Сигнал и шум. Почему одни прогнозы сбываются, а другие – нет - Нейт Сильвер

Если содержание этих газов в атмосфере увеличивается, то все бо́льшая часть энергии Солнца улавливается ими и отражается обратно на поверхность Земли, что приводит к значительному повышению температур. На Венере, обладающей значительно более плотной атмосферой, которая почти полностью состоит из диоксида углерода, средняя температура составляет 460 °C{804}. Отчасти это связано с близостью Венеры к Солнцу, однако в более значительной степени вызывается парниковым эффектом{805}.

Пока что мы не рассматриваем сценарии, при которых в обозримом будущем климат Земли будет напоминать климат Венеры. Однако климат довольно чувствителен к изменениям в составе атмосферы, и человеческая цивилизация может выживать в сравнительно узком диапазоне температур. Самая холодная столица мира – монгольский Улан-Батор, где средние значения температуры составляют около –1 °C (или +30 °F) в течение года{806}; а самым теплым может считаться город Кувейт-Сити, где они достигают значения +27 °C (+81 °F){807}. Температуры могут быть выше или ниже в течение зимы или лета или в районах с разной плотностью заселения{808}, однако в планетарном масштабе эти температурные экстремумы довольно скромны. Например, на Меркурии, где практически нет защитного слоя атмосферы, температуры часто варьируются от –200 до +400 °C в течение одного дня{809}.

Второе заключение МГЭИК содержало элементарное предсказание, основанное на парниковом эффекте:

По мере увеличения концентрации парниковых газов в атмосфере повышается влияние парникового эффекта и растут глобальные температуры. Выбросы, связанные с деятельностью человека, значительно повышающие концентрацию парниковых газов в атмосфере, – диоксид углерода, метан, фреоны (CFCs) и оксид азота. Увеличение их концентрации в атмосфере усиливает парниковый эффект, приводящий к дополнительному нагреву поверхности Земли. В ответ на глобальное потепление возрастает концентрация основного парникового газа – водяного пара, что приводит к дальнейшему повышению температур.

Этот вывод МГЭИК содержит несколько различных утверждений, каждое из которых заслуживает внимания. Прежде всего, организация заявляет о росте концентрации парниковых газов в атмосфере, в том числе CO2, в результате человеческой деятельности. Это вопрос простого наблюдения. Многие промышленные процессы, в особенности те, в которых используются ископаемые виды топлива, сопровождаются образованием CO2 в виде побочного продукта{810}. Поскольку CO2 остается в атмосфере надолго, его концентрация растет: со времени первого прямого анализа, проведенного в обсерватории Мауна Лоа на Гавайях в 1950 г., содержание CO2 выросло с 315 до 390 ppm[159] по состоянию на 2011 г.{811}.

Второе заявление – «Увеличение их концентрации в атмосфере усиливает парниковый эффект, приводящий к дополнительному нагреву поверхности Земли» – представляет собой, по сути, другую формулировку первого заключения МГЭИК о реальном существовании парникового эффекта, выраженную, однако, в форме предсказания. Предсказание основано на сравнительно простых химических реакциях, которые были выявлены в лабораторных исследованиях много лет назад. Термин «парниковый эффект» был впервые предложен французским физиком Жозефом Фурье в 1824 г. Считается, что наличие этого эффекта было доказано ирландским физиком Джоном Тиндалем в 1859 г. (в том же году, когда Чарлз Дарвин опубликовал свою работу о происхождении видов){812}.

Третье утверждение – о том, что концентрация водяного пара будет также возрастать вместе с увеличением концентрации газов типа CO2, тем самым усиливая парниковый эффект, – представляется мне довольно смелым. Именно водяной пар, а не CO2 вносит основной вклад в парниковый эффект{813}. Если бы происходил рост концентрации только лишь CO2, то потепление все равно бы наблюдалось, хотя и не столь заметное, как мы видим сейчас, или такое, что ученые предсказывают в будущем.

Однако согласно основному принципу термодинамики, известному как уравнение Клаузиуса – Клайперона, предложенное и доказанное в XIX в., атмосфера способна удерживать больше водяного пара при более теплых температурах. Таким образом, по мере увеличения концентрации CO2 и других долго живущих парниковых газов, приводящих к нагреву атмосферы, будет увеличиваться и доля водяного пара, вызывая усиление от воздействия CO2 и стимулируя дальнейшее потепление.

Это вам не бином Ньютона!

Прежде чем гипотеза будет признана, необходимы неопровержимые доказательства. Парниковая гипотеза соответствовала данному условию, и именно поэтому в первом отчете МГЭИК вывод о существовании парникового эффекта выделен из сотен других выводов как единственный, в котором ученые были совершенно уверены. Наука, изучающая парниковый эффект, казалась довольно простой и понятной уже в середине и конце XIX в., когда были изобретены электрическая лампочка и автомобиль – даже не атомная бомба, iPhone или космический шаттл. В парниковом эффекте нет ничего сложного – это не бином Ньютона.

Предсказания о том, что промышленная деятельность способна со временем стимулировать глобальное потепление, выдвигались задолго до появления МГЭИК – еще в 1897 г.{814} об этом говорил шведский химик Сванте Аррениус. Многие другие ученые доказали, что существует связь между потеплением и парниковым эффектом{815}, причем довольно очевидная, что позволяет отделить его влияние от действия природных сил.

В наши дни разговоры о парниковом эффекте считаются чуть ли не причудой. В середине 1980‑х гг. термин «парниковый эффект» встречался в книгах, написанных на английском языке, примерно в пять раз чаще{816}, чем термин «глобальное потепление». Однако использование этого термина достигло пика в начале 1990‑х гг. и с тех пор стабильно снижается. Теперь оно используется примерно в шесть раз реже, чем фраза «глобальное потепление», и в 10 раз реже более широкого термина «климатические изменения»{817}.

В первую очередь это вызвано действиями ученых-климатологов{818}, стремившихся расширить предсказательные последствия теории. Однако отказ от обсуждения того, что именно вызывает изменения, то есть парникового эффекта, приводит ко вполне предсказуемому искажению связанных с этой проблемой убеждений[160].

Например, в январе 2012 г. Wall Street Journal опубликовал редакторскую статью под названием «Не нужно паниковать из-за глобального потепления»{819}. Она была подписана группой из 16 ученых и общественных деятелей, скептически относившихся к проблеме глобального потепления. На сайте статья сопровождалась видеофильмом производства Wall Street Journal, озаглавленным следующей фразой:

Очень многие ученые не верят в то, что диоксид углерода вызывает глобальное потепление.

На самом деле между учеными имеется определенный консенсус: в сущности, никто не спорит о том, что парниковые газы вызывают глобальное потепление. Среди тех, кто «искренне верил» в теорию, был преподаватель физики из Принстона Уильям Хаппер, подписавший статью и давший интервью для фильма. «Большинство людей вроде меня верят, что промышленные выбросы приведут к потеплению», – сказал Хаппер примерно на третьей минуте видеофильма. Хаппер спорит с некоторыми предсказаниями эффектов глобального потепления, но не с его причинами.

Я не хочу утверждать, что вам стоит слепо признавать теорию при наличии противоречащих друг другу свидетельств. Правильность теории тестируется посредством предсказаний, а предсказания, сделанные учеными-климатологами, кое-что угадали, а кое-что нет. Температурные данные довольно сильно перегружены шумом. Тенденция, связанная с потеплением, может подтвердить парниковую гипотезу или же может быть вызвана циклическими факторами.

Если потепление в дальнейшем не продолжится, это либо подорвет теорию, либо будет представлять собой случай, когда шум в данных заслоняет собой сигнал. Однако даже если вы верите (в соответствии с принципами байесовского мышления), что почти все научные гипотезы должны оцениваться в вероятностных характеристиках, мы должны придавать больший вес гипотезе, подкрепляемой сильной и ясной причинно-следственной связью. Недавно обнаруженные свидетельства против теории должны приводить к снижению показателя вероятности ее правоты, однако эти свидетельства следует оценивать в контексте других наших знаний (или наших представлений о том, что знаем) о планете и ее климате.