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  气候变化研究进展   2017, Vol. 13 Issue (4): 375-382.  DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2016.211
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裴卿. 历史气候变化和社会经济发展的因果关系实证研究评述[J]. 气候变化研究进展, 2017, 13(4): 375-382. DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2016.211.
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Pei Qing. The Review of Causality Analysis on the Relationship Between Paleo-Climate Change and Socio-Economic Dynamics[J]. Climate Change Research, 2017, 13(4): 375-382. DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2016.211.
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资助项目

香港教育大学Internal Research Grant (RG68/2016-2017);香港教育大学Start-up Research Grant (RG1/2016-2017R);香港教育大学Dean’s Research Output Prize (04233-SSC ROP-3);德国慕尼黑大学Rachel Cason Fellowship 2017-2018

作者简介

裴卿,男,助理教授,qingpei@eduhk.hk

文章历史

收稿日期:2016-10-17
修回日期:2016-12-16
历史气候变化和社会经济发展的因果关系实证研究评述
裴卿     
香港教育大学社会科学系,中国香港 999077
摘要:本文根据近年来在历史气候变化和人类社会经济发展领域中因果关系的实证研究,特别是综合现有的定量研究成果,分析了历史上气候变化与人类社会经济发展的联系。结果表明,气候变化在最终和基本层面影响着社会经济发展。而且无论是长期还是短期的数据分析,气候短期波动或长期变化都会在社会经济发展中有所反映。从理论和方法学两个方面,这些研究成果促进了对气候变化影响下人类社会经济发展的认识,在全世界范围内都有学术借鉴意义和政策指导价值。
关键词历史气候变化    人类社会经济发展    因果分析    定量研究    尺度    统计因果关系    
引言

气候变化问题归根到底是人类发展的问题[1-3],特别是在人类步入生态文明社会的今天,气候变化问题的提出和关注,不仅仅是一个应对环境层面的问题,更多地体现了人类在如何认识自然、利用自然、保护自然的前提下,全面发展社会和经济,实现自身繁荣的基本问题。围绕这一个基本的人-地关系议题,气候变化和人类社会经济发展关系的讨论自古有之。站在历史观和发展观的角度,人类社会经济发展经历了农业文明、工业文明,到达了今天的生态文明的高度[4],人类对于自然也从单纯依赖,到主动改造,再到现今的和谐与统一,人-地关系这一古老的话题,经历了哲学上否定之否定地不断发展和深化凝练。

目前对于气候变化如何影响人类社会经济发展仍存在很多的不确定因素,这些都是科学界亟待解决的具有重大科学和社会价值的课题。以史为鉴,为了促进对当代气候变化影响与人类社会适应的理解,认识过去人类-气候-生态系统在跨时空地理尺度上的相互作用机制与过程,已经成为过去全球变化研究计划(PAGES)的重要主题之一[5]

但值得注意的是,历史气候变化与现今谈论的气候变化有概念上的不同,整体上受到的关注和认知度都不高。历史气候变化主要是指在工业革命之前,气候变冷以及变干等对农业生产不利的负面气候影响[6]。此外,在工业化社会之前,化石燃料的使用无法和现代社会相提并论,因此在历史气候变化的研究领域中,不涉及人类社会经济活动和制度对气候系统的反向影响。虽然如此,在对人类社会存在着负面影响这一点上,历史气候变化和当今气候变暖有着相似性,以历史气候变化研究作为提供重要实证支持的研究手段,受到了国内外学者的广泛关注和重视[7]

本文根据近年来气候变化和人类社会经济发展领域中因果关系的历史实证研究,总结和评估气候变化的历史影响,阐述其理论和方法学的双重学术意义,探讨了未来的研究方向,为应对当今气候变化提供进一步的历史实证支持。

1 研究现状

基于目前的研究现状,过去的气候变化和社会经济发展之间在时间上的相关性已经被触及,然而这两者之间的因果关系尚未被系统地论述和总结。科学研究往往是从理论和方法学两个层面不断地推进和提升,所以,根据这两个基本层面,在对现有的历史气候变化和人类社会经济发展的研究进行综合考虑和评价之后,大致可以分为3个阶段。

第一阶段,主要是随着古气候重建领域的发展,学者们注意到,人类历史上很多地区和国家的文明消失和社会动乱,都和一些主要的气候变化阶段对应在一起,如东亚和中国社会动荡[8-9]、玛雅文明的消失[10]、中东叙利亚阿卡迪亚王国的消亡[11],甚至更早对美国社会机制的研究[12]等,这些研究主要是在重建的基础上进行的气候变化和人类社会经济发展的讨论。不过这些研究存在着方法学上的缺陷:虽然大多数科学家相信气候变化能导致人类灾难,但是他们的工作只是简单建立在对几个历史例子或者考古发现的定性研究上。在这一阶段,国外学者的研究占据主导地位。

第二阶段,在认识到第一阶段的研究问题之后,引入了定量研究方法,并且研究的时间跨度也有所增加。在收集大量的数据基础之上,开始研究气候变化在世界范围内,特别是对中国和欧洲的战争爆发、王朝转换、人口减少的原因,讨论气候变化如何影响人类社会。在这一阶段,在国内范围,Zhang等[13-14]和Lee等[15-17]从传导路径上开始讨论历史上气候变化和人类社会巨变的潜在联系,方修琦及其团队等[18-20],以及葛全胜等[21-22]都有所研究。而在国外,欧洲以瑞典奥斯洛和平研究所为研究团队[23-24]和英国以Tol等[25]为代表,美国则以Hsiang等[26-27]为代表。这些研究发现,历史上战争的高峰、朝代更替和人口锐减大都发生在气候变冷或变干时期。

这一阶段在定量的研究基础之上,为历史气候变化和人类社会经济发展提供了科学的论据。虽然这一阶段的研究在分析手段上引入了定量研究,但是主要以相关分析和回归分析为主,作为因果关系这一根本问题仍未被科学地提及和论证,气候变化的传导机制仍然没有从根本上回答和解决,因此这一阶段的研究成果,只能部分地回应了在案例研究中所面临的“巧合论”的质疑和批评。

但值得提及的是,国内学者在文献发掘和证据提供方面占据主导地位,通过借助世界各国所无法比拟的中国历史文献的优势,为气候变化和社会经济发展之间的关系提供了大量的实证资料,如王业键等[28]、赵红军等[29]都利用大量的粮价记录来研究历史气候变化的经济影响;在社会稳定性层面,葛全胜等[30]、叶瑜等[31]用社会冲突记录来研究气候变化的社会影响。

第三阶段,为了进一步理清气候变化和人类社会经济发展的关系,回应气候变化引起社会经济动荡在概念上对历史复杂性存在着疏忽的批评[32-33],首先,学界基于现有理论建立起概念模型,系统地探究气候变化和社会危机之间的因果关系,如Zheng等[34]对气候变化导致明朝衰败的研究。其次,不仅是概念模型的建立,在方法学上,引入了复杂的统计定量分析方法,特别是因果分析方法,逐步论证气候变化和社会危机之间的因果关系,这一阶段包括Zhang等[35]研究气候变化对欧洲社会危机的影响、Pei等[36]研究气候变化对欧洲经济周期的影响以及梳理在气候变化影响下中国传染病爆发的情况[37]等各种机制。

除此之外,其他学者也从因果关系角度展开了气候变化的影响,如Wei等[38]在气候变化背景下对中国经济的研究;Pei等对移民影响的研究中也应用了因果分析,如气候变化对少数民族的影响[39]和不同分区中气候变化对移民的影响[40],但是这些研究在机制梳理上需要进一步提高。

因此,随着目前的气候变化和人类社会发展之间关系的研究日益深入,已经不再满足于单纯的案例研究,而且在方法学上也有不断的提高和创新,简单地运用相关或回归分析也不能满足现在对方法学的要求。但是随着研究方法的提高,很多理论问题也都得到了逐一解决和回应,如3W问题(when, where, why)也都能够得到很好的回答。

上述三阶段的研究问题主要是集中于人类文明、社会动乱、王朝变迁、经济危机等较为宏大的问题,这与现代气候变暖背景下的社会经济发展问题有着很大的不同。造成在研究问题上不同的一个主要原因是数据和资料的获取,特别是历史资料在定量化过程中,在准确性、样本量等方面存在着较大的难度,因此关注这些宏观问题,并且选取重点的社会经济因子来分析历史气候变化的影响,有助于开展历史气候变化和社会经济发展的实证研究,才最终导致了在研究问题、框架、表述、结论等方面,在历史气候变化和现代气候变化研究中存在较大的差异。

2 因果关系研究方法评述

在对历史气候变化和人类社会经济之间关系的3个阶段综合分析后,可以发现研究方法经历了案例分析、相关(回归)分析到因果分析的不断提升和演化,因此在总结这3个阶段的基础上,本文重点介绍目前发展的情况。

2.1 研究尺度

在研究中,往往采用一个大的地理空间和长期的时间尺度作为研究的出发点。特别是在采用大量历史文献资料和定量分析的基础上,在研究尺度上形成了宏观动态的历史视角优于微观静止的案例研究,一般趋势的发掘优于历史特殊性的探讨。

2.2 因果关系理论

讨论因果关系的研究,不能简单和盲目地建立因果关系,为了确保因果关系的科学性和严谨性,现有因果关系的实证研究遵循5个标准去系统地探索这个机制:1)该种关系能被合理地解释;2)变量之间有较强的相关性;3)原因变量和结果存在一致性;4)原因先于结果发生;5)原因变量的使用有强预测[41]。而这5个标准在上述提及的研究中也有所体现[35-37, 42]

2.3 统计分析方法

传统的相关分析和回归方法是对于认识事物之间关系有着重要的借鉴意义,而且该统计方法可以帮助认识和验证联系的强度和一致性。同时,格兰杰因果分析法(Granger Causality Analysis)被进一步采用去证实时间序列研究中的因果关系在统计上是否成立。格兰杰因果分析在经济学、社会学、心理学、政治学、生物学和医学界被广泛地运用。在社会学科中,它也被认为是查证因果关系的有效方法[43-44]。虽然在现代气候变化研究中,该方法在国内外的研究中也有使用[45-48],但是这种方法在历史气候变化影响的研究中仍然处于初始阶段。

3 现有因果关系研究成果

经过了3个阶段的发展,气候变化和人类社会经济发展的因果关系研究,理论上提升了层次,在方法上增加了复杂性,同时在关系的梳理上也进入了系统化阶段。基于这些发现,建立了一系列的概念模型,所以现在的研究发现,都是以一个系统化的概念模型形式展现出来。

从整体上来说,气候变化是一个最终的影响因子,即气候变化往往并非直接影响社会经济系统中的每一个元素,但是在历史农业社会,气候变化通过影响农业生产来干扰农业经济运行,然后逐渐扩展到社会的不同层面,所以气候变化的历史影响包括了农业、经济、政治、人口等各个方面。如图 1,所有农业生态、社会、经济、人类生态以及人口规模都和气候变化最终相关联。生物生产率、农业生产以及人均粮食供给这些变量会立即反映出气候变化的影响,而社会动乱、战争、移民、营养水平、疾病、饥荒和人口这些指标与农业生产以及人均粮食供给有直接联系,由此推断出气候变化在最终和基本层面影响着社会经济发展。而且无论是长期还是短期的数据分析,气候短期波动或长期变化都会在社会经济发展中有所反映。

图 1 气候变化和大规模人类灾难因果分析路径图[35] Figure 1 The causal linkages between climate change and large-scale human crisis[35]

但是值得注意的是,从图 1中可以发现,有两个部分的机制没有更加系统地展开研究,其一是气候变化和经济系统,因此图 2显示的研究是对这一个领域的填补和深入研究。气候变化通过缩短植物生长季节和收缩耕地,以及降温抑制了农业生态系统产出。粮食生产随着气温降低而减少。然而,在寒冷气候时期,虽然农业生产降低或者停滞,但是人口规模仍在上涨。在此供求矛盾的情况下,粮食价格出现了极速增长,而随之而来的就是劳动力实际工资的骤减,导致了整个社会福利水平的降低,在稀缺的粮食供给情况下,经济危机不可避免地发生了。因此,在农业经济中,粮食价格是经济繁荣与萧条的重要指示器,而其波动最终却和气候变化联系紧密[36]

图 2 气候变化与前工业欧洲宏观经济周期[36] Figure 2 Climate change and macro-economy cycles in pre-industrial Europe[36]

此外,在图 1中另一个未详细解决的情况是气候变化和公共卫生。所以图 3显示的结果是对气候变化和公共卫生领域的进一步完善。根据图 3的结果,气候变化会导致社会经济波动甚至衰退,在经济福利水平下降的情况下,社会的普遍营养水平、生活质量都会有所下降,这将不可避免地导致社会整体的抵抗力下降,进而促进传染病的传播。但是另一个因素,人口密度也会决定疾病传播的几率和速度,一般人口越多即人口压力大的地区,人与人接触的几率增加,所以这也会导致疾病的传播。但是人口的增长率由饥荒、流行病和战争决定。大规模传染病的爆发将会悲剧性地减缓人口压力。但是和图 1一致的是,从图 3的研究中,气候变化只是一个潜在的因素,传染病爆发的直接原因还是在于社会经济福利水平,如果福利水平能够保持的话,可以有效地抑制疾病的爆发,这对现代社会在气候变化和公共卫生领域有直接借鉴意义[37]

注:实线表示两变量显著相关并存在因果关系,虚线表示两变量只存在显著相关。 图 3 气候变化和中国传染病机制[37] Figure 3 Climate change and epidemics mechanism in historical China[37]
4 因果关系研究学术贡献评价

以上的研究,都是利用了现有的文献资料,并将其数据化和定量化,通过因果分析方法,系统地分析人-地之间的关系。这些研究,不仅是在对气候变化的影响机制上有贡献,同时在理论和方法学上都有学术贡献。

4.1 历史分析和地理尺度相结合

在地理学中,尺度分析是一个重要的方法学上的考量,尺度分析在地理学上主要指代空间尺度和时间尺度。而在过去的研究中,如Zhang等[35]和Pei等[36],都将地理尺度的思考模式,明确地应用到了历史气候变化和社会经济发展的研究之中。在时间尺度上,章典和裴卿等论证出在短期和长期的时间尺度中,气候变化的影响到底有何不同[35-36, 49-50]。同时,在不同的空间尺度下,Pei等[40]以移民为例,定量地论证了空间尺度不同,所得出的研究结论也将有所不同。

但是需要特别提出,虽然在不同尺度上得出的结论可能有所不同,但是并不相互排斥和抵触,尺度的选择是展开研究的基本立足点,同时也需要再次指出,在研究人-地关系领域中,长时期和大空间的宏观尺度更有利于反映气候变化和人类社会之间的联系。

4.2 统计因果关系的提出

以往的历史研究中,往往是基于个别事件或某一时段进行深入剖析、综合评价所有可能的影响因素,给出对此特定案例或者特定时段的历史解释。当然,在此相对微观尺度上,如果单纯认为气候变化是这些历史事件发生的原因,这将难免会落入“环境决定论”的陷阱之中。但是在宏观尺度上,往往可以更有效地从统计上证明气候变化作为一个不可忽略的角色在社会经济发展中的存在。因此,Pei等[36]明确提出了统计因果关系(statistical law)。统计因果关系的提出,不是单纯地建立在数据和统计方法基础上,而是将因果关系理论中的5个标准和统计方法相结合,在大历史数据和统计分析方法之上提出的。虽然该统计因果关系不代表会适用于每一个案例,但是能从一个整体上发现气候变化的作用。同时,统计因果关系是建立在大量的历史资料和宏观尺度上,所以,统计因果关系与现有的传统历史研究得出的结论并不相悖,因为正如前述所说,两者的研究尺度有所不同。

4.3 历史“大数据”

在目前的学术研究中,大数据是一个重要的理念。而在历史、环境史或者历史地理中,应该有更多的基于大数据理念推行的研究。目前存在的难度主要有:第一,尺度的选择,在传统的微观尺度上,大数据几乎很难实现,主要是因为历史资料相对缺乏;第二,在传统微观尺度上,即使要展开统计分析,但是样本量较小,这时候加入一个或者减少一个影响因子,对于统计结果而言,会存在较大的统计敏感性。

然而在现阶段的发展中,由于在宏观尺度上能够使样本量有所增加,即使是减少或增加个别数据,也较难影响最终统计结果的显著性。并且,大量的数据会加强自变量和因变量之间统计关系的稳定性。随着史料的进一步发掘,相信在资料完善的基础上,历史大数据的理念将会被进一步接纳,这需要史学家的不断深入研究。

4.4 重新审视马尔萨斯理论

马尔萨斯学说[51]认为,资源的增长遵循线性模式,而人口增长是指数模式,因此人口增长会超过资源增长,当人口规模超过农业生产,人间悲剧即大规模的人口锐减和非正常死亡将会发生,因此,马尔萨斯辩称人类悲剧的成因是人口的迅速增长。但是,Zhang等[13, 35]和Lee等[15, 52-53]的研究中,都发现实际上人类的这些悲剧更多是由气候变化导致的农业减产造成的,因为气候变化影响下资源的波动比人口的波动更加明显和剧烈。马尔萨斯学说强调日渐增长的食物需求是起因,而上述发现起因是气候变化导致了食物供给稀缺,这些研究从长时间和大空间尺度上重新审视了马尔萨斯学说。

4.5 中国与欧洲实证对比研究

在现有的对气候变化和社会经济发展的因果关系研究中,中国和欧洲往往作为主要的研究地区。这主要是因为中国和欧洲具有明显的历史文献优势,特别是在宏观尺度之下,这种优势将会进一步被放大,以利于开展实证和定量分析。

在对中国与欧洲社会经济发展比较研究中,大分流(Great Divergence)是研究中国和欧洲不同发展现象的一个重要描述,往往强调工业革命之后,中国和欧洲经济发展出现了差距,特别是欧洲经济占据了支配地位,该理论在经济史学界受到较高的重视。Pei等[50]的最新研究发现,将气候变化引入经济系统之后,从一个长时期和大空间的尺度上,历史气候变化对中国农业经济的影响高于同时期的欧洲,因此,在对比中国和欧洲人口危机中,中国的人口锐减次数要多于欧洲,这也可以用来印证中国和欧洲在历史气候变化影响下,两者之间社会经济反应不同[53-54]。而且其中最主要的原因是人口的角色在中国和欧洲不同,中国人口的消费强度高于欧洲[50],所以这种人口角色的区别也可以提醒学者,在研究中国和欧洲历史发展中,往往需要格外注意中国自身特有的情况,从这点上看,其实地理尺度除了时间、空间之外,也许国家特色、文化特色等也应该作为“尺度”纳入到研究之中。

5 结论与展望

综上所述,气候变化和社会经济发展因果关系的研究,已经从理论范式和分析方法两个层面得到了阶段性的提高,并且系统分析的视角也已经不断强化。基于现有的研究,已经实现了地理尺度和历史研究的结合,在历史“大数据”的运用中,建立了统计因果关系理论,并且通过定量和实证分析,重新审视了马尔萨斯理论和大分流理论。这些既有的研究成果和发现,开拓了在其他方面开展人-地关系研究的理论和方法学的基础,在这些既有的成果之上,未来的发展应该会有如下几个方向。

第一,在方法学上应该有进一步拓展。目前除了现有的因果分析方法之外,Zhang等[49]和Pei等[55],将小波分析引入了气候变化和社会经济发展领域中,开辟了将频域方法应用于历史分析的实践,而同时Wei等[42]也将频域分析应用于中国经济发展。因此方法学的发展仍将是未来一个主要的领域,而方法学的发展必将带动理论上的发展。此外,国外学者,特别是以Hsiang博士为代表,在“大数据”的基础上,运用了多种统计分析工具,虽然其研究目的不是建立和论证气候变化和社会经济发展的因果关系,但是其研究在认识气候变化的社会经济影响领域,有许多很有影响力的研究成果[26-27, 56-57]

第二,研究尺度应有拓展。在目前的研究中,宏观尺度是一个主要的着眼点,如Su等[58]和Yin等[59],都是以中国为尺度进行的研究。虽然在此宏观尺度下,气候变化和社会经济发展的研究,特别是因果关系的研究,都能够很好地反应环境变化的影响。但是,在中观或者微观尺度上,气候变化在何种程度上影响社会经济发展,这还需要进一步研究。特别是不同尺度的对比研究,这也将会促进地理尺度和历史研究的结合。

第三,历史数据的进一步发掘和整理。以上的研究都是基于目前的史料,这些文献资料提供了定量和定性分析的基础,所以在未来,文献的梳理也应该不断推进,这不仅是对历史的还原,也是作为一项基础研究,为其他学科提供坚实的学术基础,从历史观和时空观两个层次,为气候政策的制定提供科学支持。

气候变化和人类社会经济发展的研究,帮助理清人-地关系,特别是有些研究也能为现代社会应对气候变化提供历史的依据和指示。不过值得注意的是,虽然历史上气候变化和社会经济发展的关系可资借鉴,但是现代社会的情形和历史状况存在不同,人类适应气候变化的能力已经大大增强,特别是在现代工业城市,气候变化的影响能够得到有效减缓,马尔萨斯提及的社会危机可以得到避免。可是在一个大的时空尺度上,气候变化,无论是大范围增温、降温、干旱或者洪涝,可能仍然对人类社会有潜在的威胁。因此,随着历史气候变化研究的不断深入,希望能够提供一些历史实证依据,同时相信现有的研究成果不仅会从气候变化的视角反思和完善基础理论,也会为生态文明的建设提供历史观和发展观的实证支持。所以,在中国现今生态文明建设的背景之下,历史气候变化问题的认识和探究具有学术和政策的双重意义。

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The Review of Causality Analysis on the Relationship Between Paleo-Climate Change and Socio-Economic Dynamics
Pei Qing    
Department of Social Sciences, Education University of Hong Kong, Hong Kong 999077, China
Abstract: The article reviews current studies in the field of causality analysis on the association between paleo-climate change and socio-economic dynamics, particularly from the quantitative results and achievements. These findings have justified the strong linkage between paleo-climate change and socio-economic development. Climate change has been proved as the fundamental factor affecting socio-economic process. No matter in the long term or short term, climate variation and climate change both could exert the effects on the human society. This progress has contributed to the knowledge on climate change and socio-economic development from both theoretical and methodological aspects. The research in this field has shown its value as the reference for policymakers in addition to its academic contribution.
Key words: paleo-climate change    socio-economic development    causality analysis    statistical analysis    scale    statistical law