Comparing the World3 model with empirical data
Gaya Herrington
Journal of Industrial Ecology 2020;1–13.
Обновление «Пределов роста».
Сравнение модели World3 с фактическими данными.
Гайя Херрингтон
Аннотация
В бестселлере 1972 года "Пределы роста" (LtG) авторы пришли к выводу, что, если мировое общество продолжит добиваться экономического роста, в течение этого столетия оно столкнется с сокращением производства продовольствия, промышленного производства и, в конечном счете, населения. Авторы LtG использовали модель системной динамики для изучения взаимодействий между глобальными переменными, варьируя параметры модели для создания различных сценариев. Предыдущие сравнения эмпирических данных, проведенные Тернером, показали их наиболее близкое соответствие сценарию, который закончился крахом. Это исследование представляет собой обновление данных для LtG, путем изучения того, в какой степени эмпирические данные согласуются с четырьмя сценариями LtG, основанными на ряде технологических, ресурсных и социальных предположений. Исследование выиграло от улучшения доступности данных после предыдущих обновлений и включает сценарий и две переменные, которые не были частью предыдущих сравнений. Два сценария, наиболее близко совпадающие с наблюдаемыми данными, указывают на остановку роста благосостояния, производства продовольствия и промышленного производства в течение следующего десятилетия или около того, что ставит под сомнение целесообразность непрерывного экономического роста в качестве цели человечества в двадцать первом веке. Оба эти сценария указывают на грядущее снижение уровня благосостояния, производства сельскохозяйственной и промышленной продукции, но только один—где снижение вызвано загрязнением— показывает коллапс. Сценарий, который наиболее точно соответствовал фактам при предыдущих сравнениях, не попал в число двух сценариев, наиболее близко согласующихся с данными в этом исследовании. Сценарий с наименьшим снижением меньше всего соответствовал эмпирическим данным. Результаты реализации четырех рассмотренных сценариев после 2020 года сильно различаются, что говорит о том, что окно для выхода на благоприятный сценарий закрывается.
ВВЕДЕНИЕ
Пределы роста
В бестселлере 1972 года "Пределы роста" (LtG) авторы пришли к выводу, что, если человечество продолжит добиваться экономического роста без учета экологических и социальных издержек, глобальное общество столкнется с резким ухудшением (т. е. коллапсом) экономических, социальных и экологических условий в XXI веке. Они использовали модель под названием World3 для изучения ключевых взаимосвязей между переменными для населения планеты, рождаемостью, смертностью, промышленным производством, производством продовольствия, услугами здравоохранения и образования, невозобновляемыми природными ресурсами и загрязнением окружающей среды. Команда LtG разработала различные сценарии World3, исходя из различных предположений о технологическом развитии, объемах невозобновляемых ресурсов и социальных приоритетах. Сравнение эмпирических данных со сценариями с тех пор, в последний раз с 2014 года (Turner), показали, что мир все еще следует сценарию “бизнес как обычно” (BAU). BAU продемонстрировал остановку до сих пор непрерывного роста показателей благосостояния примерно в настоящее время и резкое снижение, начиная примерно с 2030 года.
В этой статье описывается исследование того, продолжало ли человечество следовать BAU и оставалась ли возможность изменить курс, чтобы в большей степени соответствовать другому сценарию LtG, возможно, такому, в котором можно избежать коллапса. Сценарии World3 были количественно сопоставлены с эмпирическими данными. Таким образом, исследование представляет собой обновление предыдущих сравнений, но также дополняет их несколькими способами. Более ранние сравнения данных использовали сценарии из книги LtG 1972 года. Сценарии в этом исследовании были созданы с использованием последней, пересмотренной и откалиброванной версии World3. Это сравнение данных также включало сценарий и две переменные, которые ранее не были частью такого исследования, и, благодаря улучшению доступности данных, выиграли от улучшения эмпирических показателей.
Идея Пределов роста
Идея LtG заключалась в том, что непрерывный рост промышленного производства не может поддерживаться бесконечно (Meadows, Meadows, Randers & Behrens, 1972). По сути, человечество может либо определить свой собственный предел, либо, в какой-то момент, достичь установленного системой Земли предела, и в этот момент снижение благосостояния людей станет неизбежным. Часто упускаемый, но ключевой, момент в сообщении LtG - это множественное число “пределов” (Meadows & Meadows, 2007; Meadows, Meadows, & Randers, 2004). В такой взаимосвязанной системе, как наше глобальное общество, достижение одного предела неизбежно вызывает взаимодействие с другими частями системы, порождая появление новых пределов, которые затем становятся неизбежными ограничениями роста (Meadows & Meadows, 2007). Чтобы проиллюстрировать этот момент, авторы LtG создали различные сценарии с World3. World3 был основан на работе Форрестера (1971, 1975), основателя системной динамики: подход к моделированию взаимодействий между объектами в системе, часто характеризующийся нелинейным поведением, таким как задержки, петли обратной связи и экспоненциальный рост или спад. Таким образом, сценарии LtG предназначались не для получения точечных прогнозов, а, скорее, для того, чтобы помочь нам понять поведение систем в мире с течением времени.
Публикации LtG.
Первая книга (Meadows et al., 1972) была написана по заказу Римского клуба и представила World3 вместе с 12 сценариями. Наиболее широко обсуждаемым сценарием был BAU (Business As Usual). Он был основан на статистических данных второй половины двадцатого века, и не содержал никаких дополнительных предположений. В BAU уровень жизни в какой-то момент перестает расти вместе с промышленным ростом, как только сопутствующее сокращение невозобновляемых ресурсов начнет превращать их в ограничивающий фактор в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Продолжение стандартной экономической деятельности без адаптации к ограничениям растущей нехватки ресурсов потребовало бы тогда все большего отвлечения промышленного капитала на добычу невозобновляемых ресурсов. Это привело бы к сокращению производства продовольствия, услуг для граждан и реинвестиций в промышленность, что привело бы к снижению этих факторов и, как следствие, численности населения (Meadows et al., 1972).
В первой книге было 11 других сценариев, в том числе “всеобъемлющая технологизация” (CT) и “стабилизированный мир” (SW). CT предполагает использование целого ряда технологических решений, позволяющих сокращение выбросов загрязняющих веществ, повышение урожайности сельскохозяйственных земель и повышение эффективности использования ресурсов, степень которых значительно превышает средние исторические показатели (Meadows et al., 1972, стр. 147). Сценарий SW предполагает, что, в дополнение к технологическим решениям, глобальные социальные приоритеты изменились с определенного года (Meadows et al., 1972). Изменение ценностей и политики приводит, среди прочего, к низкому желаемому размеру семьи, идеальной доступности контроля над рождаемостью и осознанному выбору в пользу ограничения промышленного производства и приоритизации услуг в области здравоохранения и образования. SW был единственным сценарием, при котором удалось избежать снижения уровней благосостояния и производства.
Вторая книга, "За пределами роста", была опубликована в 1992 году (Meadows, Meadows, & Randers). Команда LtG пополнила базу данных World3 статистикой последующих двух десятилетий. Авторы пришли к выводу, что, хотя у человечества была возможность действовать в течение 20 лет после первой книги LtG, воздействия общества теперь вышли за порог (т.е. превысили несущую способность Земли).
Третья и последняя книга "Пределы роста:30 лет спустя" датируется 2004 годом (Медоуз и др.). В ней описано 10 новых сценариев, которые, по набору предположений, были аналогичны сценариям из первых двух книг, но сделаны с использованием пересмотренной модели World3: World3-03. Пересмотр модели включал включение двух новых переменных: экологический след человека (EF) и благосостояние человека. Предположения относительно достижений технического прогресса также были усилены, еще больше превысив исторические темпы, что сделало сценарий CT более оптимистичным по сравнению с его версией 1972 года.
Обновления LtG.
В нескольких качественных обзорах публикаций LtG описано, как динамика, смоделированная World3, может наблюдаться в реальном мире (Bardi, 2014; Jackson & Weber, 2016; Simmons, 2000). Один из таких обзоров был сделан соавтором LtG Randers (2000). Примерно в 1990 году стало ясно, что невозобновляемых ресурсов, особенно ископаемого топлива, оказалось больше, чем предполагалось в сценарии BAU 1972 года. Поэтому Рандерс постулировал, что не нехватка ресурсов, а загрязнение, особенно парниковыми газами, приведет к остановке роста. Это согласуется со вторым сценарием в книгах LtG. Этот сценарий имеет те же предположения, что и BAU, за исключением того, что он предполагает удвоение объема невозобновляемых ресурсов. Этот сценарий называется BAU2 и получил больше внимания, чем сценарий BAU, во второй и третьей книгах LtG. Увеличение количества природных ресурсов не позволяет избежать коллапса в модели World3; причина меняется от истощения ресурсов до кризиса загрязнения.
BAU2 был количественно оценен в исследовании 2015 года при повторном обновлении World3-03 (Паскуалино, Джонс, Монастероло и Филлипс, 2015). Результаты показали, что общество вложило больше средств в борьбу с загрязнением, повышение производства продуктов питания и инвестиции в услуги по сравнению с BAU2. Однако, авторы не сравнивали свои результаты с SW и не использовали свою обновленную версию World3 для запуска сценария за пределами настоящего, чтобы увидеть, удалось ли избежать коллапса. Таким образом, их выводы не могли быть восприняты как указание на то, что человечество сделало достаточно, чтобы избежать спада, как не преминули отметить сами авторы.
Количественные сравнения между сценариями LtG и эмпирическими данными были проведены Turner (2008, 2012, 2014). Он сравнил глобальные наблюдаемые данные для переменных LtG с 3 из 12 сценариев из первой книги: BAU, CT и SW. Тернер пришел к выводу, что мировые данные хорошо соответствуют ключевым характеристикам BAU, существенно отличаясь от характеристик двух других сценариев.
Стандартный сценарий ограничения роста (бизнес как обычно, BAU), разработанный около сорока лет назад, хорошо согласуется с историческими данными, которые были обновлены в этой статье. Сценарий BAU приводит к коллапсу мировой экономики и окружающей среды (уровень жизни падает быстрее, чем он исторически повышался, из-за нарушения нормальных экономических функций), что впоследствии приводит к сокращению населения. Хотя моделируемое сокращение численности населения происходит примерно после 2030 года—с ростом смертности с 2020 года и далее, обращая вспять современные тенденции,—общее начало коллапса впервые проявляется примерно в 2015 году, когда промышленное производство на душу населения начинает резко снижаться (Graham M.Turner. 2014).
Данное исследование: сравнение данных с LtG.
В нашем исследовании данные, доступные в 2019 году, были обработаны перекалиброванным World3-03, чтобы выяснить, приводит ли это к тем же результатам, что и у Тернера. Поскольку он использовал переменные 1972 года, Тернер не включил две, которые были добавлены в 2004 году, - благосостояние человека и экологический след (EF). Поэтому еще один открытый вопрос заключался в том, в какой степени эти переменные согласуются со своими аналогами в реальном мире. Наконец, учитывая внимание, которое было уделено BAU2, и то, что кризис загрязнения может быть истолкован как отражение изменения климата (т. е. коллапс в результате загрязнения парниковыми газами), этот сценарий был включен в рассмотрение.
РИС. 1. Сценарии BAU, BAU2, CT и SW. Публикуется по книге Limits to Growth: The 30-Year Update (p. 169, 173, 219, 245), by Meadows, D. H., Meadows, D. L., and Randers, J., 2004 с согласия Д.Медоуза.
Таблица 1. Описание и причина остановки роста и/или спада по сценарию.
BAU Никаких изменений относительно средних исторических значений.
Коллапс из-за истощения природных ресурсов.
BAU2 Запасы природных ресурсов вдвое больше, чем в BAU.
Коллапс из-за загрязнения (эквивалент изменения климата).
CT BAU2 + исключительно высокие темпы технологического развития и внедрения «зеленых технологий».
Растущие затраты на технологии, в конечном итоге, приводят к снижению основных показателей, но не к краху.
SW CT + изменения в общественных ценностях и приоритетах.
Население стабилизируется в XXI веке, как и благосостояние людей, на высоком уровне.
Цель исследования состояла в том, чтобы определить, в какой степени эмпирические данные согласуются с выбранными сценариями World3-03 (впредь именуемыми “World3”). Данные были собраны из различных официальных баз данных как показатели, отражающие следующие 10 переменных: численность населения, рождаемость (коэффициент рождаемости), смертность (коэффициент смертности), объем промышленного производства на душу населения (в процентах), объем продовольствия (в процентах), объем услуг (в процентах), невозобновляемые ресурсы, постоянное загрязнение, благосостояние людей и экологический след (EF). Эти данные были использованы при изучении динамики по четырем сценариям World3: BAU, BAU2, CT и SW, которые эквивалентны трем сценариям в книге LtG 2004 года и более ранней работе Тернера, плюс BAU2.
На рисунке 1 показано, как некоторые переменные LtG ведут себя в каждом из этих четырех сценариев. Следует отметить, что числовые масштабы графиков World3 сильно различаются между переменными. Они масштабированы на рисунке 1 (как в книгах LtG), чтобы поместиться на одном графике. Это означает, что их относительные положения по оси Y не имеют никакого значения. Что имеет значение, так это изменение переменных во времени в каждом из четырех сценариев. Эти траектории вместе отображают сюжетную линию сценария, которая разворачивается на основе конкретных предположений сценария. Предположения, лежащие в основе каждого сценария, различаются технологическими, социальными или ресурсными условиями. Причины спада, варьирующиеся от временного спада до социального коллапса, также различаются для каждого сценария (таблица 1).
ОБСУЖДЕНИЕ.
Конец роста.
В отличие от предыдущих сравнений, это исследование не выявило, что сценарий BAU согласуется с эмпирическими данными существенно лучше, чем другие. Однако, как и в работе Тернера, наименьшее количество совпадений с фактическими данными было для SW, сценария, который LtG моделирует как, в конечном итоге, следующий по устойчивому пути. Сценарии BAU2 и CT показывают остановку роста в течение примерно десятилетия или около того от нынешнего момента. Таким образом, оба сценария указывают на то, что продолжение бизнеса в обычном режиме, то есть продолжение непрерывного роста, невозможно. Даже в сочетании с беспрецедентным технологическим развитием и внедрением, «бизнес как обычно», смоделированный LtG, неизбежно приведет к сокращению промышленного капитала, сельскохозяйственного производства и уровня благосостояния в этом столетии. Эти прогнозы соответствуют недавним низким экономическим прогнозам (например, OECD, 2020; WB, 2019h), а также обсуждения такими организациями, как МВФ, вопросов “синхронного замедления” глобального роста (Lawder, 2019) и “неопределенного восстановления” после пандемии COVID-19 (IMF, 2020).
Коллапс?
Сценарии CT и BAU2 демонстрируют совершенно разные модели снижения, и нельзя просто “занять промежуточное положение” между двумя сценариями, созданными сложной нелинейной моделью, такой как World3. Хотя крутизна спада траектории сценария не может быть использована в целях прогнозирования (Meadows et al., 2004), можно сказать, что BAU2 демонстрирует четкую картину коллапса, в то время как CT предполагает возможность того, что будущие спады будут относительно мягкими, по крайней мере, для человечества в целом. Умеренное снижение при сценарии CT согласуется с глобальным прогнозом, сделанным в 2012 году соавтором LtG Рандерсом. Прогноз Рандерса (2012) был сделан с использованием другой модели, чем World3, и поэтому его нельзя сравнить с CT в большинстве случаев. Однако общие тенденции не отличаются друг от друга, поскольку прогноз включает стагнацию потребления и ВВП примерно в середине века, за которой последует спад, но не коллапс.
О переломных моментах.
Сценарии BAU2 и CT, по-видимому, довольно хорошо согласуются не только с наблюдаемыми данными, но и с современными дискуссиями. С одной стороны, сценарий BAU2 перекликается с сообщениями ученых-климатологов о том, что в настоящее время мы, возможно, находимся в “переломном моменте климата” (Cai, Lenton, & Lontzek, 2016; Intergovernmental Panel on Climate Change, 2019; Lenton et al., 2019; Pearce, 2019). С другой стороны, CT - это сценарий тех, кто верит в изобретательность человечества, чтобы создавать новшества, чтобы преодолевать любые пределы. Предположения, лежащие в основе CT, весьма оптимистичны, учитывая исторические цифры. Например, CT предполагает темпы технического прогресса в 4% в год, что, среди прочего, должно привести к сокращению выбросов загрязняющих веществ на 10% по сравнению с их значениями 2000 года к 2020 году, и на 48% к 2040 году. Учитывая тенденцию к росту глобальных выбросов CO2 до сих пор, сокращение их вдвое в течение следующих 20 лет кажется нереалистичным. Однако, технолог мог бы возразить, что история полна “технологических переломных моментов” (Montresor, 2014; World Economic Forum, 2015), когда инновации нарушали тенденции и революционизировали общество сверх того, что считалось возможным с точки зрения общепринятого мнения.
Подробное описание этого обсуждения выходит за рамки данной статьи. Что еще более важно, результаты и работа LtG указывают на совершенно другой вопрос, который следует задать, чем вопрос о том, может ли общество следовать CT. Два наиболее подходящих сценария, которые в данный момент совпадают в большей степени, чем два других, указывают на тот факт, что человечеству еще не поздно целенаправленно изменить курс, чтобы значительно отклониться от предвычисленной траектории (BAU2). Тот факт, что сценарий SW показывает наименьшее снижение, предполагает, что, если мы хотим спроектировать наше будущее на основе возможности позитивных переломных моментов, и не только технологических, мы также должны стремиться к “социальным переломным моментам” (David Tàbara et al., 2018; Otto et al., 2020; Westley et al., 2011): Трансформация социальных приоритетов, вместе с технологическими инновациями, специально направленными на продвижение этих новых приоритетов, может вернуть человечество на путь сценария SW.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Эмпирические мировые данные были сопоставлены со сценариями из последней книги Limits to Growth, созданной моделью World3. Сравнение данных, в котором использовалась последняя версия World3, включало четыре сценария: BAU, BAU2, CT и SW. Эмпирические данные показали достаточно хорошее соответствие для большинства переменных. В какой-то степени это было верно для всех сценариев, поскольку в некоторых случаях сценарии не расходятся существенно до 2020 года. Когда сценарии начали расходиться, наиболее близкими к эмпирическим данным чаще всего были BAU2 и CT. Этот результат отличается от предыдущих сравнений, в которых использовалась более ранняя версия World3, и которая указывала BAU как наиболее вероятный сценарий. Сценарий, который отражает наименьшее снижение экономического производства, SW, как и в предыдущих работах является сценарием, который наименее тесно согласуется с наблюдаемыми данными. Кроме того, два сценария, показывающих наибольшее совпадение с фактическими данными до настоящего момента - BAU2 и CT, соответственно, предсказывают картину коллапса и умеренное снижение объема производства. Таким образом, на данный момент фактические данные в наибольшей степени соответствуют сценариям CT и BAU2, которые указывают на замедление и возможную остановку роста в течение следующего десятилетия или около того, но World3 оставляет открытым вопрос о том, перейдет ли это снижение в коллапс. World3 также указывает на возможность на данный момент ограничить снижение до меньшего уровня, чем в CT. Хотя сценарий SW остается наименее вероятным, преднамеренное изменение траектории, вызванное поворотом общества к другой цели, чем рост, все еще возможно. Однако, анализ LtG указывает на то, что это окно возможностей быстро закрывается.