一篇文章、一張圖和一個報告
——2019年的閱讀記憶

■ 賈朋群

借助國家法律的約束腦洞大開的進一步開放，或許是在更高層次上審視和找到共同發(fā)展之路的可行方案。

剛剛過去的2019年可以有很多標簽被人們記憶，如互聯(lián)網(wǎng)走過半個世紀（1969—2019年），肆虐全球多處的野火等。在氣象和大氣科學相關領域，過去的一年學科發(fā)展的步伐也沒有停息。本文選取其中3條閱讀線索，和讀者一起共享和記憶2019年。這3條線索的內(nèi)容或許伴隨我們更長時間，更重要的是，它們帶來的深刻思考，關乎學科發(fā)展的態(tài)勢和方向。

1 一篇文章：置信度，如何得到信任

《科學美國人》雜志2019年10期，在“2019年世界科學狀態(tài)”欄目發(fā)表了該刊特約編輯莉迪亞·登沃斯署名文章：A Significant Problem①題目巧用了Significant的一般語義“重要”和在統(tǒng)計學中表示“顯著”。，即“一個重要/顯著性問題”，文章的副標題提示了文章的主題：標準的科學方法受到批評，是否要有所改變？該刊的中文版直接將文章的題目譯為《p值危機：統(tǒng)計學需要一場變革》，指出近一個世紀里，統(tǒng)計學者使用代表統(tǒng)計置信水平的p值，常常與實際顯著性等同，帶來不科學的決策（圖1）。

圖1 《科學美國人》為莉迪亞·登沃斯的文章配發(fā)的主題圖

文章作者登沃斯關注的領域是進化論和生物學。從作者的專業(yè)以及文中引用觀點的專家的所屬領域來看，這篇文章更多集中在醫(yī)學、生物學和人文科學等范圍內(nèi)的討論，似乎在自然科學領域，“p危機”尚沒有那么嚴重。然而，這篇文章的實際效果，遠大于“敲山震虎”，從事自然科學，尤其是將統(tǒng)計工具本身當作重要研究目標的氣象和大氣科學及相關學科的人，還是能夠引發(fā)很多思考。例如，包括ENSO等氣候延伸期預報強信號，對應的局地氣候趨勢（如干濕、冷暖）可能出現(xiàn)正反兩種情形。在涉及多種耦合系統(tǒng)相互作用態(tài)勢的長期預報，以及用統(tǒng)計方法參數(shù)化一些跨尺度過程等，尤其是當概率性預報結(jié)果直接面向公眾時就會出現(xiàn)類似的當動力解析無法實現(xiàn)，用“統(tǒng)計解析”替代時，如何判斷得到的結(jié)果的挑戰(zhàn)。

實際上，統(tǒng)計學作為一門學科，其科學意義是不言而喻的。統(tǒng)計學近年來出現(xiàn)一些問題，有些還是“致命”的問題，可能要感恩大數(shù)據(jù)，以及嘗試使用科學方法進行規(guī)律解讀的學科領域的高速擴展。統(tǒng)計學的方法本身沒有改變，但是當其應用學科的多元化，相關的科學數(shù)據(jù)完整性和精準度的提升，加之其面對的科學問題并非是簡單的物理學等成熟理論時，問題的出現(xiàn)就成為必然。只是這一點目前在社會和人文學科或許表現(xiàn)得更加突出。這篇文章在面對統(tǒng)計p值危機時，很遺憾在描述的學界應對戰(zhàn)略中，并沒有指出令人眼前一亮的替代方法，主流看法僅僅是將p值從0.05縮小到0.005。顯然，這種治標不治本的無奈之舉，很難撼動統(tǒng)計學的根基。實際上，分析統(tǒng)計對象間的聯(lián)系規(guī)律（或者說，對兩者動力耦合程度的解析）從而給出動態(tài)p值，應該是進一步研究和改進統(tǒng)計完整性的內(nèi)容之一。這樣的思想，在氣象界率先使用，如已經(jīng)業(yè)務化地應對不確定性的集合方法，以及預報場經(jīng)常與氣候平均場對比以確定技巧和可預報性理論等，或許具有更重要的科學意義和啟發(fā)。

2 一張圖：氣象科學進入第二個百年的思考

盡管現(xiàn)代氣象學的發(fā)端，普遍被認為始于1904年皮葉克尼斯發(fā)表天氣預報問題是物理初值問題的論文，但是，基于現(xiàn)代氣象科學氣旋理論的實際預報能力，從20世紀20年代才在歐洲逐步形成，后者標志了實際預報意義上現(xiàn)代氣象科學的發(fā)端。從那時起，氣象科學也進入了第二個百年。

圖2 《世界上的水》封面

2019年，《世界上的水》（圖2）出版，隨即這本書被《自然》雜志選為2019年十大好書，在《自然》的編輯眼中，這本書還是年度5 本最佳科學圖書之一。完整介紹這部著作并非本文的目的，但這本書中的一張照片（圖3），尤其引起關注。書中的第5章開始，敘述了二戰(zhàn)期間的氣象。作者從一位16歲成為飛行員的美國空軍女軍官的視角，審視了那時戰(zhàn)爭與氣象的關系。這位來到芝加哥大學狂補氣象知識的飛行員，肩負著具有“飛行員決定的戰(zhàn)爭”標簽的二戰(zhàn)中讓美國空軍更具戰(zhàn)斗力的使命：面對飛行員開展氣象培訓。書中給出的這張照片，即美國軍方氣象培訓課程結(jié)束后的典禮場面，令人震撼。正是由包括羅斯貝等人主講課程的培訓，徹底改變了戰(zhàn)爭開始時，德國軍方有2700位經(jīng)過訓練的氣象學者，而美國的對應數(shù)為30的反差，也很好地詮釋了為什么在戰(zhàn)爭膠著時，美國軍方花大力氣開展一個學科的大面積培訓，氣象在主導戰(zhàn)爭走向上的意義，不言而喻。

3 一個報告：闡述NOAA理念的全面升級

2 019 年8月13—14日，美國氣象學會（A MS）2019年夏季交流會（2019 Summer Community Meeting，因為參會單位包括氣象行業(yè)幾乎所有機構(gòu)，又常稱為行業(yè)交流會）在紐約州的奧爾巴尼大學舉行。AMS夏季交流會一直是美國與氣象密切相關各界深入交流的場合，本次會議，更是包含了氣象界廣泛關注的主題，例如大數(shù)據(jù)、AI和“超越行話”的創(chuàng)新（innovating “beyond the buzz words”）等豐富內(nèi)容。

圖3 1943年9月6日，在芝加哥大學舉行的美國陸軍空軍氣象學院畢業(yè)典禮

或許是為了補償年初美國氣象學會年會，因為政府停擺導致NOAA官員集體缺席，無法完成既定報告的遺憾，在這次會議上，包括NOAA執(zhí)行局長和NWS局長在內(nèi)的NOAA多位官員和專家，在會上報告了NWS伙伴關系、WMO氣象大會和研究與業(yè)務之間轉(zhuǎn)化等主題。本文關注的，這次會議在結(jié)束前NOAA執(zhí)行局長Neil Jacobs做的最后一個發(fā)言：全球氣象事業(yè)的未來。這個耗時1個小時的報告，給出了NOAA領導層對氣象發(fā)展的新問題的思考，更在一些細節(jié)上，強調(diào)了NOAA做法改進的戰(zhàn)略性意義所在。

Jacobs首先闡述了在氣象事業(yè)中無法回避的公共與私企之間的關系，指出二者在氣象價值鏈上的分工是明確的：公共創(chuàng)造基礎設施并輸出，而私企通過增值包裝提供服務，相關的爭議來自在產(chǎn)品和服務“泳道”的重疊上。對此，他用私企之間的競爭能夠促進創(chuàng)新、降低價格、提升經(jīng)濟和公眾受益，而公共與私企之間的競爭，只會放慢創(chuàng)新、抬升價格、傷害經(jīng)濟和公眾利益的對比表明立場：要建立公共—私人—學術(shù)界可持續(xù)的關系，應該在全面能力提升和資源分配、整體價格計算、競爭和透明的采購過程、有限和量化風險多方共享、受益均衡共享、強化的法規(guī)框架以及有利和穩(wěn)定經(jīng)濟政策等方面考慮。

圖4 在Jacobs報告PPT中，著重強調(diào)了2019年成為法律的NIDIS再授權(quán)法中的細節(jié)

Jacobs認為，特朗普政府于2017年4月18日簽署了天氣研究和預報創(chuàng)新法，2019年1月7日又簽署了國家綜合干旱信息系統(tǒng)（NIDIS）再授權(quán)法案，為美國氣象事業(yè)帶來了新的機會和環(huán)境。Jacobs特別指出（圖4），NIDIS再授權(quán)法案中的第4條——“地球預報創(chuàng)新中心（EPIC）”與2017年的法律相呼應，明確了將提升天氣模擬技巧達到世界領先水平，需借助于5個方面的努力：（A）平衡氣象行業(yè)，移除壁壘；（B）科學家和工程師之間有效合作；（C）強化NOAA研究項目；（D）利用和平衡整個NOAA已有資源；以及（E）建立全球天氣研究模擬系統(tǒng)公共體系。其中，最后一條中體系的建設，更要求公開、著眼于最終用戶需求和利用NOAA以外的計算和網(wǎng)絡資源，以及采用創(chuàng)新的戰(zhàn)略和方法構(gòu)建。而這里所謂的新戰(zhàn)略和方法，法規(guī)的進一步解釋是指，包括體系的部分或整體具有云計算能力。最后，Jacobs還借助WMO的視角，認為商業(yè)氣象是國家氣象部門整體不可分割的部分。盡管NOAA領導人并沒有給出聯(lián)邦和學界在面對市場時該如何與企業(yè)同處的良方，但是借助國家法律的約束腦洞大開的進一步開放，或許是在更高層次上審視和找到共同發(fā)展之路的可行方案。

本文完成撰寫時，正值美國氣象界在完成AMS百年慶典后，又開始隆重慶祝NOAA成立50周年和美國國家氣象局（NWS）走過150年。這篇2019年的3條閱讀記憶，恰巧都與美國有關，權(quán)作是對美國同行表達的敬意。2020年是年代的跨越，歷史走完了21世紀前20年，留下的歷史厚度，應該能催生更多發(fā)人深思的作品。