導語
聖塔菲研究所的跨學科小組近期在PNAS上發表論文「Future of the human climate niche」（人類未來的氣候生態位），預言如果按照當今的碳排放軌跡，未來50年間，會有35億人的生存由於全球變暖而受到嚴重威脅。近年來，針對全球變暖相關的報導越來越密集地登上新聞頭條，越來越多人切身體會到全球變暖的影響，這篇論文的觀點，需要得到儘可能廣泛的傳播，因為問題比想像中嚴重得多。
論文題目：
Future of the human climate niche
論文地址：
https://www.pnas.org/content/early/2020/04/28/1910114117
適合人類的生存環境正在消失
自人類登上歷史舞臺，就一直生活在氣溫、溼度相對適宜的地區。探尋歷史上所留下來的人類足跡，他們大都生活在年均氣溫為11°C-15°C的區域。例如北京的全年平均氣溫在11°C-13°C之間，上海在18.5°C左右。近些年來，隨著氣候變暖，年均氣溫15°C這樣的描述已經出現在避暑勝地的宣傳詞中。
圖1：當前全球不同區域全年平均氣溫熱圖
圖中黑色的部分，是目前年平均氣溫超過29°C且被認為是不適合人類居住的的地區。這些地區集中在撒哈拉沙漠，目前僅佔陸地面積的0.8%。
而如果全球溫室氣體的排放量按照當今的趨勢繼續增加，那麼到2070年，預計全球平均氣溫上升7.5°C，加之陸地相較於海洋升溫更快，會導致不適合人類居住的區域由黑色變為圖中陰影區域。屆時，年度平均氣溫高於29°C的區域將會佔全球陸地面積的19%，包含南亞、東南亞等人口密集區域，在此區域預期會有35億人居住人口。
這意味著有數十億人居住在極度不適宜居住的區域，他們將面臨著遷往其它地方生活的挑戰。同時，對於不在圖中陰影高溫區域中的人來說，氣候變暖帶來的系統性影響，也將顯著改變其生活的方方面面。
人類在氣候宜居帶生存了數千年
這項研究表明，數千年來，人類、農作物和牲畜都集中生活在狹窄的氣候條件範圍內，這是人類的氣候宜居帶。
圖2：不同年代的人類宜居環境熱圖
如圖所示，縱軸是平均氣溫，橫軸是平均溼度，圖中越靠近紅色，越適宜人類生存。三幅圖分別代表了當代（A）、500年前的中世紀（B）、6000年前的史前時代（C）這三個時期，適合人類居住的區域所具備的溫度溼度環境。
可見，無論科技和文化如何進步，人類適合生存的環境，和史前時代相差不多。
圖3：農作物和家畜及GDP所對應的宜居帶熱圖
如上圖所示不止是人類，農作物及牲畜也有適合生存的環境。而衡量經濟產出的GDP，同樣有對應的高產區。
對農業生產而言，氣溫大幅變化很可能會遏制農作物生長。
圖4：小麥產量變化和氣溫變化的關係
如圖所示，根據諾貝爾經濟獎得主威威廉·諾德豪斯在《氣候賭場》中的研究，小麥畝產量會隨著平均氣溫的上升顯著下降（圖中虛線和實線分別代表保守和激進的預測）。當溫度只升高1°C-2°C時，小麥產量可能提高，但溫度繼續升高，產量會迅速下降。
而適合人類生產生活、有經濟產出的氣候條件，就是論文標題中climate niche（氣候生態位）的含義，即指最適合人類生存的環境。
氣候宜居帶變化的影響是不均勻的
面對全球變暖，東北的小夥伴可能會想，氣溫升高，變暖了好啊。東北不會那麼寒冷，糧食產量也會由於天氣變暖而增加，這樣的想法挺不錯。但從整體來看，全球變暖仍然是弊大於利的。
圖5：當前與2070年的氣候宜居度，及其在不同區域的變化幅度
上圖中A和B分別是當前和預期50年後的全球宜居程度，圖C對比了當前和2070年時氣候宜居帶的變化程度。可見，除了前文提到的由於全球變暖而變的不適合人類居住的區域，全球部分區域，也會由於全球變暖變得更加宜居，例如中國東北部及東歐地區會變得宜居。
然而圖6所示的當前人口密度分布顯示，大部分人口聚集在少量的區域（顏色越靠近紅色，人口密度約高）。這些高密度區域，和圖5C所展示的未來50年氣溫變化較大的區域（顏色越靠近紅色，50年後的氣候環境與今天相差越大），有相當部分的重合。
圖6：當前全球人口密度分布，可見受到影響的區域，正是人口密度最大的區域
因此整體來看，全球變暖會對很大比例人的生活，會帶來前所未有的嚴峻挑戰。尤其是對那些生活在低收入區，依賴小農場提供食物來源的那部分人群。
結合上文討論的全球變暖帶來對農業及經濟帶來的影響，未來關於全球變暖所造成的經濟損失、生態多樣性損失的研究，都可以借鑑」氣候生態位「的概念，用和該文類似的思路，分析有多少野生動植物會由於生存環境的快速變化而滅絕，有多少傳染疾病會由於生態位的改變，而傳播的更廣。
減排能緩解氣候變暖進程嗎？
在2015年12月12日的巴黎氣候大會上，為人類應對全球氣候危機，通過了《巴黎協定》。其目標是將全球變暖控制在2°C以內。
科學家用RCP表示在假設不同二氧化碳濃度下，不同的環境狀況和人類發展情景。RCP8.5假設到2100年二氧化碳濃度比工業革命前高3-4倍，RCP4.5假設21世紀後期碳排放有一定的改善，不過排放量仍然較高，RCP2.6最樂觀，它假設碳排放在未來10年就開始下降，到21世紀末碳新增排放量為負值。
圖7：不同減排計劃對應及人口增長比例下，全球各大洲會有多少人因為氣候變化流離失所
這項研究的預測結果如圖所示，在最樂觀的情況下，即RCP2.6，全球氣溫上升1.5°C，海平面上升0.45米，而PCP4.5情況對應的全球平均氣溫升高2°C，而在不採取任何減排措施的情況RCP8.5下，除了前文描述的全球氣溫升高帶來的影響，海平面還會上升0.85米。
僅僅考慮氣溫帶來的宜居帶變化，不同減排路線帶來的影響，將會使生活受到影響的人數範圍定在15億-35億。用論文作者的話來說，「每減少1°C的平均氣溫增幅，就能夠救10億人。」遺憾的是，《巴黎協定》制定後的五年，全球碳排放的軌跡，是按照PCR8.5進行的，留給我們改變的時間越來越少。
作為複雜系統的全球氣候
氣候作為典型的複雜系統，具有臨界，異質及外部效應三大特徵。在《Nature警告：全球氣候變暖將造成生物多樣性斷崖式下降》中，集中論述了氣候變化存在著臨界點。而本文結合氣候生態位，指出氣候變化帶給全球不同地域的影響有所不同。
而基於本文的數據，以及全球變暖所造成的種種意想不到的影響，可以評估全球變暖對不同國家帶來的影響有何不同。例如由於氣溫升高，造成的犯罪率升高及其經濟成本[1]，以及由於二氧化碳濃度升高造成的智力下降[2]等，所有這些，提醒我們在面對未知的複雜系統時，要保持格外的謹慎。
如果你認為本文描述的35億人流離失所，是最糟糕的情況，那說明你還沒有理解複雜系統其實位於納西姆·塔勒布所說的極端斯坦Extremistan中——在這裡，未知的未知是常態而不是偶然，科學研究提供的是定性的判斷而不是定量的預測。因此不要認為自己沒有生活在本文提到的會受到氣候變化嚴重衝擊的地區，就覺得氣候問題與自己無關，沒有人是一座孤島，這是複雜系統研究一次次告訴我們的不變真理。
參考文獻：
[1] Global warming to increase violent crime in the United States https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ab6b37
[2] Indoor Air Quality in Green Vs Conventional Multifamily Low-Income Housing https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es501489u
作者：郭瑞東
審校：劉華林、曾祥軒
編輯：張希妍
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