忽略人类行为对变暖的反馈成气候建模瓶颈

人口增长、城市化、人口迁移和战争将是对全球气候变化的混合反应。

在孟加拉国，人们正在将一座*转移到一个安全的地方。来源:马格南

当前的地球气候模型反映了物理和生物物理过程。但是地球已经进入了一个新的状态:人类也在适应环境的变化。必须模拟这种重要的情况。然而，基于简单的经济描述来预测未来气候是不现实的(从温室气体减排到有增无减的发展)。

面对干旱和海平面上升，人们正在改变他们的行为。英国爱丁堡大学的定量地球观测专家保罗·帕尔默及其同事写道，尽管全球气候政策是有效的，各国都在努力实现雄心勃勃的绿色能源生产和可持续发展目标，但在一个更加温暖的世界里，社会将会有所不同。人们将迁移到资源更丰富的地区，或者在他们已经生活了很长时间的地方，并逐渐陷入贫困。"人口增长、城市化、人口迁移和战争将是对全球气候变化的混合反应."帕默说。

研究人员指出，为了了解这些事件将如何呈现，以及哪些反应将更有效，地球系统模型需要纳入人类气候动力学。帕尔默提到这将是一个巨大的挑战:“我们刚刚开始理解人们如何应对他们的环境。然而，忽视人的行为就像设计一座桥而不计算交通量。”

决策

模拟对气候变化的社会经济反应面临两个重要的科学挑战。第一是描述人们如何做决定。第二是表达人类与地球系统的物理和生物物理组成部分之间的关系。

决策理论接近于一个人或群体如何基于价值、愿望、健康、不确定性和理性做出选择。例如，价值观可能因年龄、财富、教育、性别、文化和宗教而异。有些人可能认为使用核能是避免温室气体排放的一种切实可行的方法，而其他人可能不喜欢它。随着平均气温的上升，选择搬家还是留下将受到干旱、火灾和洪水等因素的影响。结果和回报可能和生与死一样重要。

英国微软研究中心计算机科学实验室的生态学家马修·史密斯说，为了理解潜在的模式，人们需要收集大规模的行为统计数据，比如不同背景的人如何应对气候变化。在严重干旱的情况下，生活在撒哈拉以南非洲的人们与澳大利亚南部的居民有何不同？低收入和中等收入家庭的决策有什么不同？

评估影响

一些统计数据可以从现有的数据库中获得，例如由联合国或全国人口普查汇编的健康和教育数据。社交和身体动机测量可以从社交媒体和全球定位系统获得。2008年的一项研究发现，10万手机用户在6个月内的长途旅行不是随机的，可以用一个简单的函数来描述。

"学习历史可以告诉我们未来会发生什么。"史密斯说，例如，从公元640年到1200年，秘鲁文明在沿海山谷和安第斯山脉之间迁移。历史气候记录和从当时居民骨骼中提取的线粒体DNA序列显示，沿海地区的干旱和洪水迫使人们迁移到山区，当干旱开始对新的定居点造成破坏时，他们回到了海边。

此外，研究还发现，自1950年以来，战争爆发率较高与群体经历的气候变化有关:对于温度或降水的每一个标准偏差，战争率都会上升几个百分点。

研究人员表示，需要更多的调查和纵向研究来找出个体最强烈反应的风险是什么，以及他们实际上是如何反应的。例如，一项关于1991年至2012年巴基斯坦农村居民移民意向的研究表明，极端高温会影响人们的选择，但洪水不会。主要原因是高温不会像洪水救济那样带来经济补偿。

"我们必须找出哪种测量方法可以作为广泛行为的可靠指标。"帕默说。例如，收入可以成为移民、战争和生育的有力预测因素，但仅靠收入无法预测这些行为。

一般来说，个人不能总是做出理性或独立的决定。人们通常依靠简单的规则来形成判断。他们可能认为别人比自己知道得更多，因此选择遵循社会规范。史密斯说，朋友和亲戚也可能影响决策。此外，在线或社交媒体上的新闻也是信息和影响力的来源。

或者，从短期来看，个人行为可能是独立和理性的，但从长期来看，它们会共同破坏共享资源，就像气候变化一样。人们通常也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概率的情况下投保洪水。

因此，理解个人决策如何与社交网络相结合以产生宏观行为是非常重要的。建模者面临的挑战是找出哪个社会结构尺度(*、政党、部落、社区和邻居)能够发挥最大影响并导致地区差异。

研究人员表示，一系列建模技术是必要的。其中之一是基于代理的方法。成千上万的“主体”——个人数字代理——与年龄或财富等属性相互作用，并根据简单的规则进行编码。将出现复杂的群体反应，如传染病传播的动态。然而，结果取决于分配了哪些属性，因此建模者需要确保所选变量是现实中发生的特殊响应的重要决定因素。温暖地区的战争可能反映了当地经济状况的下降，这是因为农作物歉收或来自邻近地区的人口涌入，而不是对高温物理效应的反应。

推理方法(如贝叶斯计算)将用于发现哪个个体属性对群体行为影响最大。例如，模拟具有相似属性的群体的方法仍然可以产生意想不到的群体反应，揭示陆地和海洋动物的分布对生态系统对比的影响。

评估状态

帕尔默等人说，模拟人类对气候变化的反应需要关注三个主要因素: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促进物理和虚拟中心的发展。英国剑桥的艾萨克·牛顿数学研究所等机构将致力于人类气候人口模型技术的发展。来自这个组织的数学家聚集在一起解决需要多领域洞察力的问题。

研究人员还表示，学术期刊和资助机构将需要更多的支持来进行这种合作。*间气候变化专门委员会的下一份报告还应通过评估不同工作组的报告，反映理解和模拟社会应对气候变化的重要性。

“科学家需要获得新的数据库，并整合与环境变化相关的现有决策过程。”史密斯说。在综合多种因素后，新方法还应该与传统方法并肩作战，在时空维度上收集数据。这些将包括通过社交媒体、调查和全球定位系统收集数据，并需要一定的分析，这将对计算机科学家构成一定的挑战。

一个并行的问题是如何存储和分析大量的多相数据。大量与个人相关的数据(如社交网络结构和移动模式)可能与敏感的业务或私人问题有关。认真处理企业、*和学术机构之间的关系非常重要。

最后，帕尔默和史密斯写道:“我们必须建立一个跨国数据收集项目，涵盖公共部门、私人和志愿者。尽管我们正在存储森林或生物多样性数据，但我们也应该定期评估气候如何改变人们，就像他们正在改变气候一样。”(张张)

中国科学新闻(2014-09-04第三版国际版)

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