Цена изменения сценариев: почему МГЭИК должна поддерживать единый словарный запас в оценках климата

Абстрактные

Сценарии, использованные в докладах Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), являются важнейшими инструментами в нашем понимании и реагировании на изменение климата, а также служат научной основой для глобальных действий по изменению климата. Они предоставляют точные с научной точки зрения, проверенные экспертами прогнозы будущих климатических условий при различных путях выбросов парниковых газов. От «SA90» (сценарий A от 1990 года) в Первом оценочном отчете (ДО1) до «Общего социально-экономического пути» (ССП) в Шестом оценочном отчете (ДО6) эти сценарии развивались по сложности и точности, отражая нашу растущую понимание климатической системы и растущая сложность методов моделирования для оказания помощи государственному и частному секторам в принятии стратегических решений, оценке рисков изменения климата и планировании адаптации. Эти сценарии необходимы для информирования политики, поскольку они предлагают ряд возможных вариантов будущего, каждый из которых соответствует конкретным предположениям о социально-экономическом развитии, технологическом прогрессе и усилиях по смягчению последствий. Описывая потенциальные последствия различных траекторий выбросов, они позволяют политикам оценить риски и компромиссы, связанные с их решениями.

Более того, сценарии помогают количественно оценить последствия изменения климата на глобальном, региональном и местном уровнях. Они предоставляют важные данные для оценки воздействия на климат, информируя стратегии адаптации и повышения устойчивости. Эти сценарии также играют ключевую роль в экономическом анализе изменения климата, помогая определить экономически эффективные стратегии смягчения последствий и направляя инвестиции в низкоуглеродное развитие и меры по адаптации к изменению климата.

В течение последних шести циклов оценки МГЭИК правила наименования и рамки для социально-экономических сценариев и сценариев выбросов изменились. Хотя эта меняющаяся терминология предназначена для использования обновленной научной информации, она создает значительную путаницу для национальных правительств и секторов, которым необходимо включать сценарии в свое планирование и политиков. Значительные проблемы возникают из-за отсутствия знаний о понимании сценариев, интерпретации и затратах на переход к оценке климатических рисков с использованием новых сценариев и наращиванию потенциала национальных и местных заинтересованных сторон, а также законодательных изменений. Изменения в словарном запасе могут создать технические, социальные, финансовые проблемы и проблемы, связанные с наращиванием потенциала. Данные прошлых оценок показали, что около 200 миллионов долларов США было потрачено на затраты на переход к отчетам МГЭИК из-за изменений в терминологии. Это может значительно способствовать укреплению потенциала стран, оценке рисков и изменениям в законодательстве и политике. МГЭИК следует использовать детализированный словарь сценариев после ДО6 и использовать согласованные термины, по крайней мере, в Седьмом докладе об оценке (ДО7) и, возможно, после циклов оценки в будущем.

Сценарий МГЭИК и словарные проблемы

МГЭИК оценивает научную литературу, чтобы регулярно предоставлять политикам всестороннюю обновленную информацию о состоянии науки об изменении климата. Ключевыми компонентами этих оценочных отчетов являются социально-экономические сценарии и сценарии выбросов, которые учитываются в прогнозах климатических моделей. Процесс разработки сценариев возглавляют независимые группы моделирования, использующие сложные климатические модели и модели комплексной оценки (IAM). В недавнем Шестом оценочном докладе МГЭИК (ДО6) основной группой моделирования сценариев был Проект взаимного сравнения моделей сценариев (ScenarioMIP), являющийся частью более крупного проекта взаимного сравнения связанных моделей (CMIP6). Теперь моделирование климата перешло к следующему этапу — CMIP7, который будет генерировать новые сценарии и прогнозы для включения в предстоящий ДО7 МГЭИК.

Анализ сценариев является важнейшим компонентом климатических оценок МГЭИК, и МГЭИК со временем расширила свой словарь сценариев, чтобы отразить достижения в научном понимании и предоставить более полные оценки. Однако правила наименования и рамки для этих сценариев менялись с каждым циклом отчета об оценке (ДО), чередуясь с SA90 на IS92, SRES, RCP, а теперь и SSP (IPCC, 2021). Хотя это обновление напоминает улучшения в сценариях, изменение терминологии увеличивает затраты на переходный период для оценки климата, изменений в политике и наращивания потенциала (Nakicenovic, 2000). В Таблице 1 обобщены сценарии МГЭИК, точность моделей, ограничения и преимущества.

Рисунок: Краткое изложение сценариев МГЭИК и эволюция моделей

Новый цикл оценки МГЭИК (ДО7) только начинается, и публикуются предложения по новым сценариям, таким как TEWA: «Мировые выбросы предотвращены», NFA: «Нет дальнейших действий», DASMT: «Отложенные действия по изменению климата и путь стабилизации отсутствуют». Цель», DAPD: «Пик и спад отсроченного действия» и IAPD: «Пик и спад немедленных действий» (Майнсхаузен, 2023 г.).

Однако, хотя эти названия могут показаться более интуитивными и удовлетворять научный спрос на различные сценарии (Meinshausen 2023), постоянный сдвиг в терминологии и сценариях в отчетах об оценках МГЭИК может привести к недоразумениям и неверным интерпретациям среди пользователей сценариев, таких как сообщество, занимающееся воздействием, финансовый сектор и климатическое обслуживание. Кроме того, это может создать проблемы с совместимостью и интеграцией данных. При переходе к технологии цифровых двойников поддержание единообразия словарного запаса также имеет решающее значение.

Мы обрисовываем здесь несколько проблем, связанных со словарем сценариев МГЭИК:

Путаница и неправильное толкование: Изменения в словаре сценариев приводят к путанице среди политиков, исследователей и широкой общественности (Парсон, 2007). Знакомые термины и понятия могут больше не соответствовать новому словарю, что приводит к неверному толкованию результатов и препятствует эффективному принятию решений. Использование таких аббревиатур, как SRES, RCP и SSP, может сбить с толку, особенно неспециалистов, пытающихся интерпретировать отчеты. Требуется время, чтобы понять, что означает каждый из них. Названия сценариев МГЭИК также могут сбивать с толку, поскольку они не всегда соответствуют тому, как люди используют язык. Например, сценарий МГЭИК A1B представляет собой сценарий, согласно которому глобальные выбросы парниковых газов будут продолжать расти на протяжении всего 21 века. Однако термин «A1B» не имеет четкого значения за пределами сообщества ученых-климатологов. Это может затруднить понимание сценария A1B для людей, не знакомых с климатологией.

Коммуникационные проблемы: Словарный запас играет решающую роль в общении и содействии общему пониманию сложных понятий. Если язык и термины изменятся, может быть сложно эффективно донести научные результаты до политиков, заинтересованных сторон и общественности, что будет препятствовать разработке обоснованной политики и действий. Такие термины, как «репрезентативные пути концентрации» или «общие социально-экономические пути», не интуитивно понятны и не легко понятны неспециалистам. Более простой язык поможет повысить ясность и понимание.

Транзакционные издержки и наращивание потенциала: Транзакционные издержки и потребности в наращивании потенциала: Изменения в терминологии сценариев не только приводят к транзакционным издержкам, но и требуют значительных ресурсов для наращивания потенциала национальных правительств и политиков (Розенберг, 2014). Это включает в себя переподготовку персонала, пересмотр руководящих принципов и корректировку политики с учетом обновленного словаря. Такие расходы могут быть значительными, отвлекая от других важных областей. Например, переход от отчета «Климатические прогнозы Великобритании за 2009 год» к UKCP18, в котором сценарии были обновлены из SRES в RCP, потребовал переподготовки государственных служащих, корректировки процессов планирования и передачи пересмотренных прогнозов заинтересованным сторонам на основе измененных сценариев. Эти транзакционные издержки привели к задержкам в реализации политики. Кроме того, внедрение новых сценариев требует эффективных коммуникационных стратегий, обеспечивающих ясность для средств массовой информации, широкой общественности и лиц, принимающих решения, знакомых со старыми сценариями, гарантируя, что они поймут и беспрепятственно примут изменения (Geden 2015).

Отсутствие последовательности: Переход от СДСВ к РТК между ДО6 (2021 г.) и ДО5 (2013 г.) и предыдущими отчетами МГЭИК в течение определенных лет представляет собой совершенно другую структуру и предположения. Это затрудняет прямое сравнение отчетов. Однако это также дает возможность исследовательскому сообществу понять ограничения и улучшения модели.

Множество сценариев: В каждом отчете используется несколько различных сценариев (например, RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0, RCP8.5). У пользователей часто возникает вопрос, какой из них использовать, какой из них более вероятен, правдоподобен или актуален (заметим, что ни одному из сценариев МГЭИК по определению не присвоила вероятность). Некоторые из сценариев (например, RCP8.5) были признаны нереалистичными даже в течение одного цикла оценки. Более того, представление о выбросах как о «обычном бизнесе» может ввести в заблуждение g (Hausfather and Peters 2020). Наличие прогнозов как на основе глобальных, так и на региональных климатических моделях усложняет терминологию и интерпретацию (см., например, Ranasinghe et al. 2021).

Стандарт данных и совместимость: Изменения в словаре сценариев приводят к несогласованности данных, используемых для машинного обучения или оценки ИИ. Модели ИИ часто полагаются на исторические данные и прогнозы, основанные на конкретных сценариях. Если словарный запас изменится, данные, используемые для обучения и оценки, могут больше не соответствовать новой терминологии, что приведет к неточным результатам и предвзятым оценкам. При переходе от RCP к новым сценариям SSP обучающие данные не будут беспрепятственно взаимодействовать и требуют предварительной обработки для преобразования входных/выходных данных в ожидаемую терминологию SSP (Eyring et al, 2016). Это может привести к ошибкам, если не будет правильно обработано при адаптации систем ИИ.

Адаптация модели: Модели ИИ обучены распознавать определенные закономерности и взаимосвязи в данных. Изменения в словарном запасе сценариев требуют переобучения или адаптации этих моделей, чтобы они правильно понимали и интерпретировали новую терминологию. Этот процесс может занять много времени, ресурсов и потребовать существенных корректировок архитектуры модели. Например, если мы разработаем более простую модель (нейронные сети) для имитации сложных моделей, сэкономив вычислительную мощность. Эти более простые модели обучаются на конкретных сценариях (например, RCP 4.5, RCP 8.5). Входные метки обучающих данных и соответствующие выходные переменные необходимо будет преобразовать, чтобы они соответствовали новому словарю сценариев SSP и обновленным выходным данным модели. Переобучения на новых размеченных данных часто бывает недостаточно, поскольку в новой структуре сценариев могут измениться модели взаимоотношений между входными и выходными данными. Это может потребовать изменения самой архитектуры нейронной сети эмулятора — корректировки количества слоев, узлов и соединений, чтобы обеспечить возможность обучения новым ассоциациям.

Трансферное обучение: Модели машинного обучения, обученные с использованием существующего словаря сценариев, могут с трудом перенести свои знания в новый словарь. Это может ограничить их способность предоставлять точные оценки или прогнозы в соответствии с новой терминологией, что приведет к необходимости инвестировать значительные ресурсы в переобучение или создание новых моделей с нуля. Шкала оценки также менялась с течением времени. Первые доклады были посвящены глобальным последствиям. Однако в более поздних отчетах упоминаются региональные и местные последствия. Это позволило провести более детальную оценку потенциальных последствий изменения климата. Однако это затрудняет сравнение оценок различных версий моделей.

Стоимость перехода: Затраты на словарь сценариев можно рассматривать как затраты на переход, и их можно рассматривать на основе наращивания потенциала, технической оценки, анализа данных, разработки политики, коммуникаций и альтернативных затрат только для связи со сценариями. Общая стоимость перехода на новый словарь показана в Таблице 2.

Таблица 2. Стоимость изменения словарного запаса при переходе

Это указывает на убедительные доказательства того, что изменение терминологии и словарного запаса влечет за собой значительные технические, финансовые затраты и затраты на изучение сценариев, в то же время обеспечивая лишь незначительные преимущества по сравнению с привязкой к инфраструктуре. Если мы рассмотрим все мировое сообщество, затраты на переходный период, связанные с изменением словарного запаса, могут оказаться больше, чем ожидалось. Включение науки о климате в политику может осуществляться целенаправленно, существенное наращивание потенциала необходимо для создания полезных научных данных, необходимых для выработки обоснованной политики на протяжении десятилетий.

Рекомендации

Затраты стран на наращивание потенциала в области климатологии и затраты на включение климатологии в политику значительны. Однако эти затраты необходимы для решения проблем изменения климата. МГЭИК должна поддерживать единообразие терминологии на протяжении всех циклов оценки. Это позволит снизить затраты на переход, связанные с изменениями словаря сценариев, и облегчит политикам и общественности понимание сценариев МГЭИК. Более того, согласованный словарный запас необходим для моделей машинного обучения и искусственного интеллекта, позволяющих эффективно обрабатывать и интерпретировать естественный язык (Miller, 2019). Такая согласованность позволяет моделям численно представлять слова, улавливать контекстуальные нюансы, управлять неточностями, ошибками и хорошо обобщать новые данные (Riedel et al., 2017).

Последовательность и стабильность: Поддержание последовательного и стабильного словаря сценариев облегчает понимание, обеспечивает преемственность оценок и способствует эффективному принятию решений. Стабильность терминологии позволяет проводить долгосрочную оценку последствий изменения климата и облегчает сравнение результатов, полученных в разные периоды и регионы. МГЭИК могла бы предоставить рекомендации или принципы для разработчиков сценариев, чтобы в будущем стремиться к более интуитивным и доступным соглашениям об именах и терминологии. Хотя это и не является обязательным, это могло бы помочь направить процесс.

Скоординированные глобальные усилия: Изменение климата — это глобальная проблема, которая требует скоординированных усилий множества заинтересованных сторон. Последовательный словарный запас облегчает сотрудничество и обмен знаниями между учеными, политиками и организациями во всем мире, повышая эффективность международных инициатив и политики, направленных на решение проблемы изменения климата и отчетности о рисках изменения климата (например, Целевая группа по раскрытию финансовой информации, связанной с климатом - TCFD или национальная правительства). Например, перед финансовым сектором стоит задача отчитываться о рисках, связанных с климатом (например, рекомендации TCFD), включая сценарий с высоким уровнем выбросов, и ему необходимо решить, какие сценарии использовать, в то время как на выбор доступны не только сценарии МГЭИК, но и сценарии. разработанные, например, Международным энергетическим агентством или Сетью по экологизации финансовой системы (NGFS). С аналогичными проблемами сталкиваются национальные правительства или государственный и частный секторы при выборе сценариев. Наличие набора общих или гармонизированных сценариев низкого, среднего и высокого уровня облегчило бы процесс принятия решений и сделало бы более прозрачным и последовательным определение того, какие экономические последствия следует ожидать в случае будущего изменения климата.

Долгосрочное планирование: Последовательный словарный запас поддерживает долгосрочное планирование со стороны правительств и других организаций. Это позволяет им разрабатывать политику, стратегии смягчения последствий и планы адаптации, которые соответствуют научным оценкам и прогнозам. Частые изменения в словарном запасе нарушают процессы планирования и вносят ненужную сложность и неопределенность.

Эффективное общение: Стабильный словарный запас способствует эффективному общению между учеными, политиками и широкой общественностью. Это гарантирует правильное понимание ключевых сообщений и выводов и помогает избежать недоразумений, которые могут помешать осуществлению действий по изменению климата. МГЭИК часто запрашивает обратную связь от ключевых групп пользователей (политиков, руководителей бизнеса и т. д.) по проблемам понимания или применения сценариев. Этот вклад мог бы послужить основой для усилий по улучшению ясности.

Чтобы способствовать более широкому пониманию общественностью, необходимы целенаправленные усилия по обеспечению прямой, ясной коммуникации и иллюстративных визуализаций, чтобы прояснить различия между сценариями в различных отчетах. В конечном счете, поддержание единообразия и точности терминологии имеет решающее значение для устранения потенциальных двусмысленностей. Решение этой проблемы остается постоянной проблемой в сфере коммуникации.

Заключение

С 1990 года МГЭИК несколько раз меняла терминологию своих сценариев, создавая проблемы для оценки изменения климата. Эти частые изменения привели к значительным затратам на переход к обновлению моделей, переподготовке пользователей и распространению новых терминов. Более того, эти изменения непреднамеренно поставили под угрозу понятность и применимость сценариев МГЭИК для политиков, заинтересованных сторон в финансовой сфере – как государственных, так и частных – и населения в целом. Чтобы снизить затраты на переход и улучшить понимание и удобство использования сценариев, МГЭИК должна поддерживать единообразный словарь сценариев на протяжении всех циклов оценки.

Укрепив терминологию после ДО6 и обеспечив неизменное использование РТК и ГосПБП, по крайней мере, до ДО7 и, возможно, в последующих циклах, МГЭИК может сместить акцент с терминологических обновлений на повышение качества и интерпретации сценариев. Введение стандартизированного набора сценариев, включающего траектории низкого, среднего и высокого уровня с единой терминологией, предоставит политикам и лидерам государственного и частного секторов более четкое понимание климатических сценариев. Это, в свою очередь, даст им возможность принимать обоснованные решения перед лицом климатических проблем.

Подтверждение:

Авторы выразили признательность Анн-Софи Стиванс из Международного научного совета (ISC) за редакционную роль.

Об авторах

Бапон Фахруддин

Зеленый климатический фонд (GCF); Председатель рабочей группы РИА, ИРДР; Стул, КОДАТА Данные TG-FAIR по СРБ, ISC.

Яна Зиллманн

Университет Гамбурга; Председатель рабочей группы РИА, ИРДР.

Фото Мик Хаупт on Unsplash

Отказ от ответственности
Информация, мнения и рекомендации, представленные в этой статье, принадлежат отдельным авторам и не обязательно отражают ценности и убеждения Международного научного совета.