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来源:中国科协创新战略研究院《创新研究报告》

第3期（总第431期）2021-01-10

编者按：未来地球组织（Future Earth）和地球联盟组织（The Earth League）于2019年年底联合发布《2019年气候科学的10个新见解报告》（10 New Insights in Climate Science 2019），该报告总结了与气候科学相关的地球系统科学、政策、公共卫生和经济方面的最新研究进展，揭示了气候引发的社会运动在频率和规模上不断增长的现象。本文对其主要内容进行摘编。

在过去几年中，越来越多与气候相关的倡议正在跨越各个经济部门，在不同的时间尺度和区域范围内执行。随着这些倡议的不断扩散和反复提出，社会体系可能会越过临界点，或者说“社会拐点”，然后社会变化会加速发展。有丰富的证据表明，有着明确目标的社会运动为整个历史带来了变革，公平与公正是制定成功的气候政策的关键。

一、世界偏离巴黎协定目标

1. 温室气体排放趋势与既定目标之间的差距扩大

石油和天然气的使用正在迅速增加（每年 1.4% 和 2%）。近年来，化石燃料燃烧和土地利用变化造成的全球二氧化碳排放总量每年增加约 1%。联合国《2018年环境排放差距报告》发现，各国无条件的国家自主贡献（nationally determined contributions，NDCs）与 2030 年目标的差距逐渐扩大，对比将全球变暖幅度控制在 2℃以内的目标，差距扩大到了每年150亿吨的二氧化碳排放，对比将全球变暖幅度控制在 1.5℃以内的目标，差距扩大到了每年320亿吨的二氧化碳排放。相比之下，目前人为二氧化碳排放总量为每年410亿吨。

2. 能源基础设施不断产生碳排放

现有能源基础设施的全使用周期将释放6600亿吨（2300—15000亿吨范围）的二氧化碳，而待建的发电厂将再增加1900亿吨（400—4300亿吨范围）二氧化碳排放。现有和待建的能源基础设施的总排放量为 8500 亿吨二氧化碳，大约是 1.5℃目标（2018年1月起为4200—5800亿吨）碳预算的两倍。要避免未来的高排放，就需要降低利用率，提前退役或对发电厂和工业进行改造。目前，可再生能源占全球发电总量的26%，随着可再生能源的持续快速发展，化石能源生产将会被逐步替代。

3. 化石燃料行业整体规模继续扩大

在许多国家，煤炭的消耗已经放缓并正在下降，但石油和天然气的使用仍在增长，化石燃料行业的整体规模继续扩大。自《巴黎协定》（2016—2018年）通过以来，已有33家全球银行向化石燃料公司投资1.9万亿美元。在化石燃料的五大投资者中，有四家以美国为基地，而煤电的前五大投资者中有四家是中资银行。

4. 碳中和措施势在必行

在缺乏强有力的减排措施的情况下，为了避免全球变暖超过 1.5℃，从大气中去除二氧化碳并将其安全封存已成为一项必要条件。根据联合国政府间气候变化专门委员会关于气候变化和土地的报告，最可行的碳中和（Carbon Dioxide Removal）方法包括自然生态法（植树造林、退耕还林、农田和草场土壤的碳固化）和生物能源法（碳捕获和碳储存）。然而，这些解决方案需要大量投资，占用大量土地，并可能对生物多样性以及淡水可用性产生负面影响。基于模型的脱碳途径表明，到2100年，全球需要将多达700万平方公里转化为森林面积才能将温度升高限制在 1.5℃或 2℃以内。

二、气候变化的速度和强度超出预期

1. 观测结果显示持续变暖迹象

对主要气候变量的观测显示全球平均地表温度（Global Mean Surface Temperature，GMST）持续变暖并有加速变化的迹象。世界气象组织（World Meteorological Organization，WMO）对 GMST 进行的分析显示，过去五年是有记录以来最热的五年，其中2015年、2016年、2017年和2018年是四个最热的年份。未来的变暖速度可能会更快。

2. 海平面上升加速

海洋吸收了气候系统中大约90%的额外热量，海水受热膨胀，导致海平面上升、上层水体升温、分层、环流减弱、氧含量变化等现象。海洋热浪也变得持续时间更长、强度更大、范围更广。

科学上逐渐形成共识，认为人为因素导致的气候变化是1970年以来海平面上升的主要原因。海平面上升的后果是1985—2018年卫星观测到的巨型海浪和极端海况频率增加。

3. 格陵兰岛冰川和南极冰原加速退化

目前海平面上升的主要原因与冰川和冰原融化造成的热膨胀和质量流失有关。海平面上升速度的增加是由于内陆冰，即格陵兰岛和南极西部冰原的融化速度加快造成的。根据最近的卫星数据，在过去 25 年里南极洲的物质流失正在加速。

4. 气候变化对冰原和海平面上升的深度影响可能被低估

关于南极冰川的不稳定过程是否会在不久的将来发生的假设仍在争论中。这一过程可能导致冰盖边缘的冰急剧减少，从而严重加速海平面上升。

三、气候变化影响每一处山巅

1. 山区冰川的厚度正在减少

山脉是气候变化最先影响的区域。冰冻圈（冰川、永久冻土层、雪和冰）发生的剧变对山区集水区和低地水的可用性都有连锁效应。从2006年到2015年，全球范围内（除南极和北极外）山区冰川的质量每年减少123±240亿吨，相当于每平方米冰川减少约500公斤，或者相当于每年从冰川上削去0.5米。位于高山地区，覆盖面积360—520万平方公里（相当于一个欧洲）的永冻土层正在受到欧洲阿尔卑斯山脉、斯堪的纳维亚半岛、加拿大和亚洲地区气温上升的影响。几乎所有地区的积雪天数都在减少，尤其低海拔地区。预计大规模冰川消退将在高碳排放和中碳排放情况下进一步发展。

2. 冰川、积雪的变化可能影响人类生活

冰川、积雪和永久冻土层的减少将继续影响包括山体滑坡和岩崩在内的大多数相关自然灾害的发生频率、强度和地点 , 使灾害风险增加。同时，涉及冰川和积雪的气候变化对于水体径流总量及季节性流量的影响已经在以积雪为主和冰川补给的河流盆地中得到了体现，将影响大约 14 亿依靠山区径流的人口。

3. 气候变化影响山地生态系统及其生物多样性

气候变化也在加速影响山地生态系统及其生物多样性。长期生态监测和大规模评估的结果一致表明，气候变化导致栖息地和物种沿海拔梯度发生了前所未有的重新分布或消失，以及增加了山地生态系统对外来压力（如入侵物种）的脆弱性。

4. 高碳排放条件下适应气候变化的有效性将被严重限制

与渐进或突发的社会治理和社会经济活动一样，气候变化也是推动山地社会生态系统变化的关键因素。气候变化深刻地影响依山而生的人类群体，其中对于人们生存方式选择以及支撑产业（如农业、畜牧、旅游和能源等）将产生负面作用。减少这些影响以及促进生物多样性的一个关键机会是，在全球气候变化的情况下，鼓励山区人类群体选择多样化的生存方式，并且能认知到人们对于山区本地的了解在区域保护和管理方面将会发挥关键作用。

四、森林正受到威胁，并造成全球性后果

1. 森林是主要的二氧化碳池

森林是陆地生态系统、人类生计和文化的基本支柱。森林约占陆地生物量的80%，是主要的二氧化碳储存地，每年吸收11.6亿吨二氧化碳，相当于全球化石燃料二氧化碳排放量的30%。在热带地区，50%的森林消失将导致当地平均气温升高 1℃左右。

2. 由人类土地使用改变引起的森林火灾已经损害了二氧化碳池

森林砍伐和其他人为的土地使用变更占全球人为的二氧化碳排放的13%，是气候变化的主要原因之一。在2005年至2013年期间，62%的森林消失是由于商用农田、牧场和林地面积的扩大。2010年至2014年与森林砍伐相关的碳排放，有很大一部分（29%—39%）是由国际贸易推动的。

3. 全球气候变化加剧了森林火灾

近年来，由于长期干旱，例如美国西部和阿拉斯加地区、加拿大、俄罗斯、澳大利亚等多地的区域性森林野火显著增加。亚马逊地区由于自然和人为引起的火灾加上北方森林的野火，意味着人类可能正在失去一个主要的碳储存库。在自然循环中，火灾的数量、规模和持续时间都有明显增长。例如，厄尔尼诺现象周期性地改变南半球大气循环，加大了自然和人为引起的火灾。

4. 气候变化和二氧化碳浓度升高影响森林的固碳能力

当树木被高浓度的二氧化碳“施肥”时，它们生长得更快，从而增加了光系统和大气对二氧化碳的吸收。然而，树木的寿命可能会缩短，这意味着长期的隔离效应也会受到影响。更高的茎杆生产力、更快的树木周转率和更短的碳停留时间之间的相互依赖也限制了碳储存。二氧化碳“施肥”还有另一个限制：尽管大气中有更多的二氧化碳，但自然生态系统中磷的缺乏会抑制树木的生长。气候变化还会减少光合作用，加剧蒸发，大范围的干旱又会导致树木死亡率的上升。

5. 恢复和保护自然森林是应对气候变化的重要举措

在目前二氧化碳大气浓度水平下，施肥效应仍能产生正的碳吸收，因此，刺激森林生长可以被视为一种缓解气候变化的措施。重新造林、制止森林砍伐、可持续森林管理以及其他自然生态方案是可以弥补2030年《巴黎协定》所要求的减排缺口的可行、高效选择。

五、极端天气——2019 年的“新常态”

1. 极端天气成为“新常态”

2019年，破纪录的极端天气和气候事件持续占据新闻搜索，引起公众对人为气候变化所起作用的关注。在公众强烈抗议的同时，科学家将事件频率和强度的增加归因于气候变化。气候变化正迫使人类重新考虑极端事件的概念。曾经被认为不太可能或罕见的（无论是强度还是频率）事件正在成为“新常态”的一部分。气候系统的这一根本变化已经达到了现在全球都能感受到的程度。无论是最热的夏天，最长的干旱，还是有记录以来最大的野火，不断被打破的记录并成为气候变化的一个流行话题。

2. 极端事件的数量增加并造成区域性影响

从全球来看，大多数陆地区域正在遭受更多的、可持续几天的极端降雨。然而，每一个区域情况各有不同。例如，过去曾观察到厄尔尼诺现象对阿塔卡马沙漠南部边缘的暴雨产生了强烈影响，模型模拟显示21世纪那里的年总降雨量可能下降15%—30%，而暴雨强度加大。在地球的另一端，蒙古的极端天气也受到太平洋厄尔尼诺 - 南方涛动的影响，极端降水在1960-2017年间略有减少，而极端温暖显著增加。然而，任何地区的典型特征并非一成不变。例如，近年来中国的“南涝北旱”模式发生变化，带来严重的经济损失。

3. 欧洲极端高温天气明显增加

尽管2019年欧洲创纪录的热浪仍在等待全面的科学分析，但其对人类健康明显产生了有害影响。一个世纪以前，类似频率的热浪可能会比现在低 4 摄氏度左右。欧洲出现了极端高温天气的大幅增加，其程度超出了气候模型的预测。

4. 极端天气事件的持续时间增加

多模型分析表明，在一个2摄氏度的世界里，极端天气的持续时间将大幅增加。例如，北美洲东部的干热气候持续时间可能会增加20%。在遥远的北方，极端天气可能造成永久冻土层加速融化和野火频发，导致温室气体进一步释放，从而对全球变暖循环体系产生正反馈。

5. 极端事件具有复合性、频繁性和联动性

复合事件（来自不同气候驱动因素和危害的组合）可以显著放大气候风险。在美国加州，极端高温和极端干旱的结合放大了野火风险，从而影响空气污染和食品生产。气候变化使一个地区出现干热年份的可能性增加了一倍（相对于 1961—1990年的基线）。同时，极端事件频繁发生导致人类社会没有时间在下一次极端事件发生之前完全恢复。此外，越来越多的科学证据表明，已知厄尔尼诺 - 南方涛动这样大规模的极端气候事件可以跨洲际联动。基于网络分析的新方法和先进的统计方法可能有助于在未来预测这些事件。

六、生物多样性——受到威胁的地球恢复守护者

1. 气温上升将导致本地物种消失

陆地生物多样性对气候变化的反应将在很大程度上取决于人类能多快制止全球变暖。即使在全球变暖仅升高 1—2℃的情况下，陆地生态系统也会平均失去14%的现有本地物种以及35%的适宜栖息地。当温度升高超过3℃时，整个分类学物种群体将无法做出反应和适应。按照目前的情况，人类将面临一个气温上升至少4℃的世界，这将导致三分之一的本地物种消失以及适宜栖息地减半。

2. 海洋升温将导致珊瑚礁死亡

珊瑚礁特别容易受到海洋变暖和酸化的影响。即使全球变暖限制在1.5℃以内，预计70%—90%的珊瑚礁生态系统消亡；升温2℃，珊瑚礁将几乎完全消失，缩小到原来的1%左右。如果海洋热浪的累积暴露量超过了不同物种的临界阈值，就会引发珊瑚礁大规模的白化和死亡。海洋酸化是导致珊瑚死亡的另一个主要因素。珊瑚礁的退化威胁着维系5亿多人生存的生态系统。

3. 夏季的极端气温将导致淡水鱼类死亡数量增加

气温升高还使淡水生态系统更脆弱而容易受到灾难性生态事件的影响。北半球温带湖泊在夏季极端高温下的鱼类死亡数量到2050年可能翻一番，而到世纪末则将增加四倍以上，这种影响在低纬度地区尤为明显。

4. 自然气候方案是缓解气候变化的重要力量

一段时间以来，以森林、湿地和草地碳储存为基础的自然气候解决方案在气候缓解的辩论中一直很重要。虽然对其潜力的量化仍然存在争议，但人们普遍认为，它们是全面缓解措施组合的重要组成部分，突显了生态圈在地球系统中的中心作用。然而，即使按最大程度估计生态系统作为碳储存库的能力，经济脱碳仍然是必须采取的重要举措。

七、气候变化威胁着粮食安全和数亿人的健康

1. 气候变化导致农作物减产

气候变化已经通过作物减产的形式影响到了粮食生产，尤其在热带地区，造成超过8.2亿人缺粮。粮食供应不足会影响人类健康，导致发育不良，这个问题在主要依靠雨水灌溉农业的中低收入国家尤为严重。2. 气候变化导致粮食营养质量降低

二氧化碳浓度的增加将使大多数谷类作物的营养质量降低，从而导致未来粮食危机愈发严重。研究表明，营养不良将是二氧化碳浓度增加和气候变化带来的最大健康风险。微量营养素缺乏已经在全球造成了巨大的疾病负担，有15亿人缺乏铁、锌和其他微量营养素；五岁以下儿童死亡率的45% 可归因于营养不良。

由于升高的二氧化碳浓度对植物的直接作用，预计未来十年全球蛋白质供应将下降4.1%，铁供应下降2.8%，锌供应下降2.5%；预计到2050年，全球蛋白质供应将下降 19.5%，铁供应下降14.4%，锌供应下降14.6%。在高浓度二氧化碳情况下，多种水稻品种除维生素E6外的大多数B族维生素含量预计都将下降。由于大米是世界上低收入国家中最贫困人口的主食，这可能会影响6亿人的营养状况。

3. 气候变化将导致全球鱼类资源进一步减少

气候变化对已经在减少的鱼类和贝类资源造成了额外的压力，而鱼类和贝类是人类饮食蛋白质和营养的重要来源。一项结合了气候和生态系统模型的综合评估发现，在商业异常碳排放的情况下，包括鱼类、无脊椎动物和海洋哺乳动物在内的海洋动物的总重量到本世纪末可能下降17%。

八、受气候变化影响最严重的弱势群体和贫困人口

1. 低收入国家和贫困人口难以应对气候变化

气候变化对贫困和边缘化的人群冲击最大。和富裕人口相比，贫困人口更容易受到干旱、洪水、高温等自然灾害的影响，适应和恢复能力更低，损失的储蓄或资源比例更大，灾后获取的外部支持较少，也没有社会和金融安全保障。

在国家层面，低收入或中低收入人群适应气候变化风险的能力较弱，高收入、中高收入国家的情况正好相反。全球面临的多部门风险（包括干旱、水胁迫、高温事件、作物欠收等）在全球平均气温上升1.5℃至2℃之间大约增加一倍，在上升3℃时又增加一倍。据估计，贫穷人口比那些经历可持续社会经济发展的人更容易受到这些危险的影响8—32倍。预计受影响最严重的地区是亚洲和非洲。

2. 气候变化使贫困人口难以脱贫

随着自然和气候灾害的频率增加，即使可持续发展目标取得进展，摆脱贫困也将特别困难。这突出了在稳定气候和减少贫困方面采取综合行动的紧迫性。如果没有对气候变化的适应和管理，到2030年估计有1亿人可能被推到贫困线以下。到2050年，缺乏适当的适应措施将使农业产量下降30%，缺水人口增加14亿，并迫使沿海城市的数亿人背井离乡。所有这些影响都可能导致全球既定的脱贫目标遭受严重挫折。

3. 气候变化导致移民浪潮

一项以撒哈拉以南非洲、南亚和拉丁美洲为重点的模型估计，到2050年，气候变化将导致约3100万至1.43亿人背井离乡 （约占人口的 2.8%）。

九、公平和公正是成功减缓和适应气候变化的关键

1. 气候政策的成败凸显了解决社会问题的重要性

要实现巴黎会议提出的将全球变暖幅度控制在2℃以内的目标，需要采取一系列积极和多样化的政策。在这些措施中，重要的措施是财政改革，比如取消化石燃料补贴，同时对碳排放定价。据估计，化石燃料补贴的数额是实现基本社会保障、全民健康和教育等可持续发展目标所需资金的3.5倍。

气候政策的成功取决于社会的接受程度。越来越多的研究表明，社会对公平的感知、对政府的信任、政策的有效性以及如何使用收入是新政策被接受的关键因素。

2. 社会公正是社会应对气候变化的重要因素，是区域和全球合作的基础

历史表明，社会的不公平在资源枯竭时被认为是导致文明崩塌的重要因素。同时，社会不公也给当前人类文明顺利度过气候变化以及其它环境变迁带来严重威胁。气候变化会导致社会不公程度增加，而从社会公平的角度出发，适应气候变化将会降低社会不公程度，然而跨国界的国际公共支持以应对气候变化并非易事。

十、气候行动的社会临界点可能已经到来

1. 世界各国人民开始重点关注气候变化问题

即使在气候意识出现几十年后的今天，减少碳排放的驱动因素，如可再生能源的增长、公众舆论的改变、政策体制和消费者习惯等仍然难以抵消增加碳排放的驱动因素。然而，目前观察到与气候相关的大规模民间抗议活动可能会使世界更接近预期的临界点，即全球社会经济体系朝着脱碳状态“倾斜”。

2. 人类需要改变行为模式

历史经验表明，在社会、经济和技术领域，小部分的人口就可以改变主流的行为或规范模式。研究表明，通过采用非主流行为模式来改变主流行为模式需要的人口比例约为21%-25%。

3. 实现《巴黎协定》和可持续发展目标需要推动深层次长期变革

《巴黎协定》和联合国可持续发展目标都需要政府、企业、社会和自然科学，以及公民社会进行深入和长期的改革，采取相辅相成的行动。转型是历史上做出选择的时刻，是行动者参与设计新制度体系的集体过程的时刻。

4. 社会经济制度“拐点”临近

类似“拐点”的现象指的是运动达到一个点后，变化速度以非线性和指数级的速度加速。这种现象在自然和社会经济系统中都可以观察到。在一些关键的社会经济子系统中，关键的干预措施有可能导致全球社会经济系统跨越一个临界点，其后全球社会经济系统将以一种非线性的方式脱碳。这些干预措施包括揭示化石燃料的道德含义、剥离化石燃料资产、资助可再生能源发电、加强气候教育，以及披露有关温室气体排放的信息。

文章来源

http://futureearth.org/publications/scienceinsights/10-new-insights-in-climate-science-2019/

编译：江晓波 巩玥 罗彧，责任编辑：王楠

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