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改变情景的成本:为什么IPCC应该在气候评估中保持一致的词汇

在这篇富有洞察力的文章中,受人尊敬的水文气象学家和气候风险评估员巴蓬·法赫鲁丁 (Bapon Fakhruddin) 与杰出的地质生态学家贾娜·西尔曼 (Jana Sillmann) 一起警告了 IPCC 情景术语不断变化的负面影响。 除了过渡成本之外,术语的变化也损害了此类场景在政策设置中的应用。

抽象

政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 报告中使用的情景是我们理解和应对气候变化的重要工具,也是全球气候行动的科学基础。 它们对不同温室气体排放途径下的未来气候条件提供了科学严谨、经过同行评审的预测。 从第一次评估报告(AR90)中的“SA1990”(1年的情景A)到第六次评估报告(AR6)中的共享社会经济路径(SSP),这些情景在复杂性和精确性上不断演变,反映出我们不断增长的社会经济路径。对气候系统的了解以及日益复杂的建模技术,以协助公共和私营部门进行战略决策、气候变化风险评估和适应规划。 这些情景对于为政策提供信息至关重要,因为它们提供了一系列可能的未来,每种情景都对应于有关社会经济发展、技术进步和缓解努力的具体假设。 通过概述不同排放轨迹的潜在后果,决策者能够评估与其决策相关的风险和权衡。

此外,情景有助于量化气候变化在全球、区域和地方层面的影响。 它们为气候影响评估提供重要数据,为适应和复原力建设战略提供信息。 这些情景在气候变化的经济分析中也发挥着关键作用,有助于确定具有成本效益的缓解策略,并指导对低碳发展和气候变化适应措施的投资。

在过去的六个 IPCC 评估周期中,社会经济和排放情景的命名惯例和框架发生了变化。 虽然旨在利用最新的科学信息,但这种不断变化的术语给各国政府以及需要将情景纳入规划和政策制定者的部门带来了极大的混乱。 由于缺乏对使用新情景进行气候风险评估的情景理解、解释和过渡成本的了解以及国家和地方利益相关者的能力建设以及立法变化,因此遇到了重大挑战。 词汇的变化可能会带来技术、社会、财务和能力建设方面的挑战。 过去评估的证据显示,由于术语变化,IPCC 报告中的过渡成本花费了约 200 亿美元。 这可能会极大地促进各国的能力建设、风险评估以及立法和政策的改变。 IPCC 应在 AR6 之后使用细致入微的情景词汇,并至少在第七次评估报告(AR7)以及未来可能的后续评估周期中使用一致的术语。


IPCC 情景和词汇挑战

IPCC 评估科学文献,为政策制定者提供有关气候变化科学状况的定期全面更新。 这些评估报告的关键组成部分是纳入气候模型预测的社会经济和排放情景。 情景开发过程由运行复杂气候和综合评估模型 (IAM) 的独立建模小组领导。 对于最近的 IPCC 第六次评估报告 (AR6),核心情景建模小组是情景模型比较项目 (ScenarioMIP),它是更大的耦合模型比较项目 (CMIP6) 的一部分。 现在,气候建模已进入下一阶段 CMIP7,该阶段将生成新的情景和预测,以输入即将到来的 IPCC AR7。

情景分析是 IPCC 气候评估的重要组成部分,随着时间的推移,IPCC 不断发展其情景词汇,以反映科学认识的进步并提供更全面的评估。 然而,这些场景的命名约定和框架随着每个评估报告 (AR) 周期的变化而变化,从 SA90 到 IS92、SRES、RCP 和现在的 SSP(IPCC,2021)。 虽然这种更新类似于情景的改进,但词汇的变化增加了气候评估、政策变化和能力建设的过渡成本(Nakicenovic,2000)。 表 1 总结了 IPCC 情景、模型准确性、局限性和优点。

图:IPCC场景和模型演进总结

 新的IPCC评估周期(AR7)刚刚开始,新情景的提案正在发布,例如TEWA:“避免的排放世界”,NFA:“没有进一步行动”,DASMT:“延迟的气候行动和稳定路径缺失”目标”、DAPD:“延迟行动峰值和下降”和 IAPD:“立即行动峰值和下降”(迈因斯豪森,2023).

然而,虽然这些名称可能看起来更直观,并满足不同情景的科学需求(Meinshausen 2023),但 IPCC 评估报告中术语和情景的不断变化可能会导致情景用户之间的误解和曲解,例如影响社区、金融部门和气候服务。 此外,它还可能带来数据兼容性和集成方面的挑战。 在向数字孪生技术的转变中,保持词汇一致性也至关重要。

我们在此概述了 IPCC 情景词汇的几个挑战:

混乱和误解: 情景词汇的变化导致政策制定者、研究人员和公众的困惑(Parson,2007)。 熟悉的术语和概念可能不再与新词汇保持一致,从而导致对研究结果的误解并阻碍有效的决策。 SRES、RCP 和 SSP 等首字母缩略词的使用可能会令人困惑,尤其是对于试图解释报告的非专家而言。 了解每一个代表什么需要时间。 IPCC 的场景名称也可能令人困惑,因为它们并不总是与人们使用语言的方式一致。 例如,IPCC的A1B情景是全球温室气体排放在整个21世纪持续增加的情景。 然而,“A1B”一词在气候科学界之外并没有明确的含义。 这可能会让不熟悉气候科学的人难以理解 A1B 情景。

沟通挑战: 词汇在交流和促进对复杂概念的共同理解方面发挥着至关重要的作用。 如果语言和术语发生变化,向政策制定者、利益相关者和公众有效传达科学发现可能会具有挑战性,从而阻碍明智的政策和行动的制定。 “代表性集中路径”或“共享社会经济路径”等术语对于非专家来说并不直观或容易理解。 更简单的语言将有助于提高清晰度和理解力。

交易成本和能力建设: 交易成本和能力建设需求:情景术语的改变不仅会导致交易成本,而且还需要各国政府和政策制定者为能力建设提供大量资源(Rozenberg,2014)。 这包括人员再培训、修订指导方针以及根据更新的词汇重新调整政策。 此类费用可能很大,会影响其他重要领域。 例如,从 2009 年英国气候预测报告到 UKCP18 的过渡(将情景从 SRES 更新为 RCP),需要对公务员进行再培训、调整规划流程以及根据改变的情景向利益相关者传达修订后的预测。 这些交易成本导致政策实施延迟。 此外,引入新场景需要有效的沟通策略,以确保熟悉旧场景的媒体、公众和决策者能够清楚地了解并确保他们无缝地掌握和采用这些变化(Geden 2015)。

缺乏一致性:AR6(2021)和 AR5(2013)之间从 SRES 到 RCP 的转变以及某些年份内 IPCC 之前的报告代表了完全不同的框架和假设。 这使得跨报告的直接比较变得困难。 然而,它也为研究界提供了了解模型局限性和改进的机会。

场景无数: 每个报告中都使用了多种不同的场景(例如RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5)。 对于用户来说,经常出现的问题是使用哪一个,哪一个更有可能、更合理或相关(注意,根据定义,IPCC 没有为任何场景分配概率)。 有些情景(例如,RCP8.5)甚至在一个评估周期内就被认为是不切实际的。 此外,将排放定义为“一切照旧”的叙述可能会产生误导(Hausfather 和 Peters 2020,。根据全球和区域气候模型进行预测会进一步增加术语和解释的复杂性(例如参见 Ranasinghe 等人,2021)。

数据标准和互操作性:场景词汇的变化会导致机器学习或AI评估所使用的数据不一致。 人工智能模型通常依赖于历史数据和基于特定场景的预测。 如果词汇发生变化,用于培训和评估的数据可能不再与新术语保持一致,从而导致结果不准确和评估有偏差。 从 RCP 更改为新的 SSP 场景训练数据将无法无缝互操作,并且需要进行预处理以将输入/输出转换为预期的 SSP 术语(Eyring 等人,2016)。 如果在调整人工智能系统时处理不当,这可能会导致错误。

机型适配: 人工智能模型经过训练可以识别数据中的特定模式和关系。 场景词汇的变化需要重新训练或调整这些模型,以确保它们正确理解和解释新术语。 此过程可能非常耗时、占用资源,并且可能需要对模型架构进行大量调整。 例如,如果我们开发一个更简单的模型(神经网络)来模仿复杂的模型,从而节省计算能力。 这些更简单的模型是在特定场景(例如 RCP 4.5、RCP 8.5)上进行训练的。 训练数据的输入标签和相应的输出变量需要进行转换,以匹配新的 SSP 场景词汇和更新的模型输出。 对新标记数据进行再训练通常是不够的,因为输入和输出之间的关系模式可能在新的场景框架中发生了变化。 这可能需要改变模拟器神经网络架构本身——调整层数、节点数、连接数以能够学习新的关联。

迁移学习: 使用现有场景词汇训练的机器学习模型可能很难将其知识转移到新词汇中。 这可能会限制他们在新术语下提供准确评估或预测的能力,因此有必要投入大量资源来重新训练或从头开始构建新模型。 评估的规模也随着时间的推移而发生变化。 早期报告重点关注全球影响。 然而,最近的报告包括了区域和地方影响。 这使得能够对气候变化的潜在影响进行更详细的评估。 然而,这使得比较不同版本模型的评估变得困难。

过渡成本:  情景词汇成本可以被视为过渡成本,并且可以基于能力建设、技术评估、数据分析、政策制定、沟通和仅与情景相关的机会成本来看待。 向新词汇的总体转换成本如表 2 所示。

表 2:词汇变化的过渡成本

这表明强有力的证据表明,改变术语、词汇会带来大量的技术、财务和场景学习成本,而与框架锁定相比仅提供边际效益。 如果我们考虑整个全球社会,应用词汇变化的过渡成本可能会超出预期。 将气候科学纳入政策可以有针对性地进行,大量的能力建设对于产生几十年来制定知情政策所需的可用科学至关重要。

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各国气候科学能力建设的成本以及将气候科学纳入政策的成本是巨大的。 然而,这些成本对于应对气候变化的挑战是必要的。 IPCC 应在整个评估周期中保持术语的一致性。 这将减少与情景词汇变化相关的过渡成本,并使政策制定者和公众更容易理解 IPCC 的情景。 此外,一致的词汇对于机器学习和人工智能模型有效处理和解释自然语言至关重要(Miller,2019)。 这种一致性使模型能够以数字方式表示单词、掌握上下文的细微差别、管理差异和错误,并很好地推广到新的输入(Riedel 等人,2017)。

一致性和稳定性: 保持一致和稳定的场景词汇可以更容易理解,确保评估的连续性,并促进有效的决策。 术语的稳定性有助于对气候变化影响进行长期评估,并有利于不同时期和地区结果的比较。 IPCC 可以为场景开发人员提供指导或原则,以实现未来更直观、更易于理解的命名约定和术语。 虽然不具有约束力,但这可以帮助引导这一过程。

全球协调努力: 气候变化是一项全球性挑战,需要多个利益相关方协调努力。 一致的词汇有助于世界各地科学家、政策制定者和组织之间的合作和知识共享,提高旨在应对气候变化和报告气候变化风险的国际倡议和政策的有效性(例如,气候相关财务披露工作组 - TCFD 或国家政府)。 例如,金融部门面临着报告气候相关风险(例如TCFD的建议)(包括高排放情景)的挑战,需要决定使用哪些情景,而不仅有IPCC情景可供选择,还有多种情景可供选择例如,由国际能源署或绿色金融体系网络 (NGFS) 开发。 各国政府或公共和私营部门在情景选择方面也遇到了类似的挑战。 拥有一套共同或协调的低、中、高端情景将有助于决策,并使未来气候变化下预期的经济影响更加透明和一致。

长期规划: 一致的词汇支持政府和其他实体的长期规划。 它使他们能够制定与科学评估和预测相一致的政策、缓解战略和适应计划。 词汇的频繁变化会扰乱规划过程并引入不必要的复杂性和不确定性。

有效沟通: 稳定的词汇可以增强科学家、政策制定者和公众之间的有效沟通。 它确保关键信息和调查结果得到准确理解,并有助于避免可能阻碍气候变化行动实施的误解。 IPCC 经常邀请关键用户群体(政策制定者、商业领袖等)就理解或应用场景的挑战提供反馈。 这一意见可以为提高清晰度的努力提供信息。

为了促进更广泛的公众理解,致力于直接、清晰的沟通和说明性可视化对于澄清各种报告中场景之间的区别至关重要。 最终,保持术语的一致性和准确性对于避免潜在的歧义至关重要。 解决这个问题仍然是沟通中持续存在的挑战。

结论

自 1990 年以来,IPCC 多次更改其情景术语,给气候变化评估带来了挑战。 这些频繁的变化导致了更新模型、重新培训用户和传达新术语的巨大转换成本。 此外,这些变化无意中损害了政策制定者、金融领域利益相关者(公共和私人)以及广大民众对 IPCC 情景的理解性和适用性。 为了降低这些过渡成本并提高对情景的理解和可用性,IPCC 应在整个评估周期中保持一致的情景词汇。

通过巩固 AR6 后的术语并确保至少在 AR7 之前以及可能在后续周期中坚定不移地使用 RCP 和 SSP,IPCC 可以将其重点从术语更新转向情景质量和解释的增强。 建立一套标准化的情景,涵盖具有统一术语的低、中、高端轨迹,将使公共和私营部门的政策制定者和领导人能够更清楚地掌握气候情景。 反过来,这将使他们能够在面对气候挑战时做出明智的决定。


鸣谢:

作者感谢国际科学理事会 (ISC) 的 Anne-Sophie STEVANCE 担任编辑审查职务。


关于作者

巴蓬·法赫鲁丁

巴蓬·法赫鲁丁

绿色气候基金(GCF); RIA 工作组主席, 税务局; 椅子, 数据 DRR、ISC 的 TG-FAIR 数据。

贾娜·西尔曼

汉堡大学; RIA 工作组主席, 税务局.


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照片由 米克·豪普特 on Unsplash


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