W obliczu palących wyzwań związanych ze zmianami klimatycznymi, istotne jest, aby podejmowane działania były poparte solidną wiedzą naukową. Polityka klimatyczna, będąca narzędziem walki z emisjami gazów cieplarnianych, musi ewoluować w oparciu o dogłębne analizy i weryfikowalne dane. W artykule opublikowanym w „npj Climate Action” autorzy przedstawiają innowacyjne podejście do systematycznego mapowania literatury naukowej poświęconej polityce klimatycznej, wykorzystując metody uczenia maszynowego (ang. Machine Learning – ML). Celem tej analizy jest identyfikacja luk, dysproporcji oraz obszarów, gdzie uwaga naukowa, intensywność wdrażanych polityk i poziom emisji nie są ze sobą spójne. Metoda ta, jak podkreślają autorzy, ma na celu przyspieszenie uczenia się o skutecznych instrumentach politycznych w różnych kontekstach.
Wprowadzenie do Problematyki Polityki Klimatycznej
Konieczność ograniczenia emisji gazów cieplarnianych jest dzisiaj imperatywem, a porozumienie paryskie stawia jasny cel: utrzymanie wzrostu globalnej temperatury znacznie poniżej 2°C w stosunku do epoki przedindustrialnej. Niestety, obecne zobowiązania i działania są niewystarczające, a emisje nadal rosną. Artykuł podkreśla, że kraje muszą znacząco zwiększyć swoje ambicje redukcyjne i wypełnić lukę między deklaracjami a realnymi działaniami. Zważywszy, że czas na osiągnięcie neutralności klimatycznej do połowy stulecia jest ograniczony, szybkie uczenie się z doświadczeń z zakresu polityki klimatycznej staje się kluczowe. Dotychczas wdrożono tysiące polityk klimatycznych w różnych sektorach i regionach świata, ale ich efektywność jest zróżnicowana. Istnieją też bazy danych zbierające informacje o tych politykach, co stanowi cenne źródło wiedzy. Niemniej jednak, systematyzacja literatury naukowej na temat tych instrumentów politycznych napotyka na szereg wyzwań.
Wyzwaniem jest definicja i zakres polityki klimatycznej. Polityka klimatyczna może dotyczyć szerokiego spektrum działań, od bezpośrednich regulacji emisji po pośrednie wsparcie technologii niskoemisyjnych. Zdefiniowanie, które polityki powinny być uwzględnione w analizie, jest kluczowe dla uzyskania spójnych wyników. W literaturze naukowej brakuje również spójnych i kompleksowych typologii polityk klimatycznych, co utrudnia porównywanie i syntezę wyników badań. Rozproszenie badań na temat polityki klimatycznej w różnych dziedzinach nauki i sektorach gospodarki stanowi kolejne wyzwanie. Ogromna liczba publikacji sprawia, że trudno jest naukowcom być na bieżąco z najnowszymi osiągnięciami, co utrudnia opracowywanie kompleksowych ocen, takich jak te przygotowywane przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC). Właśnie tutaj wkraczają technologie cyfrowe, uczenie maszynowe i przetwarzanie języka naturalnego (NLP), oferując obiecujące możliwości usprawnienia pracy IPCC i prowadzenia analiz na dużą skalę. Artykuł prezentuje próbę przyspieszenia uczenia się o polityce klimatycznej poprzez stworzenie przeglądu najnowszych osiągnięć w tej dziedzinie. Wykorzystuje się metody uczenia maszynowego z zakresu NLP do systematycznego mapowania literatury naukowej. Mapowanie systematyczne ma na celu „gromadzenie, opisywanie i katalogowanie dostępnych dowodów” w celu „identyfikacji dowodów dla pytań istotnych dla polityki, luk w wiedzy i klastrów wiedzy”. Zamiast udzielać bezpośrednich odpowiedzi na pytania dotyczące skutków polityki klimatycznej, mapa ta pokazuje, co i gdzie zostało zbadane, potencjalnie informując o kierunkach badań podstawowych (w tym poprzez finansowanie) i umożliwiając dalsze prace syntezy dowodów, od pojedynczych przeglądów po oceny naukowe, takie jak te przeprowadzane przez IPCC. Biorąc pod uwagę ogrom literatury, tradycyjne, ręczne podejście do tworzenia takiej mapy jest niewykonalne, jeśli chodzi o obszary badawcze z wieloma tysiącami publikacji.
W artykule wykorzystano ponad 2500 ręcznie zakodowanych dokumentów do doprecyzowania modelu językowego ClimateBERT w celu identyfikacji podzbioru 84 990 badań w szerszej literaturze klimatycznej, które badają instrumenty polityki klimatycznej, kategoryzują je według rodzaju polityki i sektora oraz określają rodzaj zastosowanej analizy. Zautomatyzowany potok klasyfikacji umożliwia dostarczenie żywej mapy systematycznej wspierającej działania badawcze, jak również oceny naukowe w tej przestrzeni.
Definiowanie Polityki Klimatycznej i Nowa Typologia Instrumentów
Kluczowym elementem jest precyzyjne zdefiniowanie, co stanowi politykę klimatyczną. Autorzy artykułu koncentrują się na instrumentach politycznych, których celem jest łagodzenie zmian klimatycznych (instrumenty dotyczące adaptacji zostały omówione w innym artykule). Uwzględniono wyłącznie te polityki, w których wspomniano o redukcji emisji lub które były jednoznacznie motywowane chęcią zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych (GHG) lub ich koncentracji. Przykładem jest sytuacja, w której polityka bezpośrednio ukierunkowana jest na gazy cieplarniane, jak w przypadku podatku węglowego lub norm emisji GHG.
Artykuł nie uwzględniłby subwencji na technologie energii odnawialnej, chyba że wspomniano by o redukcji emisji lub celach klimatycznych, natomiast artykuł o podatku węglowym lub systemie handlu emisjami GHG zostałby uwzględniony. Dzieje się tak dlatego, że rząd może mieć wiele powodów, aby wspierać technologie energii odnawialnej, takie jak bezpieczeństwo energetyczne, chęć odejścia od energii jądrowej lub zmniejszenie lokalnego zanieczyszczenia powietrza, podczas gdy motywacja klimatyczna do wyceny węgla jest jednoznaczna. Sam instrument wyraźnie ukierunkowany jest na redukcję emisji gazów cieplarnianych. Autorzy zdają sobie sprawę, że taka definicja może pomijać wiele badań nad politykami, które mają istotny wpływ na redukcję emisji, ale wybrali definicję, którą można zastosować konsekwentnie i z minimalną dwuznacznością. Ponieważ nie mają dostępu do każdej polityki i motywacji decydentów, którzy ją uchwalili, koncentrują się na tym, co mówi samo badanie. Jeśli badanie dotyczy polityki w kontekście zmian klimatycznych lub redukcji emisji, traktują je jako badanie nad polityką klimatyczną. Nie proponują tego jako lepszej lub ostatecznej definicji polityki klimatycznej, a jedynie takiej, którą można zastosować z minimalną dwuznacznością. Ich zbiór danych, dotyczący wyraźnej literatury polityki klimatycznej, stanowi zatem tylko podzbiór literatury dotyczącej polityk, które mają znaczenie dla łagodzenia zmian klimatycznych, a jednocześnie jest największą bazą danych literatury polityki klimatycznej, jaką znają.
Opracowano nową, trójpoziomową typologię polityk klimatycznych, która łączy dwie istniejące typologie stosowane w głównych bazach danych polityki klimatycznej: Climate Change Laws of the World (CCLW) oraz Climate Policy Database by the NewClimate Institute (CPDB). Typologia ta opiera się na środkach, za pomocą których rządy realizują cele polityczne. Na najwyższym poziomie środki te mogą obejmować:
- Porozumienia: zawieranie umów z innymi aktorami, zarówno państwowymi, jak i niepaństwowymi.
- Instrumenty ekonomiczne: zapewnianie finansowania lub zmiana bodźców ekonomicznych (np. podatki, subsydia).
- Instrumenty regulacyjne: nakazywanie, co inne podmioty muszą lub nie mogą robić (np. normy emisji, standardy efektywności energetycznej).
- Informacja, edukacja i szkolenia: dostarczanie informacji lub budowanie zdolności, oczekując, że zmieni to zachowanie innych aktorów.
- Zarządzanie, strategie i cele: ustalanie celów lub strategii, lub zmiana ustaleń instytucjonalnych.
Drugi poziom hierarchii dodaje szczegóły dotyczące konkretnego rodzaju instrumentu, np. cena węgla a subsydium, natomiast trzeci poziom oferuje dalsze specyfikacje, np. poprzez rozróżnienie między podatkami węglowymi a systemami handlu emisjami, które oba zmieniają bodźce ekonomiczne, ustalając cenę za węgiel.
Metodologia Badania: Od Zbioru Danych do Uczenia Maszynowego
Aby zidentyfikować literaturę na temat instrumentów polityki klimatycznej, autorzy przeszukali otwartą bazę danych bibliograficznych OpenAlex za pomocą zapytania, które miało na celu zidentyfikowanie całej literatury klimatycznej. Po wstępnej selekcji dokumentów, oznaczono te, które były istotne zgodnie z przyjętą definicją, a następnie rejestrowano szczegółowe informacje na temat instrumentów polityki klimatycznej, sektorów, krajów i poziomów zarządzania, których dotyczyły. Zebrano również dane na temat rodzaju analizy (ex-post vs. ex-ante) oraz metodologii (ilościowa vs. jakościowa). Następnie, po ręcznej weryfikacji, przeszkolono klasyfikatory uczenia maszynowego do klasyfikacji każdej z kategorii oraz wykorzystano geoparser do wydobywania lokalizacji wspomnianych w każdym badaniu. Do oceny wykorzystano różne wstępnie przeszkolone modele językowe, w tym ClimateBERT, który przeszedł dodatkowe wstępne szkolenie na tekstach związanych z klimatem. Na podstawie wyników F1 (które mieszczą się w przedziale od 0 do 1 i opisują średnią harmoniczną precyzji, odsetek przewidywanych pozytywnych przypadków, które są prawdziwie pozytywne, i przypomnienia, odsetek prawdziwie pozytywnych przypadków, które są przewidywane jako pozytywne) dla różnych etykiet, autorzy stwierdzili, że ClimateBERT najlepiej przewiduje kategorie: włączenie, sektor i najwyższy poziom typologii instrumentów.
Wyniki Badania: Rozwój Literatury, Dysproporcje i Niespójności
Analiza ujawniła, że liczba publikacji dotyczących instrumentów polityki klimatycznej wynosi około 84 990, z czego 26% zostało opublikowanych po 2020 roku. Najczęściej badane instrumenty to instrumenty ekonomiczne i strategie oraz cele związane z zarządzaniem. Rodzaj badanego instrumentu różni się znacznie w zależności od sektora. Na przykład, w sektorze przemysłu dominują analizy instrumentów ekonomicznych, podczas gdy w sektorze budownictwa większą uwagę poświęca się instrumentom regulacyjnym. Ważnym aspektem oceny polityki klimatycznej jest rozróżnienie między studiami ex-ante (analizującymi potencjalne skutki polityki) a studiami ex-post (oceniającymi skutki wdrożonych polityk). Badanie wykazało, że studia ex-ante przeważają w przypadku instrumentów ekonomicznych oraz strategii i celów związanych z zarządzaniem, podczas gdy dla instrumentów regulacyjnych, informacyjnych i porozumień proporcje studiów ex-post i ex-ante są zbliżone.
Normalizacja regionalnych wzorców publikacji według emisji pomaga zrozumieć, czy społeczność naukowa poświęca również więcej uwagi badaniu redukcji emisji w tych krajach lub regionach. Na przykład, podczas gdy Stany Zjednoczone i Chiny, dwaj najwięksi emitenci, są badane w znaczącej 34% literaturze dotyczącej instrumentów polityki klimatycznej, ich udział w emisjach GHG jest znacznie większy i wynosi 40%. Po normalizacji liczby badań według emisji GHG każdego kraju w 2021 r. (i wyłączeniu bardzo małych krajów o emisjach poniżej 1 mln ton), Wielka Brytania staje się krajem najczęściej badanym w stosunku do swoich emisji, z 11 716 badaniami na Gt emisji GHG, a w ślad za nią podąża Szwecja, z 11 036 badaniami na Gt emisji GHG. Stany Zjednoczone i Chiny, z odpowiednio 1337 i 158 badaniami na Gt, zajmują odpowiednio 31 i 89 miejsce (na 158 krajów, dla których mamy dane). Co ciekawe, Wielka Brytania i Szwecja to kraje, które w ciągu ostatniej dekady dokonały znacznych redukcji emisji. Porównanie rozmieszczenia badań naukowych z intensywnością polityki klimatycznej w różnych krajach ujawniło, że Stany Zjednoczone i Chiny, mimo dużych emisji, mają stosunkowo mało polityk w przeliczeniu na emisje. Z kolei w Afryce stosunek liczby studiów do liczby polityk jest niski, co sugeruje potencjalne luki w wiedzy na temat afrykańskiej polityki klimatycznej.
Analiza wykazała, że udział badań poświęconych instrumentom ekonomicznym jest wyższy niż udział polityk, które wykorzystują te instrumenty, co może wskazywać na rozbieżność między preferencjami naukowców a realiami politycznymi. Zauważono również, że instrumenty regulacyjne są stosunkowo niedostatecznie zbadane w porównaniu z ich powszechnym stosowaniem w polityce klimatycznej.
Implikacje i Perspektywy na Przyszłość
Badanie podkreśla znaczenie systematycznego mapowania literatury naukowej w celu identyfikacji luk i dysproporcji w obszarze polityki klimatycznej. Autorzy wskazują na potrzebę dalszego rozwoju automatyzacji procesów mapowania, aby umożliwić tworzenie „żywych map systematycznych”, które będą na bieżąco odzwierciedlać najnowsze osiągnięcia naukowe. Istotne jest również uwzględnienie badań prowadzonych w językach innych niż angielski, aby zapewnić bardziej kompleksowy obraz globalnej wiedzy na temat polityki klimatycznej. Przyszłe badania powinny skupić się na analizie związków między emisjami, politykami i literaturą naukową, uwzględniając różne wskaźniki efektywności polityk oraz dynamikę sektorową i czasową. Kluczowe jest również identyfikowanie i ocenianie studiów przypadków udanych polityk klimatycznych, aby wyciągnąć wnioski, które mogą być zastosowane w innych krajach i sektorach. Ostatecznie, podejmowanie decyzji opartych na dowodach powinno opierać się nie tylko na pojedynczych badaniach, ale również na wysokiej jakości przeglądach systematycznych. Autorzy sugerują, że w literaturze dotyczącej instrumentów polityki klimatycznej istnieje luka w zakresie syntezy dowodów, którą należy wypełnić, aby wspierać procesy oceny klimatycznej i doskonalić politykę klimatyczną.
Podsumowanie
Artykuł w „npj Climate Action” prezentuje innowacyjne podejście do mapowania literatury naukowej na temat polityki klimatycznej, wykorzystując metody uczenia maszynowego. Badanie ujawnia istotne luki i dysproporcje między uwagą naukową, intensywnością wdrażanych polityk i poziomem emisji. Wyniki analizy mogą pomóc w ukierunkowaniu przyszłych badań i doskonaleniu polityki klimatycznej, aby osiągnąć ambitne cele redukcyjne i ograniczyć negatywne skutki zmian klimatycznych. Narzędzie, stworzone w celu analizy, jest dostępne jako zasób społecznościowy w interaktywnej i przeszukiwalnej formie pod adresem https://climateliterature.org/#/project/policymap. Celem zespołu autorów jest zwiększenie wartości tego zasobu poprzez automatyzację procesu aktualizacji, czyniąc z niego żywą mapę systematyczną. Z biegiem czasu autorzy dążą do włączenia dodatkowych kategorii, w których można opracować klasyfikatory. Ta internetowa mapa może służyć jako przydatne źródło informacji dla autorów IPCC lub decydentów, jak również jako punkt wyjścia dla wspólnych wysiłków zmierzających do wypełnienia luki w syntezie dowodów poprzez systematyczne przeglądy lub ekosystemy wzajemnie powiązanych przeglądów systematycznych i metaanaliz w szerokim spektrum kombinacji instrumentów politycznych, sektorów i wyników. Zapewnienie tak systematycznych i kompleksowych ocen rozwiązań klimatycznych ma zasadnicze znaczenie, biorąc pod uwagę pilną potrzebę zwiększenia ambicji polityki klimatycznej i wypełnienia luki w realizacji.
