作者:张晴丹 来源:中国科学报 发布时间:2024/3/15 11:48:46
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三个顶尖团队的一次科学碰撞

 

近几年,极端热浪席卷了多个国家和地区,全球变暖仍在继续,有研究认为未来将面临更多更强烈的热浪挑战。

随着全球价值链的协作日益紧密,受极端热浪事件影响地区产生的经济损失将通过供应链扩散到其他经济体,进而影响全球能源供应、产品生产及粮食安全。早在五年前,清华大学地球系统科学系教授关大博就萌生了跨学科研究并量化极端热浪事件造成经济损失的想法。

关大博带领团队与美国加州大学欧文分校、英国伦敦国王学院合作,用了三年时间付诸实践,打破学科壁垒,成功构建“气候-健康-经济”交叉学科灾害足迹模型,在网格尺度对气候变化下的全球热浪健康风险及经济损失进行了评估。3月14日,相关研究成果发表于《自然》。

这项研究为我国开展气候适应和风险防控提供了决策参考,也为全球开展靶向性、协同性气候治理提供了科学依据。

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关大博团队     受访者供图

艰难的学科交叉合作

三年前的夏天,我国多个城市经历着极端热浪的困扰,关大博的家乡——有“避暑天堂”之称的哈尔滨也未能幸免。那一年的极端热浪给他留下了深刻的烙印,长期致力于研究气候变化的他,把目光聚焦到极端热浪所带来的影响上。

随着全球变暖,气候灾害的类型逐渐增多,关大博锁定这个“主角”还有一个很重要的因素。“台风、洪水等气候灾害已经有较多相关研究,但极端热浪鲜少有人关注,尤其是热浪对经济系统的影响还隐藏在背后,并未外显,容易被忽略。”这篇论文的通讯作者关大博在接受《中国科学报》采访时说。

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关大博   受访者供图

在极端高温的“烘烤”下,会对人体健康产生不利影响,比如中暑晕厥、扰乱睡眠、慢性肾病、诱发心脏病等,严重的甚至导致死亡。而且,劳动者在高温环境下的出勤率和工作效率也会受到影响,降低其有效工作时长和生产率。

“如果能量化相关经济损失,对于健康福祉、体面工作、经济增长、消除贫困等多重可持续发展目标的实现具有重大意义。”关大博与其博士生孙艺达进行了沟通交流,并勾起了他浓厚的兴趣。

然而,这几乎是一项难以完成的任务。

因为这一次他们需要开展多学科的交叉融合,这在以往的研究中从未尝试过。“简单来说,这是一个地球系统科学与社会经济相耦合的工作,挑战巨大。”关大博说。

清华大学地球系统科学系承担着全球地学领域开发大型地球系统模式这样一个攻坚任务,“气候变化的模拟是我们系的强项,但是未来气候参数模拟出来后,到底对人类健康或者经济产生多大影响,这已困扰学术界多年。”这篇论文共同第一作者孙艺达在接受《中国科学报》采访时表示。

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关大博(左)指导学生,右为孙艺达      受访者供图

而美国加州大学欧文分校的研究团队是在全球环境健康研究领域最有名的团队之一,他们恰好擅长基于实证数据研究气候参数对于健康的影响。再加上英国伦敦国王学院助理教授王道平团队擅长做对全球贸易影响的研究,三个顶尖团队齐聚取长补短,一拍即合,开启了合作之路。

“这是一条很艰难且未知的路,气候模型要与健康模型、经济模型完美链接,我们付出了很多努力,三个领域的团队从未间断沟通,前前后后历时三年多,才最终打通各个模型间的‘墙’,呈现出完整的链条。”孙艺达表示。

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关大博团队与外国团队交流模型开发     受访者供图

审稿遭遇“窘境”

手握多篇《自然》和其子刊论文的关大博,已经对投稿流程驾轻就熟,但这次没料到遭遇了投稿“窘境”。

这是一篇集合“气候系统模型、经济环境健康模型和全球贸易模型”这三大全球模型的研究文章,经多位合著者辛辛苦苦打磨好,信心百倍地投给《自然》,却未及时收到审稿意见。

后来与编辑沟通后才得知,他们一直苦于寻不到“适合”的审稿人。因为,在学术界,要同时懂气候系统、经济和环境健康的研究者,可谓是凤毛麟角。

但《自然》编辑团队对这项研究很是看好,文章不能一直被搁置,编辑便分别找了这三个领域的科学家,为了科学的严谨性,又额外增加两位专门做交叉模型的专家,来做这篇文章的审稿人。

五位完全来自不同领域的审稿人,注定了投稿过程会很曲折。投稿周期非常长,几位作者内心经受着不同程度的煎熬。

“有一次,审稿人甚至提出让我们去对这个模型做一个高精度的长期验证,我和道平师兄都想放弃了,要不赶紧换个期刊算了,因为这个工作量实在太大,几乎难以完成。”彼时,孙艺达有些沮丧,还去找导师关大博苦诉了一番。

合作团队一起开了场研讨会,讨论文章的去向问题。而最终,对于科学问题追根究底的精神让他们重燃斗志。

“既然审稿人提了这个问题,不管这个文章能不能发表,出于我们开发的模型能否真正服务国家发展,为全球气候治理作出贡献的角度,我们也有动力把模型做得更精准。”孙艺达表示。

在此前,三个领域的团队都未做过相关验证的工作。在收集了上千条数据后,与模型的结果作比对,研究团队用半年时间专门完成了模型的验证。

团队在回答问题时所展示出的详细程度和严谨的工作给审稿人留下了深刻的印象。审稿人在第二轮审稿意见的字里行间里,流露出喜悦与赞赏,并表示“做得很好!”

“一个好的研究,不仅能对当下发展提供很多重要信息,为政策决策作出重要贡献之外,还有一个很重要的方面就是引领新的研究领域和方向。”王道平在接受《中国科学报》采访时说。

最终,这篇诚意满满的文章以正文5000多字、附件100多页、30来张表、12个图的体量,在历经投稿一年半时间后发表。

准确定量,科学“开药方”

通过所构建的“气候-健康-经济”交叉学科灾害足迹模型,研究团队有了重大发现。

研究从劳动健康、经济产业链等多重角度揭示了气候变暖经济成本将呈现指数增长的趋势。

“未来极端天气的经济影响是惊人的,地球每升温一度都会造成数万亿元的经济损失。没有任何国家对气候变化是免疫的,当考虑到对全球供应链的影响时,不同地区都面临着严重的经济风险。”关大博说。

其中,热带地区中小型发展中经济体的经济损失最为严重。而供应链中断的影响则更为广泛,对中国和美国等制造业大国的冲击显著,导致其经济损失分别上升约2.7%和1.8%。

由于气候环境、人口动态、产业经济结构和国际贸易格局等多重因素的复杂影响,各国的气候经济损失敏感性存在显著差异,而且大部分迅速上升的经济损失将由发展中国家承担。

例如,非洲的温室气体排放占全球比例不到5%,但包括卢旺达、赞比亚在内的六个国家在本世纪中叶的经济损失将排在全球前10位。在健康损失方面,安哥拉和卢旺达等国的GDP损失超过5%。

值得注意的是,极端热浪的负面影响往往呈现复杂、隐蔽特征且在全球供应链中循环迭代传导,在以往研究中难以准确定量。“本研究所开发的气候灾害足迹模型通过产业链溯源追踪方法,揭示了全球极端热浪导致健康损失的级联效应,强调了全球合作减缓并适应气候变化的必要性。”孙艺达说。

大家都在同一个地球,每个国家都会受到气候变化直接或间接效应的影响。我们所做的研究,不仅对我国,也对全球都有所裨益。”论文合作者之一、清华大学地球系统科学系教授卢麾告诉《中国科学报》。

了解哪些国家和行业最脆弱,对于制定有效和有针对性的适应战略至关重要。关大博建议,从全球价值链视角出发建立气候变化损失损害基金,并对于关键脆弱性节点的气候韧性提供针对性和靶向性的技术支持,将带来全球尺度的正向经济收益。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-024-07147-z

 
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