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信号与噪声：大数据时代预测的科学与艺术 [:1704435331]
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信号与噪声：大数据时代预测的科学与艺术 第十二章 温室效应：未来10年，全球气温会上升还是下降？
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1988年6月23日，美国国会山异常燥热。前一天下午，华盛顿国家机场的温度约为37.8摄氏度，初夏的气温就达到这么高的温度这几十年来还是第一次。美国国家宇航局的气候学家詹姆斯·汉森一边擦去额头上的汗珠（因为此时参议院能源委员会听证室的空调竟然不合时宜地坏了），一边告诉美国民众说，这样的高温天气可能还会持续几天，请大家作好准备。
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科学家们曾经预测到温室效应会使地球升温，这一理论早已为人们接受。汉森说，温室效应开始在气温记录中制造明确无误的信号：自20世纪50年代起，全球气温已经上升了0.4摄氏度，而这种升温现象不可能是自然变异导致的。汉森说：“气温自然出现同等上升幅度的概率仅约为1%，因此，人们可以有99%的信心宣称这一时期气候变暖的趋势仍在继续。”
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汉森预测高温天气会频繁造访华盛顿和其他一些城市，如奥马哈，这种天气变化已“明显得人人可见了”。他建议改良气象预测模型，但气温趋势及其变化原因是显而易见的。汉森说：“没时间闲聊了，有充分证据表明温室效应已经来势汹汹了。”
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这场听证会距今已差不多有25年了，当时就“全球变暖”所提的问题，有些也可以用来对本书提到的其他领域进行提问，比如，迄今为止人们作的预测是好是坏？科学家们在哪些事情上取得了一致意见，对于哪些事情仍在争论不休？预测中的不确定性有多大，我们该作何反应？像天气系统这样的复杂事物，究竟可不可以建模研究？气候学家是否都存在过度自信的问题呢？这一问题会发生在其他领域的预测者身上吗？政治和其他反向力量会阻碍科学真相的挖掘吗？贝叶斯定理是否有助于判定争论呢？
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仔细检查证据，描述出什么是对气候预测的合理怀疑，你会发现对全球变暖问题的怀疑有别于普通博文或政治主张中经常提到的内容。
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温室效应真会导致全球气温变暖吗？
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本书中提到了许多预测的例子，都将相关性误认为因果关系，将噪声误认为信号。1997年之前，人们一直认为超级杯的归属与次年的股市走向有关。然而，这两者之间其实并没有可信的因果关系，如果以此为据进行投资，你一定会输得倾家荡产，因为超级杯这一指标是假阳性的，是错误判断。
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有时，假报告也会以假乱真。即使确有信号存在，过于嘈杂的数据也会将信号掩盖。举一个无可争议的例子，人们都知道热卡摄入得越多，变胖的可能性就越大。那么，这样一个基本关系一定会在统计记录中得到清晰的体现吗？
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我下载了84个国家的肥胖率和日常热卡摄入量的数据，这些数据都是免费使用的。从这些数据看，肥胖率和日常热卡摄入量两者之间竟然没有什么关系。以肉食为主食的韩国，日常热卡摄入量约为每人每天3070卡，略高于世界平均水平。然而，韩国的肥胖率却只有3%。相反，太平洋岛国瑙鲁每人每天的热卡摄入量与韩国大致相同，但肥胖率却高达79%。如果将这84个国家的情况绘制成图（图12–1），我们会看到肥胖率与日常热卡摄入量之间的联系非常有限，以标准统计测验评判两者之间的关系得出的结论是没有“统计学意义”。
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图12-1 84个国家的热卡摄入量及肥胖率
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当然，掩盖两者之间关系的因素很多，如某些国家有较好的遗传基因或者锻炼身体的习惯。另外，这些统计数据十分粗糙，想要估计一个成年人的日均热卡摄入量是非常困难的。而过于看重这些统计数据的研究员会错误地否定热卡摄入量与肥胖率之间的关系，这便是错误否定，是假阴性的做法。
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如果只是简单地把数据放入统计模型中进行分析，然后理所当然地认为这就是真实世界的最佳写照，事情发展若真是如此，那就好了。在某些领域中，尤其是棒球这种数据丰富的领域，提出的假设更加接近于事实真相。而在其他领域中，对因果关系疏于考虑就会走入“死胡同”。
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若不是拥有因果事实作基础，人们就有理由怀疑全球变暖这一论断。在几年、几十年乃至几个世纪的时间里，全球气候经历过多次冷暖交替的变化，这种气候的不断更迭循环使得工业文明提前到来。
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然而，如果现象背后存在一个对根本原因的合理理解，并以此作为预测的支撑，那么预测就更加可信。对于全球变暖的原因，我们确实有一个很好的认识，那就是温室效应。
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1990年，也就是在汉森参与那次听证会的两年之后，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC，以下简称“气候变化委员会”）在其第一份评估报告中公布了一项有关气候变化的调查结果，内容长达1000多页。由来自全球的几百名科学家组成的团队历经数年完成了这份调查，详细地记录了气温和生态系统的潜在变化，并概述了各种可以减轻温室效应的策略。
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气候变化委员会的科学家们列出了两项完全确定的调查。这两项调查不依赖复杂的模型，也没有做出与气候相关的具体预测。相反，它们依据的是相对简单的科学知识，这些知识已经为人们熟知长达150多年，即使是自称为气候怀疑论者的人也很少对其持有异议。这些发现迄今为止仍可算作最重要的科学论断。
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气候变化委员会的第一个结论是：
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确实存在温室效应，它使地球气温升高，而这种情况本不该出现。
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温室效应是指某些大气气体——主要是水蒸气、二氧化碳、甲烷和臭氧——吸收由地球表面反射的太阳能的过程。如果不是因为这一过程，30%的太阳能会以红外线辐射的形式反射回太空，地球的气温也会比实际更低一些：平均约为零下18摄氏度，同火星上的气温一样。
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反过来，如果大气层中这些气体越多，就会有越多的太阳能无法反射回太空，而是直接射到地球表面，气温就会升高。在金星上，大气层更厚，几乎全部都是二氧化碳，平均气温为460摄氏度。气温之所以这么高，部分原因是因为金星与太阳的距离近，但更多是因为温室效应。
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没有什么情况表明在不久的将来，地球气候会变得同金星一样。但是，大气成分的变化必然会引起气候的变化，因为气候是十分敏感的。人类文明兴起于气温变化幅度不大的地带。世界上最寒冷的首都是蒙古首都乌兰巴托，全年平均气温约为零下1摄氏度。而世界上最温暖的首都大概是科威特首都科威特城，全年平均气温约为27摄氏度。人烟稀少的地区，冬天的气温会温暖些，夏季的气温会凉爽些，但从整个地球范围来看，气温的冷热差距还算适度。在几乎没有大气保护的水星上，一天之内的最高气温可达400摄氏度，而最低温度则达到零下200摄氏度。
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