如果萨茹曼砍倒了一平方公里范冈森林作为工业燃料，其碳足迹是多少？矮人的宝石矿额外释放了多少甲烷？平均每只成年树人能储存多少碳？洛汗为何遍布适于马匹定居的草原，魔都为何是干旱的荒漠环境？前些时候，英国布里斯托大学网站上刊出了
一篇论文，署名“褐袍拉达加斯特”（很可能是历史上第一位环境科学家）。他将地球的气候模型运用到了中土大陆上，成功模拟出了其上的气候分布。
根据模型判断：
1. 霍比特人居住的夏尔的气候类似于英国南部，气温凉爽、降雨充沛；
2. 魔多大地（“荒凉废土，到处是火焰、灰烬和尘埃”）的气候类似于洛杉矶；
3. 精灵之所以从灰港出发，是因为那里的盛行风正适合他们西去旅途；
4. 如无人类、矮人和精灵活动影响，中土大陆应当广布大片森林（但是由于中土树木有四处漫游的习惯，该预测可信度有限）。这篇论文以通用语、精灵语和矮人语三种语言写就，已经刊登在布里斯托大学官方网页上，预计将择日在《霍比特民俗期刊》（J. Hobbitlore）上发表。
好吧，《霍比特民俗期刊》并非真实存在的期刊，论文作者当然也不会是褐袍巫师本人，但这真的是一篇正经论文，作者丹·伦特（Dan Lunt）也是布里斯托大学的正牌气候科学教授。
他的主页上中规中矩地写着“特别关注冰盖和气候的相互作用”、“理解古气候记录的诸多侧面，分析和解释古代数据”、“地球工程——刻意大规模操纵环境——对气候的影响”这样的标准内容，然而业余时间却是个用气候模型模拟中土大陆气候的托尔金铁粉（也许应该说秘银粉）。如何当一个他这样的科学魔戒粉？果壳网特邀他的学生、果壳网友@花生酱兰巴斯对他进行了专访。
果壳网科学人：你是怎么想到要做中土气候模拟的？
丹·伦特：我的本职工作就是气候模型。那段时间我的研究工作主要在于用气候模型模拟几百、几千万年前的地球气候。比如大概5000万年前的始新世，有一段气候暖期。在如此久远的过去，大陆都不在现在的位置上，因此模型中就要改变陆地和海洋的分布。这个过程就相当于创造一个非常不同的世界。我一直以来都非常喜欢托尔金的作品，对这个世界很熟悉。
有一天我看着《魔戒》里的地图突然想到，用我的模型模拟这里面的世界也是可行的，模拟中土的气候不会与模拟古气候有很大的区别。另外还有一方面原因是，在英国如果参与政府提供资金的研究项目，尤其是自然环境研究委员会（NERC）的项目，申请的时候需要说明你的研究的“影响”，例如如何让公众了解你的研究是在做什么，或者你的这个研究有什么应用。我觉得做一个中土的气候模拟，可以让公众对气候模型产生兴趣并且有所了解。
这就是这个气候模拟的来由。
果壳网科学人：只凭一张地图，就能设计出架空世界的模型吗？丹·伦特：设置中土世界模型，或者设置任何一个星球的模型，核心都是气候系统的基础物理学、化学、生物学、流体力学。这些机制和里面的公式都是完全一样的。你可以模拟当代地球，几千万年前的地球，火星，金星，或者中土世界。模型的这个部分是不变的，你不需要改变里面任何一个公式。我们改变的是所谓“边际条件”。
在气候模型中，这是指模型不能预测的部分。有些边际条件从地图就可以获得，比如哪里是陆地，哪里是海洋，海水各处的深浅，以及山川高矮，这些信息都能从托尔金的作品和地图里直接得到。还有一些信息就需要我们做出假设了。所幸，在托尔金的设定里，中土世界就是我们的地球，只不过发生在遥远的过去；因此许多数据都可以直接沿用。比如，设定日照强度时，我就让中土世界和当代地球的日照一样。
而决定每天多长的地球自转速度，也和当代一样。其他的数据都没有本质的差别。只有一个例外：在这个模拟中，二氧化碳浓度的取值很高，比现代的还高。因为魔戒的世界里有索伦、萨茹曼还有龙之类的生物，在洛汗又砍了这么多树，因此较高的二氧化碳浓度是合理的。
果壳网科学人：你的论文用的署名是褐袍巫师拉达加斯特。他在原著里并不是一个主要角色，你是怎么想到选择他的呢？丹·伦特：其实我一开始是想用比尔博巴金斯的。
不过实在难以想象一个霍比特人会去跑气候模型——霍比特人对科学问题不大来电。而巫师做这件事就不奇怪了。白袍萨茹曼大概对环境问题不是特别关注吧，他对破坏的兴趣恐怕更大一点，他想控制环境，而不是维护环境。而灰袍甘道夫忙着拯救世界，和人打交道，似乎也没精力放在环境上。拉达加斯特是最合适的人选。
确实，原著里拉达加斯特出场很少，《霍比特人》电影里为他大大增加了戏份，帽子里筑巢的鸟，还有拉车的兔子……让人觉得他愿意照看这个世界。环境问题对他的动物的生存很关键，所以他肯定会希望环境更美好。
果壳网科学人：这篇拉达加斯特写的论文里提到了很多有趣的模型结果。他比较了模型中中土一些名胜点和我们现在地球上一些地方的气候。比如说，洛杉矶、西德克萨斯以及澳大利亚某些区域的气候和魔多最为相似。他们对于自己活在魔多有什么感想？
丹·伦特：从网上的讨论来看，他们通常觉得还挺准的。当然这里的比较其实是很初级的，我们只是比较了魔多和我们这的地方的年平均气温和降雨，这两点都最相似的就被定义成“最像魔多”。总之，还没人对这个比较有什么怨言。
果壳网科学人：有的人觉得在虚拟世界中耗费时间寻找真实感是没有意义的。但你花了这么多时间和精力在做这件事。为什么呢？丹·伦特：首先这个项目是我在闲暇时间做的，没有人给我钱，也没有占用公共资源。
但在发布这个模型讨论之后，我收到了很多反馈，有些来自老师，甚至有大学教授用这个来教授学生气候知识。世界上有很多人对托尔金的作品感兴趣，尤其是当时正赶上第二部《霍比特人》上映，借着这个机会能让很多人了解了气候和气候模型。在模型的基础上我们写了一篇论文，有很多关于气候科学、气候模型、模拟现代气候、未来气候或者古气候的内容，这样的论文可是有人看的。
我个人在做这个项目时当然很愉快，但这不是唯一的目的，重要的是引发那些本来对此不关心的人的关注。我知道有些人认为气候模型只能适用于当代气候，或者说只适用于地球。而这个中土气候模拟就展示了，一个基于科学基础的模型并不仅限于此；不是基于我们的地球，而是基于基础的科学方程。我们想要说明的，就是气候模型的普适性。
果壳网科学人：学术圈里一定有其他托尔金迷吧。你知道有什么别的基于中土世界的研究吗？
丹·伦特：我知道是有一些。比如有一篇比我们这个严肃得多的论文，从营养学角度讨论了坏人为什么老是打不过好人。论文中作者分析了中土各种居民的食谱和生活习惯，发现坏人非常缺乏维生素D来源，而好人却很充沛，因此猜测坏人是缺乏VD导致骨质疏松等相关症状，所以才打不过好人。还有一项研究计算了阿拉贡的血氧含量。
论文计算表明，如果中土的氧气含量是30%（地球历史上的最高值），阿拉贡的血氧含量就能比正常现代人类高出54%。圣盔谷一役中阿拉贡等人彻夜奋战不曾停歇，天亮时还能带领冲锋，大概就要拜高氧含量所赐吧。另一项研究则考虑了龙的碳排放。巨龙斯矛戈的体重估计在600吨左右，据此可以计算出它的新陈代谢速率；但除了日常的代谢之外，喷火也是碳的重要排放源，其中还有伴生的甲烷。
将这些因素统统一考虑之后，竟然是甲烷产生的温室效应最为明显。但即便如此，斯矛戈之死也没有对中土碳循环和大气平衡产生重大影响，因为洛汗的所有马匹释放出的甲烷就相当于几十只斯矛戈了。总之，有很多人都希望通过这样的方式来传递科学知识。
果壳网科学人：除了托尔金，你还喜欢什么其他的科幻奇幻系列？丹·伦特：我以前确实读了不少科幻奇幻。我很喜欢特里·普拉切特的《碟形世界》。他最不幸去世了。
从大气科学的角度看模拟碟形世界一定很有意思：一个圆形的扁平世界，坐落在一只巨龟之上，中央是极高的山脉。还有《沙丘》，那是一个完全沙漠化的世界，水都存在于地表之下。我觉得这个气候模型可能会与火星比较类似。很多人在讨论《权力的游戏》，我自己没有看过，但是我们研究小组的几个博士后正在捣鼓这个的模型，看看那个世界是不是真的会“凛冬将至”，将它和地球上的“新仙女木事件”相比。
还有《星球大战》系列里的星球，比如《帝国反击战》里的冰雪星球Hoth，这与地球以前经历的冷期也可能有相似之处。
果壳网科学人：像碟形世界这样的扁平世界，是不是会影响气候模型设定？很多循环都变了。
丹·伦特：那就几乎要重写模型。大部分模型设定都是基于球形世界的。说起来，托尔金的世界也有过扁平设定。托尔金的世界名为“阿尔达”，魔戒故事所在的中土只是其中的一部分。最初的阿尔达是一个扁平的圆盘星球，只有一块对称的大陆，后来历经多次战乱，大陆分裂，星球的形状也从圆盘变成了真正的球体。
果壳网科学人：阿尔达是一个地质活动非常剧烈的星球，各种陆地崩塌沉没，比如努美诺尔和贝烈瑞安德……
丹·伦特：努美诺尔沉没是中土近代史的大事件。努美诺尔大陆位处中土西方，是梵拉诸神赐给人类的礼物，但梵拉禁止人类从此继续西行踏足诸神的领土——“不死之地”瓦林诺。然而第二纪晚期，在索隆的诱惑下，努美诺尔人试图入侵瓦林诺，结果导致主神干预，瓦林诺被移出世界，阿尔达重塑为球形，努美诺尔崩毁沉没。
幸存者向东逃亡到中土大陆，建立了刚铎和亚诺两个人类王国，并和精灵结成联盟向索隆复仇，砍下了它戴有魔戒的那根手指——这就是《魔戒》电影三部曲序幕的场景。
果壳网科学人：所以现实中也有这样的变化？这样的陆地变化对气候影响大吗？丹·伦特：在我们“现实”地球的历史上，也有过这样的事件。比如3500万年前，澳洲大陆开始远离南极洲，南美洲也开始远离南极洲，这影响了南极洲周围的循环，导致了一次变冷事件。
现在的一个研究领域，就是找出其中的机制。陆地分布变化对气候有很大影响，因为洋流改变了，洋流所载的热能在全球循环的方式也就变了，大气循环也会改变。同样在中土世界也会发生类似的事。努美诺尔的沉没当然会引发连锁反应，具体情况很难预测，可以用模型做一些实验。
果壳网科学人：不过努美诺尔灾变几乎是瞬间的，而地球上的变化通常很慢。丹·伦特：确实通常来说很慢。
诚然，我们平时会说地球历史上有很多“突发的”气候事件，但往往也都是几万年尺度，这在古气候概念中是突发的，对当时的居民而言恐怕还感觉不出来。但努美诺尔灾变对于气候的影响会是立竿见影的，而我们现在正在经历一次同样快速的气候变化，我们所知的最迅猛的一次——因为温室气体排放。这种速度在地质记录中前所未见。工业革命到现在不过两百年，而今天我们大气中的二氧化碳，已经是要回溯300万年才找到同样的高度了。
而如果按照现在的预测，再过一百年，那时的二氧化碳含量就要回溯1500万年才能找到一样的浓度。以时间概念来看，人类对于气候的影响之大，在地质记录中闻所未闻。
果壳网科学人：第三纪末因为索伦和萨茹曼开启了工业革命，砍伐森林，这对于第四纪的中土气候一定会产生影响，就像我们面临的场景一样，不过规模小一些。你对第四纪的人有什么建议吗？
丹·伦特：需要了解的一点是，一旦二氧化碳被排放到大气中，就会几千年几万年持续产生影响。这也发生在我们现今地球上，排出的大部分二氧化碳会残留在大气中很长时间。因此，第四纪的人有两个选择。第一个是适应。随着二氧化碳含量增高，高气温将会融化两极冰盖、冰川，海平面开始升高，人们应该有所准备，尤其是住在海岸带的，比如灰港、安都因河口，需要建防洪设施。这就只是一种选择——适应。适应更温暖的气候，适应气候变化。
可能会出现气候难民，比如洛汗的草场可能会沙漠化，那样他们就得迁移。另一种选择是所谓地球工程，直接人为操纵改变环境。比如有一种观点是，既然排放了二氧化碳，就应该想办法将其再吸收回来。现实中我们有一些方案，但这种技术可能超出中土人民科技水平了。所以他们还是想办法适应吧。
果壳网科学人：如果我们也想参与这样的有趣的气候模型，有什么可以做的吗？
丹·伦特：我们有一个气候MSc硕士项目，涉及了气候研究的各个方面，但着重于气候模型，研究过去和未来的气候变化。现在中土的气候模型也成为了课程的一部分。我想也许将来维斯特洛或者其他虚拟星球的气候模拟都可以作为课程作业的一部分。