人類對地球影響的增長速度是工業化前700倍

2020-11-28 科學網
人類對地球影響的增長速度是工業化前700倍
新研究表明氣候變化只是威脅人類依賴的地球自然系統的眾多因素之一

 

美國馬裡蘭大學知名科學家帶領的一個國際團隊（包括五名美國科學院院士）發表新的研究論文指出目前廣泛應用於環境、氣候和經濟政策的氣候模式缺少了關鍵性的雙向反饋，沒有充分考慮到重要社會系統變量如不平等性、消費和人口。

作者們在論文中展示了大量證據表明在模型中亟需包括地球系統對人類的一系列反饋機制，並且提出一種未來建模的新框架，可為政府決策和可持續發展提供更現實的指導。

論文的合作者來自於不同大學（美國馬裡蘭大學、美國東北大學、哥倫比亞大學、喬治•梅森大學、約翰•霍普金斯大學和布朗大學）和研究機構主要（聯合全球變化研究所JGCRI、大學大氣研究所組織UCAR、全球環境與社會研究所IGES、日本RIKEN研究所和美國航空航天局的戈達德太空飛行中心）。

這篇以"Modeling Sustainability: Population, Inequality, Consumption, and Bidirectional Coupling of the Earth and Human Systems"（https://academic.oup.com/nsr/article-lookup/doi/10.1093/nsr/nww081）為題的文章指出，地球系統組分（大氣、海洋、土地和生物圈等）不僅為人類社會系統（人類及其生產、分配和消費活動）提供水、能源、生物和材料等輸入，也吸收和處理著人類系統排出的汙染和其它廢物。論文指出資源利用、土地利用變化、排放和汙染的快速增長使人類己成為地球自然系統變化的主要驅動力。這些變化同時也會反饋給人類造成嚴重後果，影響人類健康和福祉、經濟增長和發展，帶來移民和社會衝突問題。然而這種雙向反饋作用（雙向耦合）並未包括在當前模型中。

論文所發表期刊 National Science Review 在同一期中對該文章進行了亮點報導，指出綠色革命後（1950年）溫室氣體CO2、CH4、N2O的大氣濃度變化速率相比工業化前增加了700、1000和300倍（見下圖）。

論文的主要作者，馬裡蘭大學地球系統科學家 Safa Motesharrei 表示，從大氣溫室氣體濃度變化中可以看出，人口數量在很大程度上決定了人類對地球的總影響程度。這在1750年工業革命和1950年綠色革命的前後對比非常明顯。1950至2010年其間人類總影響（總人口數量與GDP的乘積）年均增長4%，其中人口增長（1.7%）與人均GDP增長（2.2%）的貢獻十分接近。這相當於人類總影響每過17年會翻一番，其增長速度之快令人震驚。

論文作者之一、聯合全球變化研究所政治學家 Jorge Rivas 表示，要理解這些人類影響則必須考慮到經濟的不公平性。發達國家的人均資源使用量是發展中國家的5到10倍，1850到2000年的累積溫室氣體排放量中超過四分之三都是發達國家造成的。

論文作者之一、馬裡蘭大學地理學家 Klaus Hubacek 補充說，如果將國家內部的不平等考慮在內的話，這種貧富差距就更大。例如，全球有50%人口的日收入不足3美元，75%人口不足8.5美元，90%人口不足23美元。這種不平等造成了前10%人口帶來的碳排放量幾乎和後90%人口一樣多。

這項研究表明經濟不平等、人均消費和總人口的增長都會導致人類影響的快速增加，但是地球－人類系統模型中的地球組分未與這些人類系統變化的主要驅動力（人口結構、不平等、經濟增長和遷移）實現相互作用以及雙向耦和。

現有模式中一般都是使用外生、獨立變量來表徵這些驅動力。本文作者之一，美國工程院院士以及馬裡蘭大學著名教授 Eugenia Kalnay 指出，缺少雙向耦合使得當前模式在模擬地球－人類系統時遺漏重要的反饋機制，這就如同試圖使用複雜的大氣模式來預測厄爾尼諾，然而其中海洋表面溫度卻來源於外部、獨立的預測值（例如由聯合國做出預估）。如果沒有包括真正的反饋機制，那麼就無法對耦合系統進行預測，模型會很快與現實脫離。

論文作者之一，哥倫比亞大學教授 Mark Cane（最近榮獲了Vetlesen獎以表彰為開發出首個成功預測厄爾尼諾現象的海氣耦合模式）指出，忽略地球和人類系統之間的雙向耦合會導致我們錯失一些對地球和人類命運至關重要，甚至起決定性的東西。

論文作者之一，美國東北大學公共政策和城市學院主任Matthias Ruth教授表示，如果不對人地系統之間這些關鍵反饋實現動態模擬，那麼人類所面臨的環境挑戰可能會被大大低估了。此外，政策和投資在系統動態中的主動作用也沒有被明確的反映出來。相反，模型中的幹預中幾乎都被設計為一種外部成本。這種建模思路對解決一些最緊迫挑戰時作用有限。

國際知名地球系統科學家 Carlos Nobre（最近獲得Volvo可持續發展環境獎，表彰其在理解和保護亞馬遜做出的貢獻）表示：該文章強調了人類所面臨除氣候變化外的其他壓力，以及對長期可持續發展至關重要的因素，包括減少不平等必要性。社會和經濟公平可促進實現可持續發展道路。可持續發展不僅包括對自然資源的可持續利用，同時也要減緩人口增長速度，主動減少人類的環境足跡。

瑞典皇家科學院院士，哥德堡大學August Röhss講席教授陳德亮先生評論到：地球系統經歷了持久的和最近增強的人類活動的幹擾。我們的未來將取決於我們是否能正確理解和合理管理我們對地球系統的影響。這項研究用一個耦合模型對人與自然之間的相互作用進行了有益的探索，為實現全球可持續發展邁出了重要的一步。

賓州州立大學地球系統科學中心主任和傑出教授 Michael Mann評論到：我們不能將人口增長、資源消耗、化石燃料燃燒和氣候風險等問題分開。他們都是耦合動態系統的一部分，如論文作者所示，這些因素都具有造成社會崩潰的潛在後果。這種影響意義非常重大。

可持續性的建模：人口、不公平性、資源消費，地球和人類系統的雙向耦合。網址：https://academic.oup.com/nsr/article/3/4/470/2669331/Modeling-sustainability-population-inequality 和 https://doi.org/10.1093/nsr/nww081 和 PDF https://academic.oup.com/nsr/article-pdf/3/4/470/10871064/nww081.pdf （來源：科學網）

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