■ 賈朋群

借助國(guó)家法律的約束腦洞大開(kāi)的進(jìn)一步開(kāi)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(guò)去的2019年可以有很多標(biāo)簽被人們記憶，如互聯(lián)網(wǎng)走過(guò)半個(gè)世紀(jì)（1969—2019年），肆虐全球多處的野火等。在氣象和大氣科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域，過(guò)去的一年學(xué)科發(fā)展的步伐也沒(méi)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(zhǎng)時(shí)間，更重要的是，它們帶來(lái)的深刻思考，關(guān)乎學(xué)科發(fā)展的態(tài)勢(shì)和方向。

1 一篇文章：置信度，如何得到信任

《科學(xué)美國(guó)人》雜志2019年10期，在“2019年世界科學(xué)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(yǔ)義“重要”和在統(tǒng)計(jì)學(xué)中表示“顯著”。，即“一個(gè)重要/顯著性問(wèn)題”，文章的副標(biāo)題提示了文章的主題：標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)方法受到批評(píng)，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(jī)：統(tǒng)計(jì)學(xué)需要一場(chǎng)變革》，指出近一個(gè)世紀(jì)里，統(tǒng)計(jì)學(xué)者使用代表統(tǒng)計(jì)置信水平的p值，常常與實(shí)際顯著性等同，帶來(lái)不科學(xué)的決策（圖1）。

圖1 《科學(xué)美國(guó)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(guān)注的領(lǐng)域是進(jìn)化論和生物學(xué)。從作者的專業(yè)以及文中引用觀點(diǎn)的專家的所屬領(lǐng)域來(lái)看，這篇文章更多集中在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)和人文科學(xué)等范圍內(nèi)的討論，似乎在自然科學(xué)領(lǐng)域，“p危機(jī)”尚沒(méi)有那么嚴(yán)重。然而，這篇文章的實(shí)際效果，遠(yuǎn)大于“敲山震虎”，從事自然科學(xué)，尤其是將統(tǒng)計(jì)工具本身當(dāng)作重要研究目標(biāo)的氣象和大氣科學(xué)及相關(guān)學(xué)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(yù)報(bào)強(qiáng)信號(hào)，對(duì)應(yīng)的局地氣候趨勢(shì)（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(shì)的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，以及用統(tǒng)計(jì)方法參數(shù)化一些跨尺度過(guò)程等，尤其是當(dāng)概率性預(yù)報(bào)結(jié)果直接面向公眾時(shí)就會(huì)出現(xiàn)類似的當(dāng)動(dòng)力解析無(wú)法實(shí)現(xiàn)，用“統(tǒng)計(jì)解析”替代時(shí)，如何判斷得到的結(jié)果的挑戰(zhàn)。

實(shí)際上，統(tǒng)計(jì)學(xué)作為一門學(xué)科，其科學(xué)意義是不言而喻的。統(tǒng)計(jì)學(xué)近年來(lái)出現(xiàn)一些問(wèn)題，有些還是“致命”的問(wèn)題，可能要感恩大數(shù)據(jù)，以及嘗試使用科學(xué)方法進(jìn)行規(guī)律解讀的學(xué)科領(lǐng)域的高速擴(kuò)展。統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法本身沒(méi)有改變，但是當(dāng)其應(yīng)用學(xué)科的多元化，相關(guān)的科學(xué)數(shù)據(jù)完整性和精準(zhǔn)度的提升，加之其面對(duì)的科學(xué)問(wèn)題并非是簡(jiǎn)單的物理學(xué)等成熟理論時(shí)，問(wèn)題的出現(xiàn)就成為必然。只是這一點(diǎn)目前在社會(huì)和人文學(xué)科或許表現(xiàn)得更加突出。這篇文章在面對(duì)統(tǒng)計(jì)p值危機(jī)時(shí)，很遺憾在描述的學(xué)界應(yīng)對(duì)戰(zhàn)略中，并沒(méi)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(biāo)不治本的無(wú)奈之舉，很難撼動(dòng)統(tǒng)計(jì)學(xué)的根基。實(shí)際上，分析統(tǒng)計(jì)對(duì)象間的聯(lián)系規(guī)律（或者說(shuō)，對(duì)兩者動(dòng)力耦合程度的解析）從而給出動(dòng)態(tài)p值，應(yīng)該是進(jìn)一步研究和改進(jìn)統(tǒng)計(jì)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(wù)化地應(yīng)對(duì)不確定性的集合方法，以及預(yù)報(bào)場(chǎng)經(jīng)常與氣候平均場(chǎng)對(duì)比以確定技巧和可預(yù)報(bào)性理論等，或許具有更重要的科學(xué)意義和啟發(fā)。

2 一張圖：氣象科學(xué)進(jìn)入第二個(gè)百年的思考

盡管現(xiàn)代氣象學(xué)的發(fā)端，普遍被認(rèn)為始于1904年皮葉克尼斯發(fā)表天氣預(yù)報(bào)問(wèn)題是物理初值問(wèn)題的論文，但是，基于現(xiàn)代氣象科學(xué)氣旋理論的實(shí)際預(yù)報(bào)能力，從20世紀(jì)20年代才在歐洲逐步形成，后者標(biāo)志了實(shí)際預(yù)報(bào)意義上現(xiàn)代氣象科學(xué)的發(fā)端。從那時(shí)起，氣象科學(xué)也進(jìn)入了第二個(gè)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(xué)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(guān)注。書中的第5章開(kāi)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(guó)空軍女軍官的視角，審視了那時(shí)戰(zhàn)爭(zhēng)與氣象的關(guān)系。這位來(lái)到芝加哥大學(xué)狂補(bǔ)氣象知識(shí)的飛行員，肩負(fù)著具有“飛行員決定的戰(zhàn)爭(zhēng)”標(biāo)簽的二戰(zhàn)中讓美國(guó)空軍更具戰(zhàn)斗力的使命：面對(duì)飛行員開(kāi)展氣象培訓(xùn)。書中給出的這張照片，即美國(guó)軍方氣象培訓(xùn)課程結(jié)束后的典禮場(chǎng)面，令人震撼。正是由包括羅斯貝等人主講課程的培訓(xùn)，徹底改變了戰(zhàn)爭(zhēng)開(kāi)始時(shí)，德國(guó)軍方有2700位經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的氣象學(xué)者，而美國(guó)的對(duì)應(yīng)數(shù)為30的反差，也很好地詮釋了為什么在戰(zhàn)爭(zhēng)膠著時(shí)，美國(guó)軍方花大力氣開(kāi)展一個(gè)學(xué)科的大面積培訓(xùn)，氣象在主導(dǎo)戰(zhàn)爭(zhēng)走向上的意義，不言而喻。

3 一個(gè)報(bào)告：闡述NOAA理念的全面升級(jí)

2 019 年8月13—14日，美國(guó)氣象學(xué)會(huì)（A MS）2019年夏季交流會(huì)（2019 Summer Community Meeting，因?yàn)閰?huì)單位包括氣象行業(yè)幾乎所有機(jī)構(gòu)，又常稱為行業(yè)交流會(huì)）在紐約州的奧爾巴尼大學(xué)舉行。AMS夏季交流會(huì)一直是美國(guó)與氣象密切相關(guān)各界深入交流的場(chǎng)合，本次會(huì)議，更是包含了氣象界廣泛關(guān)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(xué)舉行的美國(guó)陸軍空軍氣象學(xué)院畢業(yè)典禮

或許是為了補(bǔ)償年初美國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)，因?yàn)檎[導(dǎo)致NOAA官員集體缺席，無(wú)法完成既定報(bào)告的遺憾，在這次會(huì)議上，包括NOAA執(zhí)行局長(zhǎng)和NWS局長(zhǎng)在內(nèi)的NOAA多位官員和專家，在會(huì)上報(bào)告了NWS伙伴關(guān)系、WMO氣象大會(huì)和研究與業(yè)務(wù)之間轉(zhuǎn)化等主題。本文關(guān)注的，這次會(huì)議在結(jié)束前NOAA執(zhí)行局長(zhǎng)Neil Jacobs做的最后一個(gè)發(fā)言：全球氣象事業(yè)的未來(lái)。這個(gè)耗時(shí)1個(gè)小時(shí)的報(bào)告，給出了NOAA領(lǐng)導(dǎo)層對(duì)氣象發(fā)展的新問(wèn)題的思考，更在一些細(xì)節(jié)上，強(qiáng)調(diào)了NOAA做法改進(jìn)的戰(zhàn)略性意義所在。

Jacobs首先闡述了在氣象事業(yè)中無(wú)法回避的公共與私企之間的關(guān)系，指出二者在氣象價(jià)值鏈上的分工是明確的：公共創(chuàng)造基礎(chǔ)設(shè)施并輸出，而私企通過(guò)增值包裝提供服務(wù)，相關(guān)的爭(zhēng)議來(lái)自在產(chǎn)品和服務(wù)“泳道”的重疊上。對(duì)此，他用私企之間的競(jìng)爭(zhēng)能夠促進(jìn)創(chuàng)新、降低價(jià)格、提升經(jīng)濟(jì)和公眾受益，而公共與私企之間的競(jìng)爭(zhēng)，只會(huì)放慢創(chuàng)新、抬升價(jià)格、傷害經(jīng)濟(jì)和公眾利益的對(duì)比表明立場(chǎng)：要建立公共—私人—學(xué)術(shù)界可持續(xù)的關(guān)系，應(yīng)該在全面能力提升和資源分配、整體價(jià)格計(jì)算、競(jìng)爭(zhēng)和透明的采購(gòu)過(guò)程、有限和量化風(fēng)險(xiǎn)多方共享、受益均衡共享、強(qiáng)化的法規(guī)框架以及有利和穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)政策等方面考慮。

圖4 在Jacobs報(bào)告PPT中，著重強(qiáng)調(diào)了2019年成為法律的NIDIS再授權(quán)法中的細(xì)節(jié)

Jacobs認(rèn)為，特朗普政府于2017年4月18日簽署了天氣研究和預(yù)報(bào)創(chuàng)新法，2019年1月7日又簽署了國(guó)家綜合干旱信息系統(tǒng)（NIDIS）再授權(quán)法案，為美國(guó)氣象事業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)會(huì)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(yù)報(bào)創(chuàng)新中心（EPIC）”與2017年的法律相呼應(yīng)，明確了將提升天氣模擬技巧達(dá)到世界領(lǐng)先水平，需借助于5個(gè)方面的努力：（A）平衡氣象行業(yè)，移除壁壘；（B）科學(xué)家和工程師之間有效合作；（C）強(qiáng)化NOAA研究項(xiàng)目；（D）利用和平衡整個(gè)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(shè)，更要求公開(kāi)、著眼于最終用戶需求和利用NOAA以外的計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)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(jìn)一步解釋是指，包括體系的部分或整體具有云計(jì)算能力。最后，Jacobs還借助WMO的視角，認(rèn)為商業(yè)氣象是國(guó)家氣象部門整體不可分割的部分。盡管NOAA領(lǐng)導(dǎo)人并沒(méi)有給出聯(lián)邦和學(xué)界在面對(duì)市場(chǎng)時(shí)該如何與企業(yè)同處的良方，但是借助國(guó)家法律的約束腦洞大開(kāi)的進(jìn)一步開(kāi)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(shí)，正值美國(guó)氣象界在完成AMS百年慶典后，又開(kāi)始隆重慶祝NOAA成立50周年和美國(guó)國(guó)家氣象局（NWS）走過(guò)150年。這篇2019年的3條閱讀記憶，恰巧都與美國(guó)有關(guān)，權(quán)作是對(duì)美國(guó)同行表達(dá)的敬意。2020年是年代的跨越，歷史走完了21世紀(jì)前20年，留下的歷史厚度，應(yīng)該能催生更多發(fā)人深思的作品。