平稳性并非常态,而是特定条件下才会出现的特性

时间:2023-11-21 18:29:01

劳伦斯·史密斯(Laurence C.Smith):加州大学洛杉矶分校地球与空间科学教授、地理学教授和副主席,著有《2050人类大迁徙》(The World in 2050:Four Forces Shaping Civilization’s Northern Future)。

平稳性并非常态,而是特定条件下才会出现的特性

平稳性是指自然界的现象可以用一个广义上的函数来表示,这个函数不随时间的变化而变化。平稳性在科学界被广泛使用,而如今到了该被淘汰的时候。平稳性曾经辉煌一时。一百多年来,平稳性被应用于公共决策的各个方面。它是规划和建设的首要假设,因为它,人类建设得以避开那些易发生火灾、洪水、地震和飓风的场地。它曾被用来指导房屋的架构、桥梁的结构强度,甚至用来评估房屋应该缴纳多少保费。随着气象站和河流水位测量站的增加,我们收集了前所未有的大量数据,计算的本领也越来越强。这挽救了很多人的性命,也节省了一大笔费用。

但是越来越多的研究表明,平稳性并非常态,而是特定条件下才会出现的特性。卫星扫描地球的技术越来越先进,地质研究开展得越来越深入,仪器记录的数据越来越多,这些都揭示了与不随时间改变的随机噪声分布不一致的模型和结构。每一个似稳状态都可以用一组特定的自然条件和相关的统计特征来表示,而在各种似稳状态之间存在过渡态。举例来说,在气候科学中,我们发现每隔几十年,模型就应当改变,比如太平洋年际震荡。20世纪时,由于北太平洋的似厄尔尼诺现象激发了太平洋的气候变化,导致太平洋在1922—1946年和1977—1998年间处于温暖阶段,在1947—1976年间处于寒冷阶段,对水资源和水产业产生了深远的影响。人为方面,每年的温室气体排放量斜线上升,这些气体凝结在大气中,也是气候变化的来源。既然气候不稳定,那稳定过程又从何谈起呢?这让很多基于社会风险的计算都岌岌可危,因为过去的统计概率方法不再实用了,我们进入了一个与预期和标准不一样的世界。

这种认知在科学家中并不稀奇,但奇怪的是,这种认知渗透到其他人群中的速度很慢。不过,即便人们意识到并接受了气候变化的事实,在水资源风险评估和规划中,平稳性也会是默认的假设。洪水泛滥区域仍然会按照平稳性来规划,比如100年一次或者500年一次等。尽管知道土地翻新使用和城镇化对水资源流失有很大影响,但是世界上大多数的监管机构接受这些变化,继而寻找到解决方案并付诸行动的过程还是如蜗牛一般。但是也不必失望,还是有切实可行的折中选择的。比如,设计大坝和桥梁时,考虑一下预计的最大洪水量是多少;在社会风险计算中融入更多具有灵活性的主观贝叶斯算法。

即便平稳性已不能用来为我们处理水资源、食物健康和环境等问题,我们依然可以做得更好。

注:本文作者劳伦斯·史密斯的《2050人类大迁徙》已由湛庐文化策划,浙江人民出版社出版。