文献阅读 | 欧洲热浪当前和预计的区域经济影响

题目

Current and projected regional economic impacts of heatwaves in Europe

作者

David García-León, Ana Casanueva, Gabriele Standardi, Annkatrin Burgstall, Andreas D. Flouris, Lars Nybo

期刊

Nature Communications

时间

2021年10月

一作

单位

European Commission, Joint Research Centre,  Edificio Expo, Inca Garcilaso 3, 41092 Seville, Spain.

链接

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26050-z

研究背景

        过热已被证明是一项重要的负面影响因素，会影响工人的劳动力。过热的环境会影响人的生理和认知，对工人造成生理压力、降低工作时长、影响接收和处理信息的能力、干扰决策，最终破坏人力资本积累，从而破坏经济增长。在气温上升的背景下，利用空间解析的社会经济数据和模型量化这些外部性的经济影响是对抗气候变化影响的关键，也是设计气候缓解与适应计划和职业健康政策的必要前期工作。

        1960年至2017年间，欧洲陆地区域气温超过第90百分位阈值（基准期1970年至2000年）的天数翻了一番，这主要归因于人为引起的气候变化。根据斯托特等人和IPCC显示，人类的影响可能使过去某些热浪的风险增加了一倍多，比如2003年的欧洲热浪。气候变化预测显示在21世纪，随着极端天气事件的扩散，热浪可能会在整个欧洲变得更加频繁，持续时间更长。因此，极端温度对未来的职业健康和劳动生产率构成了严重威胁，同时加剧了人口中现有的健康问题，带来了新的健康威胁，如热衰竭和中暑。

        本研究全面分析了欧洲酷热导致的劳动生产率下降所造成的当前和未来经济损失。本文仔细划分并识别了过去和未来的热浪，并采用前所未有的空间、时间和部门细分数据。在数据上，基于每小时气候再分析数据（ERA-Land），并使用湿球黑球温度（Wet Bulb Globe Temperature, WBGT）作为参考的热应力指数。最后，本文将274个欧洲地区热浪期间热导致的劳动生产力损失的行业整合到区域化一般均衡经济模型（Computable General Equilibrium, CGE）中，这使得研究能够量化过热对整个经济的影响，同时分离相关的直接和间接经济影响以及影响传播的机制。

研究方法

        本研究的地区范围考虑了代表所有欧盟27国、英国和欧洲自由贸易区国家（冰岛、挪威和瑞士）的274个地区。目前研究界对热浪并没有公认的定义，在本研究中热浪出现在地区温度至少连续3天超过最高温度的第90百分位数时。

（一）数据来源

       在气象数据上，本研究采用ERA5-Land再分析数据，该数据在高分辨率网格（0.1°×0.1°；本地分辨率9km）上提供了大量大气气候变量的每小时估计值。从1981年到现在的每日最高温度被用来定义过去的热浪，当至少连续3天超过1981年至2010年期间的数据所跨越的区域最高气温分布的第90个百分位时定义为热浪。检索四个选定热浪年份的近地表气温、露点温度、太阳辐射和风速数据的小时值，以获得WBGT的小时值。

       人口数据来自社会经济数据和应用中心（哥伦比亚大学SEDAC；国际地球科学信息网络CIESIN中心），由于只有2000年、2005年、2010年、2015年、2020年的数据可用，因此通过线性插值计算特定年份的人口。

（二）气候预测模型

       本文选取2035年至2064年作为未来气候变化预测的研究区间，并基于两种不同的气候预测模型评估热应力成本的演变。这两种预测分别来自EURO-CORDEX的区域气候模型（RCM）的模拟以及网格化观测数据，后者对于建立气候模型数据中系统偏差的校正是必要的。重点关注基于排放情景RCP8.5的预测，在所考虑的时间范围内，不同情景之间的差异很小。

（三）热暴露反应函数

       本文使用ISO、NIOSH和Hothaps热暴露反应函数将不同环境中经历的热应力转化为生产力损失。经济部门根据工作量强度被分为三个不同类别，确定了低、中、高三类工作量。热暴露反应函数计算的劳动率是一个百分比，意味着有效劳动时间占总工作时间的比率。

       （1）ISO和NIOSH方法的劳动率计算如下：

       （2）Hothaps方法的劳动率计算如下：

研究结果

       热在整个欧洲不均匀传播。在所分析的年份中（2003年、2010年、2015年和2018年），欧洲的酷热天气在频率、持续时间、延长时间和严重程度上存在很大差异。考虑研究中包含的274个区域，每年确定的区域热浪事件平均值为N=1180（标准差：±230.2）。热浪出现的时间分布模式是多峰的，峰值是高振幅热事件的结果（图1a，左）。2010年的情况尤其说明问题，6月底一股巨大的热浪席卷欧洲大陆（图1a）。热浪的持续时间中位数从5天到6天不等，2003年和2018年的平均持续时间更高（分别为8.20天和8.24天；图1a，右）。2003年和2018年的活动持续时间最长（图1a）。大多数热浪集中在夏季（6月、7月和8月），但在这一时间段之前和之后都有所延长，特别是在2003年和2018年（图1a、b）。

       受热浪影响的欧洲总面积因分析的一年中的时间而异（图1b）。平均热浪影响了27-38%的欧洲领土，这种情况在夏季月份变得更加严重，平均空间延伸率为研究区域总数的49%，在大规模事件中最大覆盖率超过95%。2003年和2018年的活动空间覆盖率较高，夏季平均约占欧洲总面积的55%。

        湿球温度日（Wet Bulb Degree-Day WBDD）在这里定义为仅考虑工作时间下，工人在热浪天气下经历的超过26°C的额外湿球温度。图1c显示了每年和各地区的室外WBDD总量，反映出南部地区往往总是遭受高累积热应力，即使其他纬度地区的热模式变得更为强烈。

图1 检测到的热浪特征

更多受影响的地区会导致经济损失。热浪引发的经济损失在国家之间和国家内部表现出巨大的空间异质性（图2a）。在分析的年份里，热浪对欧洲经济增长的影响占欧洲GDP的0.3%–0.5%，是平均年份的1.5到2.5倍（1981年至2010年期间，极端高温导致的平均损失占GDP的0.2%）。研究结果观察到欧洲热浪相关的经济损失呈南北梯度，这与欧洲南部的平均气温升高和户外生产比例增加一致（图2b）。研究结果表明，在当今时代，热量对劳动生产率的直接影响主要发生在户外部门。然而，这些损失会波及整个经济。

图2 热浪对区域经济的影响：空间格局

       即使像2018年的情况一样，欧洲大陆北部的高温模式加剧，在北欧观察到的影响远高于其历史最大值，但相对于其经济规模，南部地区的经济总是受到更大的影响。估计损失的地区差异很大，有几个地区的GDP损失超过1%，有些超过1%。5%，少数超过2%（图3）。

图3 热浪对区域经济的影响：部门构成

        未缓解情景下的预计成本。本文对未来气候情景的预测关注于2035年至2064年的30年期间，计算了这段时间内区域热浪的数量和严重程度。结果发现，欧洲热浪导致的GDP损失预计将在未来40年稳步增长（图4a）。这一发现是可靠的，并且与所考虑的气候模型无关。热浪导致的劳动力损失的平均成本将从目前1981-2010年的0.21%上升到2035-2045年的0.77%（标准差：±0.16%），到2045-2055年约为0.96%（标准差：±0.26%），在2060年代将超过1.14%（标准差：±0.25%）。

       综合国家级的区域估计，本研究发现南欧国家显然将在未来因过热而受到最严重的经济损害（图4b）。除了塞浦路斯这个目前和未来相对亏损最高的国家，我们发现葡萄牙、西班牙和克罗地亚将从2040年的2%逐渐增加到2060年的3%左右。

图4 气候变化预计的影响 

       许多原因导致本研究结果得出的成本不能衡量实际损失的水平，而只是代表了热浪造成的实际劳动相关经济损失的下限。首先，本研究估计的数值不包括因高温导致的职业伤害及其相关公共卫生成本。其次，热暴露函数的校准基于一些实证研究，在这些研究中，生产子部门被均匀处理，因此无法很好地捕捉其工作负载的多样性。另一方面，这项研究没有考虑到可能存在的公司和家庭的适应和隔热措施，如空调在欧洲有着广泛的使用。然而，由于隔热措施在室外部门的实施率仍然很低，而空调的可用性只影响室内部门，这些适应措施的效应可能不会对目前的估计产生重大影响。

编辑&排版：赵梦丹

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