务是天气预报，但计算资源过剩，也顺带看看超长期天气，或者叫气候。有心的朋友可能可以看出来，这三家的背景很不一样，所以模型的侧重点和优势也相当不同。　

参与争论的一方人多势众，另一方名望高，又有政府支持，可谓势均力敌，一时半会儿吵不出结果，打赌也不管用。但气候变化的后果可是很可观的，单是气候带迁移，就可能让沙漠变良田，良田变沙丘。为了更好地组织研究资源，世界气象组织（WMO）出面弄了IPCC，顺带把政府也组织起来。到了今天甚至指挥各国首脑开会，还顺带让温总理爽了一把，那就不是当年赌博的科学家们能预测到的了。

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