忽略人类行为对变暖的反馈成气候建模瓶颈
时间:2017-12-07

  忽视人类行为反馈变暖成气候模拟瓶颈 - 新闻 - 科学网

  目前的地球气候模式反映了物理和生物物理过程,但地球进入了一个新的状态:人类也在适应环境的变化,这个重要的情况必须被模拟,但是未来的气候预测仅仅基于简单从温室气体减排到无节制的发展,经济叙述是不切实际的。

  面对干旱和海平面上升,人们正在修改自己的行为。英国爱丁堡大学定量地球观测专家Paul I. Palmer及其同事写道,尽管全球气候政策是有效的,为实现雄心勃勃的绿色能源生产和可持续发展目标做出了努力,但在温暖的世界社区会有分歧。人们会迁移到更多的资源丰富的地区,或者留在他们长期居住的地方,逐渐陷入贫困。人口增长,城市化,人口迁移和战争将是对全球气候变化的反应。帕尔默说。

  研究人员指出,要了解这些事件将如何出现,哪些反应将更加有效,地球系统模型需要与人类气候动态相结合。帕尔默提到,这将是一个巨大的挑战:我们刚刚开始了解人们如何回应他们的环境。然而,忽视人类行为就像设计桥梁而不计算交通。

  做决定

  模拟社会经济对气候变化的反应面临着两个重要的科学挑战。首先是描述人们如何做决定。其次是表达人类与地球系统物理和生物物理组成部分之间的关​​系。

  决策理论根据价值观,愿望,健康,不确定性和合理性来决定一个人或一群人如何做出选择。例如,价值可能随着年龄,财富,教育,性别,文化和宗教而变化。有人可能会认为,使用核能是避免温室气体排放的一种可行方法,而另一些人可能不喜欢。诸如平均气温上升,迁移或离开等的选择将受到诸如干旱,火灾和洪水等因素的影响。结果和奖励可能和生与死一样伟大。

  英国微软计算机科学研究实验室生态学家马修·史密斯(Matthew J. Smith)说,要了解人们需要收集大规模统计数据的行为模式,例如来自不同背景的人如何应对气候变化?生活在撒哈拉以南非洲地区的人们与在澳大利亚南部地区有什么不同呢?低收入和中等收入家庭有什么不同?

  评估影响

  一些统计信息可以从现有的数据库中获得,例如联合国汇编的卫生和教育数据或全国人口普查数据。社会和身体动机测量可以从社交媒体和全球定位系统(GPS)获得。 2008年的一项研究发现,在六个月的时间里,10万手机用户的长途旅行并不是随机的,可以用简单的函数来描述。

  学习历史可以告诉我们未来将会如何。例如,公元640至1200年间,秘鲁的文明在马里兰谷和安第斯山脉之间迁徙。历史气候记录和线粒体DNA序列时居民的骨头显示,沿海地区的干旱和洪水,迫使人们迁移到山上,当干旱开始在新的定居点开始时,他们返回到海。

  此外,研究还发现,自1950年以来,战争的高发与群体气候变化有关:每增加一个温度或降水标准差,战争速度就会提高几个百分点。

  研究人员说,需要更多的调查和纵向研究来找出什么是最有风险的个人反应,以及他们实际上如何回应。例如,从1991年到2012年对巴基斯坦农村居民意愿的研究表明,极端温度会影响人们的选择,而洪水则不会影响人们的选择,主要原因是高温并不能带来经济上的补偿。

  我们必须找出哪个衡量标准可以作为行为广度的可靠指标。帕尔默说。例如,收入可以成为移民,战争和生育的有力预测指标,但单靠收入无法预测这些因素。

  个人通常不能总是做出理性的或独立的决定。人们常常依靠简单的规则来形成判断。他们可能会认为其他人比他们知道的更多,并选择遵循社会规范。史密斯说,亲朋好友也可能影响决策,互联网或社交媒体上的新闻也是信息和影响力的来源。

  或者在短期内,个人的行为可能是独立的,理性的,但从长远来看,就像气候变化一样,会共同破坏共享资源。人们通常会根据太多或太少的信息做出决定。例如,人们可能在不知道未来极端降水的可能性的情况下确保洪水。

  因此,理解个人决定如何与社交网络相结合来产生宏观行为是至关重要的。建模者面临的挑战是找出哪种社会结构(政府,政党,部落,社区和邻居)能够最大限度地发挥其影响并导致地理差异。

  研究人员说,一系列模型技术将是必要的。其中之一是基于代理的方法。数千个主体实体的数字代理的属性以及诸如年龄或财富交互的属性按照简单的规则进行编码。复杂的人口反应,如传染病传播的动力将会出现。但是结果取决于哪些属性被分配,所以建模者需要确保被挑选的变量是实际发生的特定响应的重要决定因素。一个温暖的地区的战争可能反映出由于邻近地区的农作物歉收或涌入而造成的当地经济状况的下降,而不是对高温的物理影响的反应。

  推理方法(如贝叶斯计算)将用于找出哪些个人属性最影响群体行为。例如,模拟具有相似属性的个体的方法仍然可以产生意想不到的质量响应,这些响应揭示了陆地和海洋动物分布对生态系统对比度的影响。

  评估情况

  Palmer等人说,模拟人类对气候变化的反应需要三个关键的考虑:跨学科研究,适当的计算和概念结构,以及更好的数据。

  自然科学家和社会科学家之间的合作将推动实体和虚拟中心的发展。英国剑桥艾萨克牛顿数学研究所等机构将致力于开发人类气候人口建模技术。该机构的数学家聚在一起解决需要多学科见解的问题。

  研究人员还表示,学术期刊和资助机构将需要更多的支持这种合作。政府间气候变化专门委员会的下一份报告也应该反映通过评估不同的工作组报告来理解和模拟社会对气候变化的反应的重要性。

  科学家需要新的数据库,并整合与环境变化相关的现有决策过程。史密斯说。当结合许​​多因素时,新方法还应与传统方法一起收集关于时空维度的数据。这些将包括通过社交媒体,调查和全球定位系统收集数据,并将需要一定的分析,这将给计算机科学家带来一些挑战。

  一个平行的问题是如何存储和分析大量的异构数据。与个人相关的大量数据(如社交网络结构和锻炼模式)可能与敏感的商业或私人问题有关。认真对待商业,政府和学术机构之间的关系很重要。

  最终,Palmer和Smith写道:“我们必须建立一个涵盖公共部门,私人和志愿者的跨国数据收集项目,虽然我们正在储存森林或生物多样性信息,但我们也应该定期评估人们是如何变化的,因为他们正在改变气候。(Zhang Zhang)

  中国科学通报(2014-09-04第三版国际)

  阅读更多信息

  自然报告(英文)