忽略人類行為對變暖的反饋成氣候建模瓶頸

人口增長、城鎮(zhèn)化、人口遷移和戰(zhàn)爭將是對全球氣候變化的混合響應(yīng)

在孟加拉，人們正在把一座清真寺移往安全的地方。圖片來源：Magnum

目前的地球氣候模型體現(xiàn)了物理和生物物理學(xué)過程。但地球已經(jīng)進(jìn)入新的狀態(tài)：人類也在適應(yīng)環(huán)境變化。這一重要情況必須被模擬。但僅基于簡單經(jīng)濟(jì)敘述（從溫室氣體減排到未緩和的發(fā)展）的未來氣候預(yù)測并不切實際。

面對干旱和海平面上升，人們正在修正自己的行為。英國愛丁堡大學(xué)定量地球觀測專家Paul I. Palmer和同事撰文指出，盡管全球氣候政策是有效的，并且各國正努力實現(xiàn)雄心勃勃的綠色能源生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，但在一個更溫暖世界中的社會將存在不同。人們將遷移到那些資源更豐富的地區(qū)，或停留在自己長久以來生活的地方，并逐漸陷入貧困?！叭丝谠鲩L、城鎮(zhèn)化、人口遷移和戰(zhàn)爭將是對全球氣候變化的混合響應(yīng)。”Palmer說。

研究人員指出，要了解這些事件將如何呈現(xiàn)以及哪種響應(yīng)會更加有效，地球系統(tǒng)模型需要納入人類—?dú)夂騽恿W(xué)。Palmer提到，這將是一個巨大的挑戰(zhàn)：“我們僅僅開始理解人們?nèi)绾雾憫?yīng)自己的環(huán)境。但是，忽略人類行為就像設(shè)計橋梁不計算交通一樣?！?/p>

決策決斷

模擬社會—經(jīng)濟(jì)對氣候變化的響應(yīng)，面臨兩個重要的科學(xué)挑戰(zhàn)。首先是描述人們?nèi)绾巫鳑Q策。第二是表達(dá)人類與地球系統(tǒng)的物理和生物物理組成部分的關(guān)系。

決策論接近于一個人或團(tuán)體如何基于價值、愿望、健康、不確定性和合理性作出選擇。例如，價值可能隨著年齡、財富、教育、性、文化和宗教而變化。一些人可能認(rèn)為使用核能源是避免溫室氣體排放的切實可行的方法，另一些人可能不喜歡它。諸如隨著平均氣溫上升，是遷移還是留下等選擇將受到干旱、火災(zāi)和洪水等因素的影響。結(jié)果和回報可能與生和死一樣偉大。

英國微軟研究中心計算機(jī)科學(xué)實驗室生態(tài)學(xué)家Matthew J. Smith表示，要理解潛在的模式，人們需要收集大規(guī)模的行為統(tǒng)計資料，例如，不同背景的人如何響應(yīng)氣候變化？在嚴(yán)重干旱的情況下，生活在撒哈拉以南非洲的人的行為與澳大利亞南部居民有何不同？低收入和中等收入家庭的決策又有何不同？

評估影響

一些統(tǒng)計學(xué)資料能夠從現(xiàn)存的數(shù)據(jù)庫中取得，例如，聯(lián)合國或全國人口普查編纂的健康和教育數(shù)據(jù)。社會和物理學(xué)動機(jī)測量結(jié)果能夠從社會媒體和全球定位系統(tǒng)（GPS）中獲得。2008年的一項研究發(fā)現(xiàn)，6個月里，10萬手機(jī)用戶的遠(yuǎn)距離旅行不是隨機(jī)的，能夠通過簡單的函數(shù)進(jìn)行描述。

“學(xué)習(xí)歷史能夠告訴我們未來將會如何。”Smith說，例如，公元640年~1200年，秘魯文明在濱海河谷和安第斯山脈間遷移。歷史氣候記錄和取自當(dāng)時居民骨骸的線粒體DNA序列顯示，沿海地區(qū)出現(xiàn)的干旱和洪水迫使人們遷移到山里，而當(dāng)干旱開始在新聚居地肆虐后，他們又重回海邊。

另外，研究也發(fā)現(xiàn)自1950年起，戰(zhàn)爭的更高暴發(fā)率與群體間經(jīng)歷氣候變化有關(guān)：氣溫或降水每增加一個標(biāo)準(zhǔn)偏差，戰(zhàn)爭率就會上升數(shù)個百分點(diǎn)。

研究人員表示，需要更多的調(diào)查和縱向研究找出什么是個體反應(yīng)最強(qiáng)烈的風(fēng)險以及他們實際上是如何響應(yīng)的。例如，一項針對1991年~2012年間巴基斯坦鄉(xiāng)村居民遷移意向的研究顯示，極端高溫會影響人們的選擇，但洪水卻不會。主要原因是，高溫不會像洪水救濟(jì)那樣帶來金融補(bǔ)償。

“我們必須找出哪種測量值能夠充當(dāng)反映行為廣泛性的可靠指標(biāo)?！盤almer說。例如，收入能夠成為移民、戰(zhàn)爭和生育率的有力預(yù)測因素，但是單靠收入不足以預(yù)測這些行為中的任意一個。

通常，個體無法總是作出理性或獨(dú)立的決策。人們常常依靠簡單的規(guī)則形成判斷。他們可能假定別人比自己了解得更多，因此選擇遵循社會規(guī)范。Smith表示，朋友和親屬也可能影響決策，另外，在線或社會媒體上的新聞也是信息和影響的來源。

或者，在短期內(nèi)，個人行為可能獨(dú)立和理性，但在長期里會共同破壞共享資源，正如氣候變化。人們還通?；谶^多或過少信息作出決策。例如，人們可能會在不了解未來極端降水發(fā)生概率的前提下就為洪水投保。

因此，理解個人決策如何與社會網(wǎng)絡(luò)結(jié)合產(chǎn)生宏觀行為是至關(guān)重要的。對于建模者的挑戰(zhàn)將是找出哪種社會結(jié)構(gòu)規(guī)模（政府、政黨、部落、社團(tuán)和鄰居）能最大限度發(fā)揮影響以及導(dǎo)致地域差異。

研究人員表示，一系列模型技術(shù)將十分必要。其中一個是基于智能體的方法。成千上萬的“主體”——個體的數(shù)字代理人——與諸如年齡或財富相互作用等屬性依據(jù)簡單規(guī)則進(jìn)行編碼。例如傳染病傳播的動力學(xué)等復(fù)雜群體響應(yīng)將能浮現(xiàn)。但結(jié)果取決于哪些屬性被分配，因此建模者需要確保被挑選出來的變量是現(xiàn)實中發(fā)生的特殊響應(yīng)的重要決定因素。在溫暖地區(qū)發(fā)生的一場戰(zhàn)爭，可能反映了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件的下滑，原因是作物歉收或鄰近地區(qū)的人流涌入，而并非是對高溫的物理效應(yīng)的反應(yīng)。

推理方法（例如，貝葉斯計算）將被用于發(fā)現(xiàn)哪種個體屬性對團(tuán)體行為影響最大。例如，模擬具有相似屬性個體的團(tuán)體的方法仍能產(chǎn)生意外的群體響應(yīng)，揭示陸地和海洋動物的分布對生態(tài)系統(tǒng)反差的影響。

評估狀況

Palmer等人表示，建模人類對氣候變化的響應(yīng)需要注意3個主要因素：跨學(xué)科研究、適當(dāng)?shù)挠嬎愫透拍罱Y(jié)構(gòu)以及更好的數(shù)據(jù)。

自然和社會科學(xué)家間的合作將推動物理和虛擬中心的發(fā)展。英國劍橋艾薩克·牛頓數(shù)學(xué)研究所等機(jī)構(gòu)將致力于發(fā)展人類—?dú)夂蛉丝凇Ｐ图夹g(shù)。該機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)家聚在一起解決需要多領(lǐng)域洞察力解決的問題。

研究人員還表示，學(xué)術(shù)期刊和資助機(jī)構(gòu)將需要更多地支持此類合作。政府間氣候變化專門委員會的下一份報告也應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)，通過評估不同工作組報告以理解和建模針對氣候變化的社會響應(yīng)的重要性。

“科學(xué)家需要獲得新數(shù)據(jù)庫，并鞏固現(xiàn)有的與環(huán)境變化有關(guān)的決策過程。”Smith說。結(jié)合諸多因素后，新方法還應(yīng)與傳統(tǒng)方法并肩作戰(zhàn)，以收集時空維度的數(shù)據(jù)。這些將包括通過社會媒體、調(diào)查和全球定位系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)，并需要一定的分析集合，這將對計算機(jī)學(xué)家提出一定的挑戰(zhàn)。

一個平行的問題是，如何儲存和分析大體積的多相數(shù)據(jù)。跟個體相關(guān)的大量數(shù)據(jù)（例如社會網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動模式）可能與敏感的商業(yè)或私人議題有關(guān)。認(rèn)真處理商業(yè)、政府和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的關(guān)系十分重要。

最終，Palmer和Smith撰文指出：“我們必須建立一個跨國數(shù)據(jù)收集項目，涵蓋公共部門、私人和志愿者。盡管我們在儲備森林或生物多樣性資料，我們還應(yīng)該定期評估人們是如何被氣候改變的，正如他們在改變氣候?！保◤堈拢?/strong>