來源:中國科協創新戰略研究院《創新研究報告》

第3期（總第431期）2021-01-10

編者按：未來地球組織（Future Earth）和地球聯盟組織（The Earth League）于2019年年底聯合發布《2019年氣候科學的10個新見解報告》（10 New Insights in Climate Science 2019），該報告總結了與氣候科學相關的地球系統科學、政策、公共衛生和經濟方面的最新研究進展，揭示了氣候引發的社會運動在頻率和規模上不斷增長的現象。本文對其主要內容進行摘編。

在過去幾年中，越來越多與氣候相關的倡議正在跨越各個經濟部門，在不同的時間尺度和區域范圍內執行。隨著這些倡議的不斷擴散和反復提出，社會體系可能會越過臨界點，或者說“社會拐點”，然后社會變化會加速發展。有豐富的證據表明，有著明確目標的社會運動為整個歷史帶來了變革，公平與公正是制定成功的氣候政策的關鍵。

一、世界偏離巴黎協定目標

1. 溫室氣體排放趨勢與既定目標之間的差距擴大

石油和天然氣的使用正在迅速增加（每年 1.4% 和 2%）。近年來，化石燃料燃燒和土地利用變化造成的全球二氧化碳排放總量每年增加約 1%。聯合國《2018年環境排放差距報告》發現，各國無條件的國家自主貢獻（nationally determined contributions，NDCs）與 2030 年目標的差距逐漸擴大，對比將全球變暖幅度控制在 2℃以內的目標，差距擴大到了每年150億噸的二氧化碳排放，對比將全球變暖幅度控制在 1.5℃以內的目標，差距擴大到了每年320億噸的二氧化碳排放。相比之下，目前人為二氧化碳排放總量為每年410億噸。

2. 能源基礎設施不斷產生碳排放

現有能源基礎設施的全使用周期將釋放6600億噸（2300—15000億噸范圍）的二氧化碳，而待建的發電廠將再增加1900億噸（400—4300億噸范圍）二氧化碳排放。現有和待建的能源基礎設施的總排放量為 8500 億噸二氧化碳，大約是 1.5℃目標（2018年1月起為4200—5800億噸）碳預算的兩倍。要避免未來的高排放，就需要降低利用率，提前退役或對發電廠和工業進行改造。目前，可再生能源占全球發電總量的26%，隨著可再生能源的持續快速發展，化石能源生產將會被逐步替代。

3. 化石燃料行業整體規模繼續擴大

在許多國家，煤炭的消耗已經放緩并正在下降，但石油和天然氣的使用仍在增長，化石燃料行業的整體規模繼續擴大。自《巴黎協定》（2016—2018年）通過以來，已有33家全球銀行向化石燃料公司投資1.9萬億美元。在化石燃料的五大投資者中，有四家以美國為基地，而煤電的前五大投資者中有四家是中資銀行。

4. 碳中和措施勢在必行

在缺乏強有力的減排措施的情況下，為了避免全球變暖超過 1.5℃，從大氣中去除二氧化碳并將其安全封存已成為一項必要條件。根據聯合國政府間氣候變化專門委員會關于氣候變化和土地的報告，最可行的碳中和（Carbon Dioxide Removal）方法包括自然生態法（植樹造林、退耕還林、農田和草場土壤的碳固化）和生物能源法（碳捕獲和碳儲存）。然而，這些解決方案需要大量投資，占用大量土地，并可能對生物多樣性以及淡水可用性產生負面影響。基于模型的脫碳途徑表明，到2100年，全球需要將多達700萬平方公里轉化為森林面積才能將溫度升高限制在 1.5℃或 2℃以內。

二、氣候變化的速度和強度超出預期

1. 觀測結果顯示持續變暖跡象

對主要氣候變量的觀測顯示全球平均地表溫度（Global Mean Surface Temperature，GMST）持續變暖并有加速變化的跡象。世界氣象組織（World Meteorological Organization，WMO）對 GMST 進行的分析顯示，過去五年是有記錄以來最熱的五年，其中2015年、2016年、2017年和2018年是四個最熱的年份。未來的變暖速度可能會更快。

2. 海平面上升加速

海洋吸收了氣候系統中大約90%的額外熱量，海水受熱膨脹，導致海平面上升、上層水體升溫、分層、環流減弱、氧含量變化等現象。海洋熱浪也變得持續時間更長、強度更大、范圍更廣。

科學上逐漸形成共識，認為人為因素導致的氣候變化是1970年以來海平面上升的主要原因。海平面上升的后果是1985—2018年衛星觀測到的巨型海浪和極端海況頻率增加。

3. 格陵蘭島冰川和南極冰原加速退化

目前海平面上升的主要原因與冰川和冰原融化造成的熱膨脹和質量流失有關。海平面上升速度的增加是由于內陸冰，即格陵蘭島和南極西部冰原的融化速度加快造成的。根據最近的衛星數據，在過去 25 年里南極洲的物質流失正在加速。

4. 氣候變化對冰原和海平面上升的深度影響可能被低估

關于南極冰川的不穩定過程是否會在不久的將來發生的假設仍在爭論中。這一過程可能導致冰蓋邊緣的冰急劇減少，從而嚴重加速海平面上升。

三、氣候變化影響每一處山巔

1. 山區冰川的厚度正在減少

山脈是氣候變化最先影響的區域。冰凍圈（冰川、永久凍土層、雪和冰）發生的劇變對山區集水區和低地水的可用性都有連鎖效應。從2006年到2015年，全球范圍內（除南極和北極外）山區冰川的質量每年減少123±240億噸，相當于每平方米冰川減少約500公斤，或者相當于每年從冰川上削去0.5米。位于高山地區，覆蓋面積360—520萬平方公里（相當于一個歐洲）的永凍土層正在受到歐洲阿爾卑斯山脈、斯堪的納維亞半島、加拿大和亞洲地區氣溫上升的影響。幾乎所有地區的積雪天數都在減少，尤其低海拔地區。預計大規模冰川消退將在高碳排放和中碳排放情況下進一步發展。

2. 冰川、積雪的變化可能影響人類生活

冰川、積雪和永久凍土層的減少將繼續影響包括山體滑坡和巖崩在內的大多數相關自然災害的發生頻率、強度和地點 , 使災害風險增加。同時，涉及冰川和積雪的氣候變化對于水體徑流總量及季節性流量的影響已經在以積雪為主和冰川補給的河流盆地中得到了體現，將影響大約 14 億依靠山區徑流的人口。

3. 氣候變化影響山地生態系統及其生物多樣性

氣候變化也在加速影響山地生態系統及其生物多樣性。長期生態監測和大規模評估的結果一致表明，氣候變化導致棲息地和物種沿海拔梯度發生了前所未有的重新分布或消失，以及增加了山地生態系統對外來壓力（如入侵物種）的脆弱性。

4. 高碳排放條件下適應氣候變化的有效性將被嚴重限制

與漸進或突發的社會治理和社會經濟活動一樣，氣候變化也是推動山地社會生態系統變化的關鍵因素。氣候變化深刻地影響依山而生的人類群體，其中對于人們生存方式選擇以及支撐產業（如農業、畜牧、旅游和能源等）將產生負面作用。減少這些影響以及促進生物多樣性的一個關鍵機會是，在全球氣候變化的情況下，鼓勵山區人類群體選擇多樣化的生存方式，并且能認知到人們對于山區本地的了解在區域保護和管理方面將會發揮關鍵作用。

四、森林正受到威脅，并造成全球性后果

1. 森林是主要的二氧化碳池

森林是陸地生態系統、人類生計和文化的基本支柱。森林約占陸地生物量的80%，是主要的二氧化碳儲存地，每年吸收11.6億噸二氧化碳，相當于全球化石燃料二氧化碳排放量的30%。在熱帶地區，50%的森林消失將導致當地平均氣溫升高 1℃左右。

2. 由人類土地使用改變引起的森林火災已經損害了二氧化碳池

森林砍伐和其他人為的土地使用變更占全球人為的二氧化碳排放的13%，是氣候變化的主要原因之一。在2005年至2013年期間，62%的森林消失是由于商用農田、牧場和林地面積的擴大。2010年至2014年與森林砍伐相關的碳排放，有很大一部分（29%—39%）是由國際貿易推動的。

3. 全球氣候變化加劇了森林火災

近年來，由于長期干旱，例如美國西部和阿拉斯加地區、加拿大、俄羅斯、澳大利亞等多地的區域性森林野火顯著增加。亞馬遜地區由于自然和人為引起的火災加上北方森林的野火，意味著人類可能正在失去一個主要的碳儲存庫。在自然循環中，火災的數量、規模和持續時間都有明顯增長。例如，厄爾尼諾現象周期性地改變南半球大氣循環，加大了自然和人為引起的火災。

4. 氣候變化和二氧化碳濃度升高影響森林的固碳能力

當樹木被高濃度的二氧化碳“施肥”時，它們生長得更快，從而增加了光系統和大氣對二氧化碳的吸收。然而，樹木的壽命可能會縮短，這意味著長期的隔離效應也會受到影響。更高的莖桿生產力、更快的樹木周轉率和更短的碳停留時間之間的相互依賴也限制了碳儲存。二氧化碳“施肥”還有另一個限制：盡管大氣中有更多的二氧化碳，但自然生態系統中磷的缺乏會抑制樹木的生長。氣候變化還會減少光合作用，加劇蒸發，大范圍的干旱又會導致樹木死亡率的上升。

5. 恢復和保護自然森林是應對氣候變化的重要舉措

在目前二氧化碳大氣濃度水平下，施肥效應仍能產生正的碳吸收，因此，刺激森林生長可以被視為一種緩解氣候變化的措施。重新造林、制止森林砍伐、可持續森林管理以及其他自然生態方案是可以彌補2030年《巴黎協定》所要求的減排缺口的可行、高效選擇。

五、極端天氣——2019 年的“新常態”

1. 極端天氣成為“新常態”

2019年，破紀錄的極端天氣和氣候事件持續占據新聞搜索，引起公眾對人為氣候變化所起作用的關注。在公眾強烈抗議的同時，科學家將事件頻率和強度的增加歸因于氣候變化。氣候變化正迫使人類重新考慮極端事件的概念。曾經被認為不太可能或罕見的（無論是強度還是頻率）事件正在成為“新常態”的一部分。氣候系統的這一根本變化已經達到了現在全球都能感受到的程度。無論是最熱的夏天，最長的干旱，還是有記錄以來最大的野火，不斷被打破的記錄并成為氣候變化的一個流行話題。

2. 極端事件的數量增加并造成區域性影響

從全球來看，大多數陸地區域正在遭受更多的、可持續幾天的極端降雨。然而，每一個區域情況各有不同。例如，過去曾觀察到厄爾尼諾現象對阿塔卡馬沙漠南部邊緣的暴雨產生了強烈影響，模型模擬顯示21世紀那里的年總降雨量可能下降15%—30%，而暴雨強度加大。在地球的另一端，蒙古的極端天氣也受到太平洋厄爾尼諾 - 南方濤動的影響，極端降水在1960-2017年間略有減少，而極端溫暖顯著增加。然而，任何地區的典型特征并非一成不變。例如，近年來中國的“南澇北旱”模式發生變化，帶來嚴重的經濟損失。

3. 歐洲極端高溫天氣明顯增加

盡管2019年歐洲創紀錄的熱浪仍在等待全面的科學分析，但其對人類健康明顯產生了有害影響。一個世紀以前，類似頻率的熱浪可能會比現在低 4 攝氏度左右。歐洲出現了極端高溫天氣的大幅增加，其程度超出了氣候模型的預測。

4. 極端天氣事件的持續時間增加

多模型分析表明，在一個2攝氏度的世界里，極端天氣的持續時間將大幅增加。例如，北美洲東部的干熱氣候持續時間可能會增加20%。在遙遠的北方，極端天氣可能造成永久凍土層加速融化和野火頻發，導致溫室氣體進一步釋放，從而對全球變暖循環體系產生正反饋。

5. 極端事件具有復合性、頻繁性和聯動性

復合事件（來自不同氣候驅動因素和危害的組合）可以顯著放大氣候風險。在美國加州，極端高溫和極端干旱的結合放大了野火風險，從而影響空氣污染和食品生產。氣候變化使一個地區出現干熱年份的可能性增加了一倍（相對于 1961—1990年的基線）。同時，極端事件頻繁發生導致人類社會沒有時間在下一次極端事件發生之前完全恢復。此外，越來越多的科學證據表明，已知厄爾尼諾 - 南方濤動這樣大規模的極端氣候事件可以跨洲際聯動。基于網絡分析的新方法和先進的統計方法可能有助于在未來預測這些事件。

六、生物多樣性——受到威脅的地球恢復守護者

1. 氣溫上升將導致本地物種消失

陸地生物多樣性對氣候變化的反應將在很大程度上取決于人類能多快制止全球變暖。即使在全球變暖僅升高 1—2℃的情況下，陸地生態系統也會平均失去14%的現有本地物種以及35%的適宜棲息地。當溫度升高超過3℃時，整個分類學物種群體將無法做出反應和適應。按照目前的情況，人類將面臨一個氣溫上升至少4℃的世界，這將導致三分之一的本地物種消失以及適宜棲息地減半。

2. 海洋升溫將導致珊瑚礁死亡

珊瑚礁特別容易受到海洋變暖和酸化的影響。即使全球變暖限制在1.5℃以內，預計70%—90%的珊瑚礁生態系統消亡；升溫2℃，珊瑚礁將幾乎完全消失，縮小到原來的1%左右。如果海洋熱浪的累積暴露量超過了不同物種的臨界閾值，就會引發珊瑚礁大規模的白化和死亡。海洋酸化是導致珊瑚死亡的另一個主要因素。珊瑚礁的退化威脅著維系5億多人生存的生態系統。

3. 夏季的極端氣溫將導致淡水魚類死亡數量增加

氣溫升高還使淡水生態系統更脆弱而容易受到災難性生態事件的影響。北半球溫帶湖泊在夏季極端高溫下的魚類死亡數量到2050年可能翻一番，而到世紀末則將增加四倍以上，這種影響在低緯度地區尤為明顯。

4. 自然氣候方案是緩解氣候變化的重要力量

一段時間以來，以森林、濕地和草地碳儲存為基礎的自然氣候解決方案在氣候緩解的辯論中一直很重要。雖然對其潛力的量化仍然存在爭議，但人們普遍認為，它們是全面緩解措施組合的重要組成部分，突顯了生態圈在地球系統中的中心作用。然而，即使按最大程度估計生態系統作為碳儲存庫的能力，經濟脫碳仍然是必須采取的重要舉措。

七、氣候變化威脅著糧食安全和數億人的健康

1. 氣候變化導致農作物減產

氣候變化已經通過作物減產的形式影響到了糧食生產，尤其在熱帶地區，造成超過8.2億人缺糧。糧食供應不足會影響人類健康，導致發育不良，這個問題在主要依靠雨水灌溉農業的中低收入國家尤為嚴重。2. 氣候變化導致糧食營養質量降低

二氧化碳濃度的增加將使大多數谷類作物的營養質量降低，從而導致未來糧食危機愈發嚴重。研究表明，營養不良將是二氧化碳濃度增加和氣候變化帶來的最大健康風險。微量營養素缺乏已經在全球造成了巨大的疾病負擔，有15億人缺乏鐵、鋅和其他微量營養素；五歲以下兒童死亡率的45% 可歸因于營養不良。

由于升高的二氧化碳濃度對植物的直接作用，預計未來十年全球蛋白質供應將下降4.1%，鐵供應下降2.8%，鋅供應下降2.5%；預計到2050年，全球蛋白質供應將下降 19.5%，鐵供應下降14.4%，鋅供應下降14.6%。在高濃度二氧化碳情況下，多種水稻品種除維生素E6外的大多數B族維生素含量預計都將下降。由于大米是世界上低收入國家中最貧困人口的主食，這可能會影響6億人的營養狀況。

3. 氣候變化將導致全球魚類資源進一步減少

氣候變化對已經在減少的魚類和貝類資源造成了額外的壓力，而魚類和貝類是人類飲食蛋白質和營養的重要來源。一項結合了氣候和生態系統模型的綜合評估發現，在商業異常碳排放的情況下，包括魚類、無脊椎動物和海洋哺乳動物在內的海洋動物的總重量到本世紀末可能下降17%。

八、受氣候變化影響最嚴重的弱勢群體和貧困人口

1. 低收入國家和貧困人口難以應對氣候變化

氣候變化對貧困和邊緣化的人群沖擊最大。和富裕人口相比，貧困人口更容易受到干旱、洪水、高溫等自然災害的影響，適應和恢復能力更低，損失的儲蓄或資源比例更大，災后獲取的外部支持較少，也沒有社會和金融安全保障。

在國家層面，低收入或中低收入人群適應氣候變化風險的能力較弱，高收入、中高收入國家的情況正好相反。全球面臨的多部門風險（包括干旱、水脅迫、高溫事件、作物欠收等）在全球平均氣溫上升1.5℃至2℃之間大約增加一倍，在上升3℃時又增加一倍。據估計，貧窮人口比那些經歷可持續社會經濟發展的人更容易受到這些危險的影響8—32倍。預計受影響最嚴重的地區是亞洲和非洲。

2. 氣候變化使貧困人口難以脫貧

隨著自然和氣候災害的頻率增加，即使可持續發展目標取得進展，擺脫貧困也將特別困難。這突出了在穩定氣候和減少貧困方面采取綜合行動的緊迫性。如果沒有對氣候變化的適應和管理，到2030年估計有1億人可能被推到貧困線以下。到2050年，缺乏適當的適應措施將使農業產量下降30%，缺水人口增加14億，并迫使沿海城市的數億人背井離鄉。所有這些影響都可能導致全球既定的脫貧目標遭受嚴重挫折。

3. 氣候變化導致移民浪潮

一項以撒哈拉以南非洲、南亞和拉丁美洲為重點的模型估計，到2050年，氣候變化將導致約3100萬至1.43億人背井離鄉 （約占人口的 2.8%）。

九、公平和公正是成功減緩和適應氣候變化的關鍵

1. 氣候政策的成敗凸顯了解決社會問題的重要性

要實現巴黎會議提出的將全球變暖幅度控制在2℃以內的目標，需要采取一系列積極和多樣化的政策。在這些措施中，重要的措施是財政改革，比如取消化石燃料補貼，同時對碳排放定價。據估計，化石燃料補貼的數額是實現基本社會保障、全民健康和教育等可持續發展目標所需資金的3.5倍。

氣候政策的成功取決于社會的接受程度。越來越多的研究表明，社會對公平的感知、對政府的信任、政策的有效性以及如何使用收入是新政策被接受的關鍵因素。

2. 社會公正是社會應對氣候變化的重要因素，是區域和全球合作的基礎

歷史表明，社會的不公平在資源枯竭時被認為是導致文明崩塌的重要因素。同時，社會不公也給當前人類文明順利度過氣候變化以及其它環境變遷帶來嚴重威脅。氣候變化會導致社會不公程度增加，而從社會公平的角度出發，適應氣候變化將會降低社會不公程度，然而跨國界的國際公共支持以應對氣候變化并非易事。

十、氣候行動的社會臨界點可能已經到來

1. 世界各國人民開始重點關注氣候變化問題

即使在氣候意識出現幾十年后的今天，減少碳排放的驅動因素，如可再生能源的增長、公眾輿論的改變、政策體制和消費者習慣等仍然難以抵消增加碳排放的驅動因素。然而，目前觀察到與氣候相關的大規模民間抗議活動可能會使世界更接近預期的臨界點，即全球社會經濟體系朝著脫碳狀態“傾斜”。

2. 人類需要改變行為模式

歷史經驗表明，在社會、經濟和技術領域，小部分的人口就可以改變主流的行為或規范模式。研究表明，通過采用非主流行為模式來改變主流行為模式需要的人口比例約為21%-25%。

3. 實現《巴黎協定》和可持續發展目標需要推動深層次長期變革

《巴黎協定》和聯合國可持續發展目標都需要政府、企業、社會和自然科學，以及公民社會進行深入和長期的改革，采取相輔相成的行動。轉型是歷史上做出選擇的時刻，是行動者參與設計新制度體系的集體過程的時刻。

4. 社會經濟制度“拐點”臨近

類似“拐點”的現象指的是運動達到一個點后，變化速度以非線性和指數級的速度加速。這種現象在自然和社會經濟系統中都可以觀察到。在一些關鍵的社會經濟子系統中，關鍵的干預措施有可能導致全球社會經濟系統跨越一個臨界點，其后全球社會經濟系統將以一種非線性的方式脫碳。這些干預措施包括揭示化石燃料的道德含義、剝離化石燃料資產、資助可再生能源發電、加強氣候教育，以及披露有關溫室氣體排放的信息。

文章來源

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

編譯：江曉波 鞏玥 羅彧，責任編輯：王楠

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