受全球变暖影响，极端热浪事件呈现频发、广发和强发趋势，严重影响人类健康和生产力。劳动者在高温环境下的出勤率和工作效率将会受到影响，降低其有效工作时长和生产率。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。人力资本是经济发展的关键要素。因此，研究并量化气候变化背景下极端热浪事件通过影响劳动力及产业链而导致的经济损失，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。

近日，清华大学地球系统科学系（以下简称“地学系”）关大博教授团队突破地球系统模式与社会经济耦合的壁垒，通过构建“气候-健康-经济”子系统有机连接的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。研究团队集成14组第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）气候情景数据集，量化了在未来不同共享社会经济发展路径（Shared Socioeconomic Pathways, SSP）下因气候变暖造成的生命健康损失（极端热浪导致的超额死亡人数的统计生命价值）、劳动生产率损失（高温暴露导致的劳动时间和生产力损失）和价值链中断损失（供给或需求失衡导致的生产停滞造成的损失）。研究通过深入剖析气候变化对全球价值链的影响机理，精准识别并重点分析了脆弱国家和关键产业的气候风险，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。

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。在气候变化背景下，全球每年与热浪相关的GDP损失将从2030—2040年的0.3%~1.7%增长至2050—2060年的0.6%~4.6%（取决于不同的SSP路径），包括生命健康损失（37%~45%）、劳动生产率损失（18%~37%）和间接损失（12%~43%）。热带地区中小型发展中经济体的经济损失最为严重，非洲中南部的生命健康损失高于全球均值2.1至4.0倍，西非和东南亚的劳动生产率损失高于全球均值2.0至3.3倍。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%。

图1. 地球系统模式（气候模式）与社会经济模式耦合机理框架

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，各区域的气候经济损失敏感性存在显著差异，且在SSP119至SSP585路径下均呈现“非平行增长”的特征，即大部分迅速上升的经济损失将由发展中经济体承担。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。马拉维和老挝等东非、东南亚国家对劳动生产率的损失较为敏感，预计GDP损失约为2.7%至4.0%。在健康损失方面，安哥拉和卢旺达等国的GDP损失超过5%。而间接损失在SSP585情景下传导更为广泛，对发达国家和发展中国家都产生显著影响。其中较为依赖国际贸易的中小型“半边陲经济体”（semi-periphery economies）如文莱、委内瑞拉、印度尼西亚所受的间接损失较高，占GDP的3.0~4.8%。

图2.气候变化情景下全球不同区域的“非平行”风险暴露。a-c，SSP119情景下健康损失（a），劳动生产率损失（b）和间接损失（c）最严重的10个经济体。d-f为SSP585情景

为进一步剖析全球经济体的关键产业损失格局和规律，研究使用机器学习方法对全球不同经济体的部门尺度经济损失进行了K-means, K-prototype和最大期望（EM algorithm）聚类分析。研究发现，各产业部门的经济损失格局随着纬度和价值链位置变化呈现“阶梯状”态势。各区域经济体可大致分为“低纬高危”“中纬复合”“中高纬潜在”“高纬溢出”四大类型。例如，第一产业占比较高的亚非发展中国家大多属于“低纬高危”类型，农作物种植、建筑和采矿等部门直接暴露在室外超高温和日照环境下，受到的影响最大。中国、巴西、印度等国则属于“中纬复合”类型。其中中国采掘业、钢铁行业和非金属制造业不仅位于升温显著区域，且由于从东南亚、非洲和南美洲进口大量上游初级产品，在直接减产和间接溢出复合冲击影响下的产业增加值预计损失约4.6%~6.4%。

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全球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。例如，英国、德国、瑞典等中高纬欧洲国家通常被认为受气候变化影响较小，然而在供应链中多个节点（尤其是发展中国家）并行冲击下，电器、机械设备、化工产品等产业将遭受约2%~3%的间接经济损失。在SSP585情景下，由于从南美、东南亚和非洲进口的种植产品（棕榈油、大豆、咖啡、香料等）减少约5%至8%，德国饮品和烟草产业的经济损失将增加六倍以上，占增加值的2.0%；英国化工产品、电器制造业的增加值也将下降约2.5%。因此，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。

图3.代表性国家高气候风险的关键产业部门

相关研究成果以“全球价值链放大未来极端高温风险的经济成本”（Global supply chains amplify economic costs of future extreme heat risk）为题，近日发表于《自然》（Nature）期刊。

清华大学地学系2021级博士生孙艺达、浙江大学地球科学学院研究员朱曙鹏、伦敦国王学院助理教授王道平为论文共同第一作者，关大博为论文通讯作者。合作者包括北京师范大学教授段建平，清华大学地学系教授卢麾、蔡闻佳，副教授王勇，南加州大学博士后尹皓，清华大学地学系2020级博士生谭畅，滑铁卢大学博士后张灵蕤，北京理工大学博士后赵梦真，东南大学讲师胡艺馨，以及北京大学陶澍院士。研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、浙江大学百人计划启动基金等的资助。