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2022-05-11
英文标题:
《Long-run evolution of the global economy - Part 2: Hindcasts of
  innovation and growth》
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作者:
Timothy J. Garrett
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最新提交年份:
2016
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英文摘要:
  Long-range climate forecasts use integrated assessment models to link the global economy to greenhouse gas emissions. This paper evaluates an alternative economic framework outlined in part 1 of this study (Garrett, 2014) that approaches the global economy using purely physical principles rather than explicitly resolved societal dynamics. If this model is initialized with economic data from the 1950s, it yields hindcasts for how fast global economic production and energy consumption grew between 2000 and 2010 with skill scores > 90 % relative to a model of persistence in trends. The model appears to attain high skill partly because there was a strong impulse of discovery of fossil fuel energy reserves in the mid-twentieth century that helped civilization to grow rapidly as a deterministic physical response. Forecasting the coming century may prove more of a challenge because the effect of the energy impulse appears to have nearly run its course. Nonetheless, an understanding of the external forces that drive civilization may help development of constrained futures for the coupled evolution of civilization and climate during the Anthropocene.
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中文摘要:
长期气候预测使用综合评估模型将全球经济与温室气体排放联系起来。本文评估了本研究(Garrett,2014)第1部分中概述的另一种经济框架,该框架使用纯粹的物理原理,而不是明确解决的社会动力学来研究全球经济。如果这个模型是用20世纪50年代的经济数据初始化的,它会对2000年至2010年间全球经济生产和能源消耗的增长速度产生后预测,与趋势持续性模型相比,技能得分>90%。该模型似乎获得了很高的技巧,部分原因是在20世纪中叶,人们强烈地希望发现化石燃料能源储备,这有助于文明作为一种确定性的物理反应迅速发展。预测下一个世纪可能会被证明是一个更大的挑战,因为能源冲动的影响似乎已经接近尾声。尽管如此,了解驱动文明的外部力量可能有助于人类世文明和气候耦合演化的有限未来的发展。
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:General Finance        一般财务
分类描述:Development of general quantitative methodologies with applications in finance
通用定量方法的发展及其在金融中的应用
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一级分类:Physics        物理学
二级分类:Physics and Society        物理学与社会
分类描述:Structure, dynamics and collective behavior of societies and groups (human or otherwise). Quantitative analysis of social networks and other complex networks. Physics and engineering of infrastructure and systems of broad societal impact (e.g., energy grids, transportation networks).
社会和团体(人类或其他)的结构、动态和集体行为。社会网络和其他复杂网络的定量分析。具有广泛社会影响的基础设施和系统(如能源网、运输网络)的物理和工程。
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2022-5-11 13:11:53
全球经济的长期演变——第2部分:创新和增长的后遗症蒂莫西·J·加勒特美国犹他大学盐湖城大气科学系,蒂姆。garrett@utah.eduAbstractLong-范围气候预测使用综合评估模型将全球经济与温室气体排放联系起来。本文评估了本研究(Garrett,2014)第1部分中概述的另一种经济框架,该框架使用纯粹的物理原理,而不是明确解决的社会动力学来研究全球经济。如果这个模型是用20世纪50年代的经济数据初始化的,它会对2000年至2010年间全球经济生产和能源消耗的增长速度产生后预测,与趋势持续性模型相比,技能得分>90%。该模型似乎获得了很高的技巧,部分原因是在20世纪中叶,人们强烈希望发现化石燃料能源储备,这有助于文明作为一种决定性的物理反应迅速发展。预测下一个世纪可能会被证明是一个更大的挑战,因为能量脉冲的影响似乎已经接近尾声。尽管如此,对驱动文明的外部力量的理解可能有助于发展文明和气候在第三纪耦合演化的受限未来。1简介气候模拟需要综合评估模型(IAMs)的温室气体排放未来情景作为输入。
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2022-5-11 13:11:58
IAMs旨在探索如何在缓解气候变化的同时优化社会福利。人类行为的计算是在区域和部门的基础上进行的,可能相当复杂,可能有数百个方程式来解释人类决策、技术变革和经济增长之间的相互作用(莫斯等人,2010年;IPCC,2014年)。定期更新模型情景,以说明观测到的排放轨迹。例如,人们注意到,全球二氧化碳(CO)排放率不仅沿着“一切照旧”(BAU)的轨迹增长,而且事实上略微超过了它(Raupach et al.,2007;Peters et al.,2013),尽管有一系列旨在实现相反目标的国际协议(Nordhaus,2010)。排放增长的稳定性可能表明,人类系统具有惯性,就像物理系统一样。当前的变化反映了之前事件的累积,因此来自过去的持续力量往往对现在的影响最大。这种大规模趋势往往会持续到未来,因为它们对当前的小规模快速部队反应最差,这些部队在之前的行动历史中被稀释(Hasselman,1976)。也许今天我们很难摆脱化石燃料,因为我们至少花了一个世纪的时间积累了一个庞大的全球基础设施,用于化石燃料的消费。并不是说当前推动人类文明向可再生能源发展的努力无法改变这种碳依赖的轨迹,而是需要付出相当大的努力和时间。惯性为BAU轨迹提供了合理性,尤其是对于在空间和时间上高度整合的东西,就像整个文明的共同任务一样。尽管如此,假设趋势的持续性是目前为止应该做的事情。
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2022-5-11 13:12:01
通过与气象预报的类比,可以合理地假设晴朗的天空将迎来一个阳光灿烂的日子。然而,预测天气模型是基于基本的物理原理,告诉我们它不能保持阳光。即使是一组非常简单的方程式也表明,在某个时刻,锋面将经过,云层将形成,高压系统将衰变。正是通过正确掌握基本物理知识,我们才能在任何预测尝试中获得一定程度的积极技能(图1)。IAMs的宏观经济组成部分不能提供可指定技能分数的真实预测。相反,它们反映了专家的意见(Moss等人,2010年),并且大多不受外部物理力的约束,因为它们是政策驱动的,并且是数学构造的,以便考虑到极其广泛的可能未来(Pindyck,2013年)。他们认为劳动力、物质资本和受人类启发的技术变革是经济生产和增长的动力。重点是个人、国家和经济部门。模型方程描述了物质资本和人类繁荣如何随时间增长,以及能源选择如何与温室气体排放相联系(索洛,1956年;诺德豪斯和施托尔克,2013年)。本研究的第1部分(Garrett,2014,以下简称第1部分)描述了第二种更具确定性的方法。COI被认为是长寿命且在大气中混合良好的物质,因此温室效应的大小基本上与人为排放的国家来源无关。然后,文明可以被描述为一个整体,在这个整体中,个人、地区或部门层面的小规模细节没有得到明确处理。
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2022-5-11 13:12:04
模型中唯一需要解决的问题是一个综合的全球经济,它包含所有文明元素,包括人力资本和物质资本的总和。作为IAMs的替代方案,这种新方法提供了一种在通用框架下集成人类系统和物理系统的方法,其中控制方程始终源自第一热力学原理。与预测天气模型的原始方程非常相似,全球经济增长被表示为对驱动能量耗散和物质流动的外部梯度的非平衡响应。人类的决定没有明确的规则;物理学不容易用数学表达政策。相反,经济创新和增长主要被视为一种地球物理现象,换句话说,整个文明被表达为对可用原材料和能源储备的紧急反应。无论采用何种方法,对任何社会模式进行绩效评估都很重要。天气、气候和财务模型定期通过事后预测或回溯测试进行评估。模拟人类长期发展的经济模型也不例外。一个好的模式,即使是一个包含政治的模式,也应该能够从几十年前的某个时刻开始,以积极的技巧再现当前的事件。为了消除持久性的零技能后遗症,该模型将尽可能地调用对并发趋势的响应。在第二次世界大战后的时期,一条经济“阵线”通过,推动文明走向前所未有的繁荣,并由此产生温室气体排放。本文考察了第一部分介绍的理论模型是否能够解释这一前沿的演变。
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2022-5-11 13:12:09
第2节概述了用物理学描述经济演化的哲学和热力学基础。第3节从事后预测中评估该模型。第4节和第5节讨论并总结了结果。2.经济增长的动力2。1能量耗散与人类财富的关系文明增长的非平衡热力学的正式框架在第1部分中给出(加勒特,2014)。将经济学与物理学联系起来的模型的基础是一个基本的恒等式,它将财富的货币表达与文明以一次能源为自身提供动力的速度联系起来(加勒特,2011)。由于我们有农场、建筑、人口、交通工具和通讯网络,我们都对文明与其未开化环境之间的差异有某种感觉。如图2所示,并在附录A中讨论,这种差异意味着文明与其环境之间存在梯度。梯度允许不可逆的热力学流动。文明对潜在能量的消耗和耗散维持着文明内部的可逆循环,这是其所有活动的特征。第一部分提出的假设是,文明实际上是一台热机,其能量可以用更人性化的术语表示为经济财富。如果没有任何能源消耗,文明必然会走向一种不文明、毫无价值的平衡,在这种平衡中,梯度不再存在,所有内部循环都会停止。财富只有通过网络在环境中成长才能增长。真正的经济生产发生在原材料以比文明衰退更快的速度融入文明结构的时候(图2)。以净正增长率扩展文明与能源储备的界面。
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