Палеоклимат в STS
Палеоклиматология сыграла важнейшую роль в формировании современных представлений о глобальном изменении климата, поскольку зафиксировать “изменение” можно лишь путем сравнения современного климата с климатом прошлого, реконструкциями которого и занимаются палеоклиматологи. Кроме того, они моделируют ключевые “события” климатического прошлого Земли и последствия этих событий, а результаты такого моделирования помогают оценить эффекты глобального потепления, происходящего в наши дни. Наконец, палеоклиматологические реконструкции используются для калибровки и параметризации моделей современного климата. И все же, несмотря на свою значимость в качестве источника экспертного знания об эволюции климата Земли, палеоклиматология остается довольно экзотической областью как для широкой публики, так и для большинства исследователей науки и технологий.
Архивы, модели и реконструкции
Выдержавший несколько переизданий компендиум науки о климате — The Earth’s Climate: Past and Future Уильяма Раддимана — начинает рассмотрение палеоклиматологии следующим пассажем:
Исследователи климата используют широкий спектр техник для извлечения и восстановления данных о климатической истории Земли. Значительная часть этой истории зафиксирована в четырех архивах: осадочных породах, льдах, кораллах и деревьях.
Палеоклиматологи изучают эти “архивы” — органические останки водорослей, ледяные керны, годичные кольца деревьев, озерные отложения и т.д. — в поисках косвенных (прокси) данных, обобщение которых позволяет реконструировать количественные параметры климата далеких эпох. Оценки этих параметров, в свою очередь, могут быть использованы для построения моделей более высокого уровня — в частности, моделей земной системы (Earth system models). С точки зрения самих палеоклиматологов, их исследовательская практика распадается на две части. Во-первых, это методы сбора данных — стратиграфия, дендрохронология, седиментология, гляциология, необходимые для реконструкции климатических условий далекого прошлого. Во-вторых, это техники моделирования эволюции палеоклимата и различных компонентов земной системы (атмосферы, океана, ледяного покрова), восстанавливаемой с помощью моделей разного уровня сложности.
Невозможность прямых наблюдений и необходимость работы с косвенными данными во многом определяет эпистемологическую специфику палеоклиматологии и придает ее проблемам идиосинкразический характер. С одной стороны, для получения и корректной интерпретации данных, извлекаемых из природного “архива”, требуется поистине междисциплинарная перспектива — иногда палеоклиматология даже рассматривается как эталонный пример успешной междисциплинарности. С другой стороны, эти данные, как правило, имеют локальный характер — они содержат палеоклиматическую информацию, относящуюся к конкретному месту и времени, поэтому отдельной проблемой для палеоклиматологов является агрегация данных, необходимая для реконструкции планетарного климата и его эволюции. Наконец, сами прокси-данные представляют собой нетривиальный эпистемический объект, находящий на полпути между инструментальными наблюдениями и теоретическим моделированием. Все эти аспекты делают палеоклиматологию крайне интересным объектом исследования, пока, к сожалению, недооцененным историками и социологами науки. Впрочем, здесь не обошлось без нескольких блестящих исключений, о которых идет речь ниже.
Политики сравнения в палеоклиматологической лаборатории
Во-первых, это работа Виллема Шинкеля (Willem Schinkel) из Университета Эразмуса в Роттердаме, опубликованная в третьем номере Social Studies of Science за 2016 год — этнографическое исследование палеоклиматологической лаборатории в Голландии, сфокусированное на практиках сравнения и установления сравнимости климатов разных эпох. Лаборатория, которую изучал Шинкель, реконструировала содержание углерода в морской воде в различные климатические эпохи, анализируя органические останки водорослей типа Dinoflagellata, поглощающих CO2 из морской воды и преобразующих его в органический углерод.
Предполагается, что изотопный состав углерода, поглощенного водорослями, “отражает” содержание углерода в океане и атмосфере, которое, в свою очередь, влияет на температуру — водоросли становятся своего рода “палеотермометрами”. Однако корректная оценка этих параметров требует понимания биологии динофлагеллят, поэтому для калибровки прокси-данных палеоклиматологи прибегают к экспериментам с живыми водорослями. Шинкель показывает, как в процессе работы лаборатории выстраивается цепочка сравнений, ведущая от объектов микро-уровня — ископаемых водорослей — к объектам, существующим на масштабах, значительно превышающих “человеческую” размерность — таким, как “климат прошлого.”
В процессе своей работы палеоклиматологи осуществляют несколько разных типов сравнений.
- “Модульное сравнение” (modular comparison) напоминает латуровские неизменные мобильности: это стандартизированное отношение между двумя объектами, поддающееся генерализации и сохраняющееся независимо от шкал и масштабов — например, связь между жизненным циклом водорослей и океанского CO2 сохраняется как в прошлом, так и в настоящем.
- “Фигуральное сравнение” (figural comparison) предполагает оценку того, насколько хорошо сравниваемые события или объекты способны выступать изображениями друг друга — например, какова степень подобия между изображением водоросли в атласе и реальными экземплярами в лаборатории, или между катастрофическими природными событиями прошлого и настоящего.
- Наконец, в случае “профессионального сравнения” (professional comparison) сравнимость и подобие устанавливаются суждением компетентных экспертов, которые, собственно, и решают, что и с чем можно или нельзя сравнивать. Учитывая центральную роль сравнения в палеоклиматических исследованиях, неудивительно, что авторитет профессиональной экспертизы проявляется именно таким образом. Поскольку палеоклиматологические реконструкции крайне важны для оценки темпов и последствий современного изменения климата, практики сравнения и установления сравнимости приобретают политическое измерение — статья Шинкеля завершается рассуждением о “политике сравнения” в палеоклиматологии.
Эпистемологический радикализм, прокси-данные и регресс экспериментатора
Об исследованиях палеоклимата пишут не только исследователи лабораторий, но и историки науки и научного знания. Наиболее интересные работы, в центре внимания которых находится именно палеоклиматология, а не эволюция наук о Земле в целом, принадлежат историку науки Маттиасу Дёрресу (Matthias Dörries) из Университета Страсбурга и медиа-теоретику Кристофу Розолю (Christoph Rosol), работающему в Институте истории науки им. Макса Планка в Берлине. Репрезентативные статьи были опубликованы в специальных номерах журналов Historical Social Research / Historische Sozialforschung (vol. 40, №2, 2015) и Berichte zur Wissenschaftsgeschichte (vol. 40, №2, 2017), посвященных производству знания о Земле и проблеме изменения климата. (По странному совпадению том и номер обоих выпусков совпадают).
Палеоклиматология является междисциплинарной областью с интересной историей: в современном виде она формируется после Второй Мировой войны на стыке “точных” и “неточных” научных дисциплин. С одной стороны, на ее становление повлияло развитие атмосферных наук, прежде всего, теоретической метеорологии, у которой палеоклиматология унаследовала культуру математического моделирования. С другой стороны, изучением климата прошлого традиционно занимались геологи, предпочитавшие моделированию индуктивный эмпиризм. Возникнув на пересечении этих двух традиций, современная палеоклиматология рассматривает Землю одновременно как экспериментальную лабораторию и как гигантский природный архив, содержащий данные о древних климатических событиях — эти события можно изучать в качестве аналогов современных климатических процессов перехода из Голоцена в Антропоцен. Подобные сравнения стали возможными благодаря развитию с 1940-х годов таких технологий, как радиоуглеродное датирование, керновое бурение и анализ изотопного состава химических элементов. Комбинация этих методов позволила палеоклиматологам внести историческое измерение в “глубокое время” (deep time) геологии: прокси-данные, извлекаемые из природного “архива”, делают прошлое Земли историей событий — например, таких природных катастроф, как масштабные извержения вулканов, оказавшие влияние на климат.
“Гибридный” характер палеоклиматологии — вкус к математическому моделированию и предельное внимание к во вполне буквальном смысле “приземленной” эмпирии, изучение “глубокого времени” геологии как истории событий — отражается также в особом эпистемологическом радикализме, свойственном этой области исследований: так, в практике палеоклиматологов фактически упраздняются традиционные различия между данными и моделью (“данные описывают, модели объясняют”). В каком-то смысле это различие снимается самим предметом исследования — границей, отделяющей палеоклимат от “просто” климата, является возможность инструментальных наблюдений, данные которых палеоклиматологам заменяют прокси. Однако если всякое наблюдение является теоретически нагруженным, то это еще более верно в отношении “наблюдений” косвенных данных: для валидации прокси-данных палеоклиматологам приходится использовать множество различных моделей, так что граница между описанием и объяснением, данными и моделью размывается.
Отчасти эта ситуация напоминает проблему “регресса экспериментатора”, хорошо известную в STS: чтобы корректно интерпретировать результаты эксперимента, в дополнение к теории, которую этот эксперимент проверяет, необходима теория, объясняющая функционирование экспериментального аппарата, генерирующего искомый результат. В случае палеоклиматологических исследований эта проблема зачастую появляется еще на этапе сбора — или генерации — данных: так, чтобы корректно оценить концентрацию углекислого газа в атмосфере далекого прошлого, основываясь на останках древних водорослей, необходим альгологический эксперимент, моделирующий [sic!] процесс поглощения CO2 водорослями Dinoflagellata. Аналогично, чтобы интерпретировать прокси-данные, полученные путем анализа осадочных отложений, необходимы геофизические модели их образования, и так далее.
В производстве каждой оценки палеоклиматологических параметров задействуется огромное количество алгоритмов, пишет Rosol.
Тот факт, что в палеоклиматологии в роли экспериментального аппарата выступают объекты естественного происхождения ничуть не облегчает, а, возможно, и усугубляет проблему экспериментального вывода, о которой применительно к физике писали Гарри Коллинз, Эндрю Пикеринг и Иэн Хакинг.
