最近,暴雨導致的洪澇災害頻發,甚至耽誤了一些省市的高考,人們紛紛開始關注和討論這場“N年一遇”的洪水。
但也有不少人產生了一些疑惑:“為什麼號稱‘20年一遇’的大洪水,似乎每年都會聽説?”
事實上,這背後,其實是語言的“鍋”。以“100年一遇”為代表的“N年一遇”類詞彙,是一組科學術語。簡單地説,它們意味着對於某事件來説,在觀察以往數據的基礎上,該事件在一年裏發生的概率。100年一遇的意思不是“100年才出一次”,而是“每一年出現的概率都是1%”。以下:
來源 / 科學大院(ID:kexuedayuan)
作者 / 牟福朋
近期多地遭受到暴雨洪水災害,讓我們為受災羣眾牽掛不已,也不禁讓人產生了一些疑惑:“為什麼號稱‘20年一遇’的大洪水,似乎每年都會聽説?”
看完本文你會發現,如果“20年一遇”的洪水不是每年都出現,那才是怪事呢。
此“N年一遇”非彼“N年一遇”
很多時候,公眾會對科學名詞產生望文生義的誤解,“N年一遇”就是其中之一,人們很容易將這個詞理解為“N年才會出現一次”。
我們可以類比一下漢語中的另外一個詞“千載難逢”,這個詞的意思是“一千年也難見到一次,形容事情的罕見程度”。很明顯它使用到了誇張的手法,所形容的事件也並非是真的每1000年才會出現一次。也就是説,無論是“千載難逢”還是“N年一遇”,其實説的都是某一事件的罕見程度。
以“100年一遇”為代表的“N年一遇”類詞彙,是一組科學術語。簡單地説,它們意味着對於某事件來説,在觀察以往數據的基礎上,該事件在一年裏發生的概率。
例如對於某地域來説,我們觀測了該地100年的夏季降水數據,發現只有1次降水量大於1000毫米,那麼我們可以認為對該地來説,大於1000毫米的降水量就是“100年一遇”。
也就是説,對於任何一年來説,該地降水量大於1000毫米的概率都是1%,而兩次1000毫米降水的“平均”間隔是100年。
因此,100年一遇的意思不是“100年才出一次”,而是“每一年出現的概率都是1%”。
因此,未來10年,該地至少出現一次100年一遇降水的概率是
更有意思的是,100年一遇降水在未來100年內一次都不出現的概率,其實也很大。
為了更好地説明問題,請大家看一幅圖:
該圖描繪了美國某條河流每年的洪水峯值,中部的黑線表示的是10年一遇的標準。雖然超過該線的洪水平均間隔10年才會來一次,但是我們可以看到,9次發生洪水的間隔中只有3次超過了10年。所以給人的感覺就是“10年一遇的洪水往往不到10年就會發生一次”。
但是大家要注意的是,還有一類使用 “N年一遇”的説法的現象,例如我們常説“哈雷彗星的出現是76年一遇的天文現象”,這是因為哈雷彗星圍繞太陽運行的週期是固定的76年,並不是概率事件。所以我們2020年看到哈雷彗星的概率並不是76分之一,而是零。大家一定要注意區分開這兩種不同的“N年一遇”的用法。
“N年一遇”為何每年都會遇到?
有兩個原因導致了我們現在會頻繁地遇到“N年一遇”的自然災害。
首先,通過上文我們知道,確定“N年一遇”的標準時,需要依賴以前的觀測數據。雖然通過精確的觀察和計算,工程人員可以確定一個合理的標準,但是我們無法預知未來,不知道這些數據是不是真的與未來的數據相符。
隨着全球氣候變化的進程,極端天氣的發生頻率也越來越高,所以那些根據以前的數據制定出來的“N年一遇”的標準,可能就變得不準確了,這是我們現在頻繁遇到N年一遇的災害的原因之一。
其次,我們描述N年一遇時,是有地域概念的。我國幅員遼闊,有30多個一級行政區,各自的100年一遇的標準也是各不相同的。只要有其中一個發生了100年一遇的災害,我們就會在媒體上讀到信息,從而瞭解到“中國今年發生了100年一遇的災害”。
根據概率計算可以知道,34個一級行政區中,每年至少有一個行政區遭遇100年一遇災害的概率大約是
這個概率已經很高了。如果我們考慮50年一遇的話,那麼結果是,
這就意味着,每年我國至少有一個行政區遭遇50年一遇災害的概率是50%左右,這就已經很可觀了。如果回到我們標題中所説的20年一遇,我們會發現這個概率是,
也就是説,每年我國發生至少一次20年一遇災害的概率高於80%。這樣看來,20年一遇的洪水,似乎每年都發生也很正常。
那麼為什麼在很多人的印象裏,以前沒有過這麼多的20年一遇呢?這主要是因為現在我們的媒體和網絡都很發達,無論什麼地方發生災害我們都可以第一時間得到消息,所以會造成一種“以前沒有這麼多災害”的假象。
另外,正如前文所説的,現在的地球正在經歷全球氣候變化的進程,極端天氣的發生頻率確實在逐漸增加。
科學界的“歷史遺留問題”
“N年一遇”的歧義很早之前就被人們詬病了,這套術語能夠沿用至今,其實是一個歷史遺留問題。在科學發展的歷程上,經常會出現一些新的概念或術語,經過後人的發展研究之後,發現原來那些術語是錯的,但是原來的術語由於已經被很多人使用開了,就不好糾正了,所以只能放任了。
和“N年一遇”相似的例子還有“光柵”,雖然字典裏講這個字在這裏讀作“shan”,但一看光柵的樣子我們就知道這個“柵”在這裏應該是“柵欄”的意思,所以讀作“zha”才是正確的讀音,只不過最早被引入我國的時候被人訛讀成了“shan”,所以大家就都跟讀“shan”了,還被收進了字典,成了標準音。
一個衍射光柵的局部放大,可以看到明顯的柵欄狀結構。(圖片來源:參考文獻1)
再比如曾經化學家們認為“吸收氧氣的反應叫做氧化反應”,但是後來人們發現,“氧化”這一詞不夠本質,物質被“氧化”的本質是該物質失去了電子。但是“氧化反應”這個詞作為歷史名詞保留了下來,很多沒有氧氣參與的反應也是氧化反應,因為在這些反應中,物質失去了電子。
生物學中也有類似的例子,例如我們熟知的“進化”一詞,對應於英文的evolution一詞。“進化”總給人以“生物變得越來越先進”的錯覺,事實上,進化指的是物種隨着時間而逐漸發生變化的過程,進化並不意味着地球上的生物越來越“先進”。但是“進化”這個詞由於被廣泛應用,所以成為了標準的科學術語。
科學是嚴謹的,但是語言承載了交流的功能,需要考慮交流的方便性。如果非要嚴謹,強行把“20年一遇的洪水”改為“每年發生概率是5%,兩次之間的平均間隔是20年的洪水”,那麼就大大影響了語言的交流功能了。因此我們也不必要求大家非得把語言調整到滴水不漏,很多廣為流傳的“錯誤”術語也會成為約定俗成的“正確”説法,這也正是探索科學過程中的樂趣之一,不是嗎?
參考文獻:
1. David, C., Bruder, J., Rohbeck, T., Grünzweig, C., Kottler, C., Diaz, A., Bunk, O., & Pfeiffer, F. (2007). 2.Fabrication of diffraction gratings for hard X-ray phase contrast imaging. Microelectronic Engineering, 84, 1172-1177.