忽略人類行為對(duì)變暖的反饋成氣候建模瓶頸

人口增長(zhǎng)、城鎮(zhèn)化、人口遷移和戰(zhàn)爭(zhēng)將是對(duì)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(lái)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(guò)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(jiǎn)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(lái)氣候預(yù)測(cè)并不切實(shí)際。

面對(duì)干旱和海平面上升，人們正在修正自己的行為。英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)定量地球觀測(cè)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(guó)正努力實(shí)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(gè)更溫暖世界中的社會(huì)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(zhǎng)久以來(lái)生活的地方，并逐漸陷入貧困?！叭丝谠鲩L(zhǎng)、城鎮(zhèn)化、人口遷移和戰(zhàn)爭(zhēng)將是對(duì)全球氣候變化的混合響應(yīng)?！盤(pán)almer說(shuō)。

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(huì)更加有效，地球系統(tǒng)模型需要納入人類—?dú)夂騽?dòng)力學(xué)。Palmer提到，這將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)：“我們僅僅開(kāi)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(jì)橋梁不計(jì)算交通一樣?！?/p>

決策決斷

模擬社會(huì)—經(jīng)濟(jì)對(duì)氣候變化的響應(yīng)，面臨兩個(gè)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(gè)人或團(tuán)體如何基于價(jià)值、愿望、健康、不確定性和合理性作出選擇。例如，價(jià)值可能隨著年齡、財(cái)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(shí)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(bào)可能與生和死一樣偉大。

英國(guó)微軟研究中心計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jì)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(píng)估影響

一些統(tǒng)計(jì)學(xué)資料能夠從現(xiàn)存的數(shù)據(jù)庫(kù)中取得，例如，聯(lián)合國(guó)或全國(guó)人口普查編纂的健康和教育數(shù)據(jù)。社會(huì)和物理學(xué)動(dòng)機(jī)測(cè)量結(jié)果能夠從社會(huì)媒體和全球定位系統(tǒng)（GPS）中獲得。2008年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，6個(gè)月里，10萬(wàn)手機(jī)用戶的遠(yuǎn)距離旅行不是隨機(jī)的，能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的函數(shù)進(jìn)行描述。

“學(xué)習(xí)歷史能夠告訴我們未來(lái)將會(huì)如何?！盨mith說(shuō)，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(shí)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(kāi)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(zhēng)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差，戰(zhàn)爭(zhēng)率就會(huì)上升數(shù)個(gè)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(gè)體反應(yīng)最強(qiáng)烈的風(fēng)險(xiǎn)以及他們實(shí)際上是如何響應(yīng)的。例如，一項(xiàng)針對(duì)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(huì)影響人們的選擇，但洪水卻不會(huì)。主要原因是，高溫不會(huì)像洪水救濟(jì)那樣帶來(lái)金融補(bǔ)償。

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

通常，個(gè)體無(wú)法總是作出理性或獨(dú)立的決策。人們常常依靠簡(jiǎn)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(huì)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(huì)媒體上的新聞也是信息和影響的來(lái)源。

或者，在短期內(nèi)，個(gè)人行為可能獨(dú)立和理性，但在長(zhǎng)期里會(huì)共同破壞共享資源，正如氣候變化。人們還通常基于過(guò)多或過(guò)少信息作出決策。例如，人們可能會(huì)在不了解未來(lái)極端降水發(fā)生概率的前提下就為洪水投保。

因此，理解個(gè)人決策如何與社會(huì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合產(chǎn)生宏觀行為是至關(guān)重要的。對(duì)于建模者的挑戰(zhàn)將是找出哪種社會(huì)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(gè)是基于智能體的方法。成千上萬(wàn)的“主體”——個(gè)體的數(shù)字代理人——與諸如年齡或財(cái)富相互作用等屬性依據(jù)簡(jiǎn)單規(guī)則進(jìn)行編碼。例如傳染病傳播的動(dòng)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(lái)的變量是現(xiàn)實(shí)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(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，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(duì)高溫的物理效應(yīng)的反應(yīng)。

推理方法（例如，貝葉斯計(jì)算）將被用于發(fā)現(xiàn)哪種個(gè)體屬性對(duì)團(tuán)體行為影響最大。例如，模擬具有相似屬性個(gè)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(dòng)物的分布對(duì)生態(tài)系統(tǒng)反差的影響。

評(píng)估狀況

Palmer等人表示，建模人類對(duì)氣候變化的響應(yīng)需要注意3個(gè)主要因素：跨學(xué)科研究、適當(dāng)?shù)挠?jì)算和概念結(jié)構(gòu)以及更好的數(shù)據(jù)。

自然和社會(huì)科學(xué)家間的合作將推動(dòng)物理和虛擬中心的發(fā)展。英國(guó)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(wèn)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(mén)委員會(huì)的下一份報(bào)告也應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)，通過(guò)評(píng)估不同工作組報(bào)告以理解和建模針對(duì)氣候變化的社會(huì)響應(yīng)的重要性。

“科學(xué)家需要獲得新數(shù)據(jù)庫(kù)，并鞏固現(xiàn)有的與環(huán)境變化有關(guān)的決策過(guò)程?！盨mith說(shuō)。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(shí)空維度的數(shù)據(jù)。這些將包括通過(guò)社會(huì)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(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)家提出一定的挑戰(zhàn)。

一個(gè)平行的問(wèn)題是，如何儲(chǔ)存和分析大體積的多相數(shù)據(jù)。跟個(gè)體相關(guān)的大量數(shù)據(jù)（例如社會(huì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)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(gè)跨國(guó)數(shù)據(jù)收集項(xiàng)目，涵蓋公共部門(mén)、私人和志愿者。盡管我們?cè)趦?chǔ)備森林或生物多樣性資料，我們還應(yīng)該定期評(píng)估人們是如何被氣候改變的，正如他們?cè)诟淖儦夂?strong>?！保◤堈拢?/strong>