為地球健康作貢獻的冰凍圈科學(xué)

“一個維持全新世間冰期狀態(tài)功能的星球，它惠益人類和非人類有機體，并使全人類公平分享自然賦予的福祉、風(fēng)險，并承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任”。亞健康的地球能否繼續(xù)惠益巨大的人口，能否保障人類繁衍和生存，是我們面臨的重大考題。

地球系統(tǒng)在晚第四紀的?120?萬年里，一直處于冰期和間冰期的自然交替。自?18?世紀?50?年代人類社會工業(yè)化以來，人類活動造成全球變暖、空氣污染、海平面上升和海洋酸化、土地利用變化、淡水資源匱乏、能源短缺、生物多樣性下降、冰凍圈退縮等。人類活動導(dǎo)致的這些不良后果導(dǎo)致我們賴以生存的星球上的氣候環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭受破壞，持續(xù)了?1?200?年的全新世的良好生態(tài)環(huán)境遭到不可逆轉(zhuǎn)的毀損，嚴重制約了地球支撐人類發(fā)展的能力。目前，地球氣候環(huán)境處在一個臨界點，加強地球系統(tǒng)管理，增強地球恢復(fù)力是一個選項；如若任其發(fā)展，地球?qū)⒌氩豢赡孓D(zhuǎn)的“熱室地球”，這是最壞的結(jié)局（圖?7）。1750?年世界人口為?7.91?億，1950?年增長到?25.4?億，2000?年已超過?60?億，2019?年為?78.15?億，估計?2050?年將達?100?億。面對人類世之前?10?倍的人口和每年?1?億的增長速率，人類迫切需要尋找一條路徑，引導(dǎo)地球系統(tǒng)遠離潛在的臨界點，恢復(fù)到末次間冰期時的環(huán)境，保障地球健康和人類發(fā)展。

Steffen?等在研究地表溫度臨界點（閾值）時，預(yù)估全球溫升?1℃—3℃?時，格陵蘭冰蓋和山地冰川急劇融化，西南極冰蓋崩解，夏季北極海冰消失，海洋的珊瑚礁白化，可見冰凍圈對這一最低臨界點最為敏感。IPCC?報告也預(yù)估在?21?世紀繼續(xù)升溫背景下，冰凍圈各要素將進一步顯著退縮。于是，下列問題值得深思：冰凍圈是地球最大的淡水庫，2050?年和?2100?年世界需要至少多少淡水（上限和下限）？冰凍圈可以提供多少淡水才能維系地球健康？冰凍圈是全球氣候變化的調(diào)控器和啟動器，不同溫升（如1.5℃、2℃?和?3℃）條件下，冰凍圈與氣候之間的相互作用結(jié)果如何？不同溫升條件下冰凍圈變化對生態(tài)系統(tǒng)和地表環(huán)境會有怎樣的影響？冰凍圈急劇退縮從不同時空尺度上影響和制約著人類生存和發(fā)展，人類社會如何減緩和適應(yīng)以維持可持續(xù)發(fā)展？

圖 7 地球系統(tǒng)從全新世進入人類世的路徑示意圖

圖中分岔處顯示未來地球系統(tǒng)的 2 條不同路徑（虛線箭頭）：一條路徑是目前地球系統(tǒng)正處于溫室地球路徑上，是人類排放溫室氣體和生物圈退化等所致。溫升超過 ～2°C 閾值時，地球系統(tǒng)將在其內(nèi)生的生物地球物理反饋驅(qū)動下，進入不可逆的“熱室地球”之路；另一條路徑是通向穩(wěn)態(tài)地球，這是一條人類創(chuàng)造的反饋引導(dǎo)的地球系統(tǒng)管理之路，將地球引入一個準穩(wěn)定凹地。

冰凍圈退縮將改變著世界地緣戰(zhàn)略格局，冰凍圈發(fā)育的核心地區(qū)可能將成為大國利益競爭的戰(zhàn)略高地，或者成為全球合作的新領(lǐng)域，“人類命運共同體”的理念如何在這里得到體現(xiàn)等，這都是冰凍圈科學(xué)需要研究的課題。此外，冰凍圈科學(xué)可從氣候調(diào)節(jié)、水源供給和調(diào)節(jié)、生態(tài)調(diào)節(jié)、災(zāi)害防治、適應(yīng)減緩、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和全球戰(zhàn)略等方面入手，聯(lián)系聯(lián)合國《2030?年可持續(xù)發(fā)展議程》的?17?個目標，應(yīng)對地球面臨的集自然與社會問題于一體的挑戰(zhàn)，在推動學(xué)科新發(fā)展，深化冰凍圈科學(xué)的內(nèi)涵的同時，為健康地球作貢獻。

 人類活動給地球帶來了諸多負面影響，如全球變暖、生態(tài)系統(tǒng)受損、水資源短缺、土地退化等。冰凍圈作為氣候系統(tǒng)圈層之一，其變化與上述現(xiàn)象息息相關(guān)。

冰凍圈在地球系統(tǒng)里有不可替代的作用，對全球溫升極度敏感。冰凍圈退縮不僅影響著世界經(jīng)濟最發(fā)達的中高緯地區(qū)的國家和經(jīng)濟體，對中緯度地區(qū)的影響也不可低估，加上對海洋的影響，低緯度地區(qū)和小島國家也深受其害。冰凍圈內(nèi)海量的淡水資源、巨大的相變潛能、廣闊的發(fā)育空間等，對支持地球生命系統(tǒng)的水資源、能源、食物安全，以及陸地、海洋、生物多樣性等關(guān)鍵要素有重要影響。冰凍圈變化既能給人帶來損失，也能給予種種惠益。

冰凍圈科學(xué)體系的建立和發(fā)展，符合國際“未來地球計劃”和“地球委員會”倡導(dǎo)的大方向，也是其意義所在。

（作者：秦大河，中國科學(xué)院院士，發(fā)展中國家科學(xué)院院士，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室；姚檀棟，中國科學(xué)院院士，中國科學(xué)院青藏高原研究所所長；丁永建、任賈文，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室。致謝效存德、李春蘭、徐新武和俞杰在成文過程中的幫助?！吨袊茖W(xué)院院刊》供稿 ）

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