The Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project offers a framework to compare climate impact projections in different sectors and at different scales. Consistent climate and socio-economic input data provide the basis for a cross-sectoral integration of impact projections. The project is designed to enable quantitative synthesis of climate change impacts at different levels of global warming. This report briefly outlines the objectives and framework of the first, fast-tracked phase of Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project, based on global impact models, and provides an overview of the participating models, input data, and scenario set-up.

Climate change affects human health; however, there have been no large-scale, systematic efforts to quantify the heat-related human health impacts that have already occurred due to climate change. Here, we use empirical data from 732 locations in 43 countries to estimate the mortality burdens associated with the additional heat exposure that has resulted from recent human-induced warming, during the period 1991–2018. Across all study countries, we find that 37.0% (range 20.5–76.3%) of warm-season heat-related deaths can be attributed to anthropogenic climate change and that increased mortality is evident on every continent. Burdens varied geographically but were of the order of dozens to hundreds of deaths per year in many locations. Our findings support the urgent need for more ambitious mitigation and adaptation strategies to minimize the public health impacts of climate change. Current and future climate change is expected to impact human health, both indirectly and directly, through increasing temperatures. Climate change has already had an impact and is responsible for 37% of warm-season heat-related deaths between 1991 and 2018, with increases in mortality observed globally.

Climate change can directly affect human health by varying exposure to non-optimal outdoor temperature. However, evidence on this direct impact at a global scale is limited, mainly due to issues in modelling and projecting complex and highly heterogeneous epidemiological relationships across different populations and climates.We collected observed daily time series of mean temperature and mortality counts for all causes or non-external causes only, in periods ranging from Jan 1, 1984, to Dec 31, 2015, from various locations across the globe through the Multi-Country Multi-City Collaborative Research Network. We estimated temperature-mortality relationships through a two-stage time series design. We generated current and future daily mean temperature series under four scenarios of climate change, determined by varying trajectories of greenhouse gas emissions, using five general circulation models. We projected excess mortality for cold and heat and their net change in 1990-2099 under each scenario of climate change, assuming no adaptation or population changes.Our dataset comprised 451 locations in 23 countries across nine regions of the world, including 85 879 895 deaths. Results indicate, on average, a net increase in temperature-related excess mortality under high-emission scenarios, although with important geographical differences. In temperate areas such as northern Europe, east Asia, and Australia, the less intense warming and large decrease in cold-related excess would induce a null or marginally negative net effect, with the net change in 2090-99 compared with 2010-19 ranging from -1·2% (empirical 95% CI -3·6 to 1·4) in Australia to -0·1% (-2·1 to 1·6) in east Asia under the highest emission scenario, although the decreasing trends would reverse during the course of the century. Conversely, warmer regions, such as the central and southern parts of America or Europe, and especially southeast Asia, would experience a sharp surge in heat-related impacts and extremely large net increases, with the net change at the end of the century ranging from 3·0% (-3·0 to 9·3) in Central America to 12·7% (-4·7 to 28·1) in southeast Asia under the highest emission scenario. Most of the health effects directly due to temperature increase could be avoided under scenarios involving mitigation strategies to limit emissions and further warming of the planet.This study shows the negative health impacts of climate change that, under high-emission scenarios, would disproportionately affect warmer and poorer regions of the world. Comparison with lower emission scenarios emphasises the importance of mitigation policies for limiting global warming and reducing the associated health risks.UK Medical Research Council.

Abstract. In Paris, France, December 2015, the Conference of the Parties (COP) to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) invited the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) to provide a special report in 2018 on the impacts of global warming of 1.5 °C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways. In Nairobi, Kenya, April 2016, the IPCC panel accepted the invitation. Here we describe the response devised within the Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project (ISIMIP) to provide tailored, cross-sectorally consistent impact projections to broaden the scientific basis for the report. The simulation protocol is designed to allow for (1) separation of the impacts of historical warming starting from pre-industrial conditions from impacts of other drivers such as historical land-use changes (based on pre-industrial and historical impact model simulations); (2) quantification of the impacts of additional warming up to 1.5 °C, including a potential overshoot and long-term impacts up to 2299, and comparison to higher levels of global mean temperature change (based on the low-emissions Representative Concentration Pathway RCP2.6 and a no-mitigation pathway RCP6.0) with socio-economic conditions fixed at 2005 levels; and (3) assessment of the climate effects based on the same climate scenarios while accounting for simultaneous changes in socio-economic conditions following the middle-of-the-road Shared Socioeconomic Pathway (SSP2, Fricko et al., 2016) and in particular differential bioenergy requirements associated with the transformation of the energy system to comply with RCP2.6 compared to RCP6.0. With the aim of providing the scientific basis for an aggregation of impacts across sectors and analysis of cross-sectoral interactions that may dampen or amplify sectoral impacts, the protocol is designed to facilitate consistent impact projections from a range of impact models across different sectors (global and regional hydrology, lakes, global crops, global vegetation, regional forests, global and regional marine ecosystems and fisheries, global and regional coastal infrastructure, energy supply and demand, temperature-related mortality, and global terrestrial biodiversity).

Summary

Background

 Exposure to cold or hot temperatures is associated with premature deaths. We aimed to evaluate the global, regional, and national mortality burden associated with non-optimal ambient temperatures. 

Methods

 In this modelling study, we collected time-series data on mortality and ambient temperatures from 750 locations in 43 countries and five meta-predictors at a grid size of 0·5° × 0·5° across the globe. A three-stage analysis strategy was used. First, the temperature–mortality association was fitted for each location by use of a time-series regression. Second, a multivariate meta-regression model was built between location-specific estimates and meta-predictors. Finally, the grid-specific temperature–mortality association between 2000 and 2019 was predicted by use of the fitted meta-regression and the grid-specific meta-predictors. Excess deaths due to non-optimal temperatures, the ratio between annual excess deaths and all deaths of a year (the excess death ratio), and the death rate per 100 000 residents were then calculated for each grid across the world. Grids were divided according to regional groupings of the UN Statistics Division. 

Findings

 Globally, 5 083 173 deaths (95% empirical CI [eCI] 4 087 967–5 965 520) were associated with non-optimal temperatures per year, accounting for 9·43% (95% eCI 7·58–11·07) of all deaths (8·52% [6·19–10·47] were cold-related and 0·91% [0·56–1·36] were heat-related). There were 74 temperature-related excess deaths per 100 000 residents (95% eCI 60–87). The mortality burden varied geographically. Of all excess deaths, 2 617 322 (51·49%) occurred in Asia. Eastern Europe had the highest heat-related excess death rate and Sub-Saharan Africa had the highest cold-related excess death rate. From 2000–03 to 2016–19, the global cold-related excess death ratio changed by −0·51 percentage points (95% eCI −0·61 to −0·42) and the global heat-related excess death ratio increased by 0·21 percentage points (0·13–0·31), leading to a net reduction in the overall ratio. The largest decline in overall excess death ratio occurred in South-eastern Asia, whereas excess death ratio fluctuated in Southern Asia and Europe. 

Interpretation

 Non-optimal temperatures are associated with a substantial mortality burden, which varies spatiotemporally. Our findings will benefit international, national, and local communities in developing preparedness and prevention strategies to reduce weather-related impacts immediately and under climate change scenarios. 

Funding

 Australian Research Council and the Australian National Health and Medical Research Council.

Young generations are severely threatened by climate change

Global impact models represent process-level understanding of how natural and human systems may be affected by climate change. Their projections are used in integrated assessments of climate change. Here we test, for the first time, systematically across many important systems, how well such impact models capture the impacts of extreme climate conditions. Using the 2003 European heat wave and drought as a historical analogue for comparable events in the future, we find that a majority of models underestimate the extremeness of impacts in important sectors such as agriculture, terrestrial ecosystems, and heat-related human mortality, while impacts on water resources and hydropower are overestimated in some river basins; and the spread across models is often large. This has important implications for economic assessments of climate change impacts that rely on these models. It also means that societal risks from future extreme events may be greater than previously thought.

The association between nonoptimal temperatures and cardiovascular mortality risk is recognized. However, a comprehensive global assessment of this burden is lacking. The goal of this study was to assess global cardiovascular mortality burden attributable to nonoptimal temperatures and investigate spatiotemporal trends. Using daily cardiovascular deaths and temperature data from 32 countries, a 3-stage analytical approach was applied. First, location-specific temperature–mortality associations were estimated, considering nonlinearity and delayed effects. Second, a multivariate meta-regression model was developed between location-specific effect estimates and 5 meta-predictors. Third, cardiovascular deaths associated with nonoptimal, cold, and hot temperatures for each global grid (55 km × 55 km resolution) were estimated, and temporal trends from 2000 to 2019 were explored. Globally, 1,801,513 (95% empirical CI: 1,526,632-2,202,831) annual cardiovascular deaths were associated with nonoptimal temperatures, constituting 8.86% (95% empirical CI: 7.51%-12.32%) of total cardiovascular mortality corresponding to 26 deaths per 100,000 population. Cold-related deaths accounted for 8.20% (95% empirical CI: 6.74%-11.57%), whereas heat-related deaths accounted for 0.66% (95% empirical CI: 0.49%-0.98%). The mortality burden varied significantly across regions, with the highest excess mortality rates observed in Central Asia and Eastern Europe. From 2000 to 2019, cold-related excess death ratios decreased, while heat-related ratios increased, resulting in an overall decline in temperature-related deaths. Southeastern Asia, Sub-Saharan Africa, and Oceania observed the greatest reduction, while Southern Asia experienced an increase. The Americas and several regions in Asia and Europe displayed fluctuating temporal patterns. Nonoptimal temperatures substantially contribute to cardiovascular mortality, with heterogeneous spatiotemporal patterns. Effective mitigation and adaptation strategies are crucial, especially given the increasing heat-related cardiovascular deaths amid climate change.

Abstract The rising humid heat is regarded as a severe threat to human survivability, but the proper integration of humid heat into heat-health alerts is still being explored. Using state-of-the-art epidemiological and climatological datasets, we examined the association between multiple heat stress indicators (HSIs) and daily human mortality in 739 cities worldwide. Notable differences were observed in the long-term trends and timing of heat events detected by HSIs. Air temperature (Tair) predicts heat-related mortality well in cities with a robust negative Tair-relative humidity correlation (CT-RH). However, in cities with near-zero or weak positive CT-RH, HSIs considering humidity provide enhanced predictive power compared to Tair. Furthermore, the magnitude and timing of heat-related mortality measured by HSIs could differ largely from those associated with Tair in many cities. Our findings provide important insights into specific regions where humans are vulnerable to humid heat and can facilitate the further enhancement of heat-health alert systems.