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          “未來地球”計劃與氣候變化科學

          媒體:科學通報  作者:科學通報
          專業號:紅樹林基金會
          2019/9/5 10:57:03

          "未來地球"計劃的目標是為全世界應對全球環境變化引起的風險提供所需的知識,抓住機遇,完成向全球可持續性發展轉變。世界氣候研究計劃(WCRP)的目標是確定氣候的可預報性和人類活動對氣候的影響,與"未來地球"計劃的動力地球研究主題相吻合。WCRP正在像未來地球計劃一樣,經歷著從關注純粹的科學到強調需求引導、做“有用科學”目標的理念轉換。

           

          圖1 “未來地球”計劃與全球環境變化各科學計劃的關系示意圖  (來源: 國際未來地球計劃秘書處宣傳材料)

           

          什么是“未來地球”計劃?

          工業革命以來,化石燃料燃燒排放的溫室氣體造成全球氣候變暖,導致冰川冰蓋消融和海平面上升、極端天氣和氣候事件頻發。為了積極應對挑戰,實現全球的可持續發展,2011年國際科學理事會(ICSU)、國際社會科學理事會(ISSC)、聯合國教科文組織(UNESCO)、聯合國環境署(UNEP)、聯合國大學(UNU)、Belmont Forum和國際全球變化研究資助機構(IGFA)聯合發起“未來地球”計劃。該計劃是全球環境變化和可持續發展研究的國際合作平臺,為國際社會提供面對全球變化主要挑戰以及向可持續發展轉變的跨學科集成研究;通過協同設計研究,加強科學家、科研資助機構以及用戶之間的聯系;提倡 “以解決問題為導向”的研究,為可持續發展提供理論知識和行動依據。其目標是為全世界應對全球環境變化引起的風險提供所需的知識,抓住機遇,完成向全球可持續性發展轉變。

           

           “未來地球”計劃是一個全球性的合作平臺,整合了現有的全球環境變化框架下各大科學研究計劃,包括原先ESSP框架下的四大計劃,即WCRP、IGBP、IHDP和DIVERSITAS(圖1)。未來地球計劃的研究主題包括動力地球、全球發展和向可持續發展轉變;強調加強8個關鍵交叉領域的能力建設,包括地球觀測系統、數據共享系統、地球系統模式、發展地球科學理論、綜合與評估、能力建設與教育、信息交流、科學與政策的溝通與平臺。

           

          什么是世界氣候研究計劃?

          世界氣候研究計劃(WCRP)由世界氣象組織(WMO)、聯合國教科文組織(UNESCO)和政府間海洋委員會(IOC)、原國際科學理事會(ICSU)共同資助。其兩個根本目標是確定氣候的可預報性和確定人類活動對氣候的影響。

           

          WCRP在地球氣候系統模擬和預估研究方面具有不可替代的作用。WCRP通過其“耦合模擬工作組”(WGCM)組織實施的國際“耦合模式比較計劃”是迄今為止最為成功的國際科學計劃之一,歷時近30年,目前進行到第6次(CMIP6)。使用CMIP的氣候模擬和預估結果發表的科學論文,為政府間氣候變化專門委員會(簡稱IPCC)編寫氣候變化評估報告提供了重要依據,這些論文被廣泛引用,從科學上直接支撐著各國的氣候變化科學評估和國際應對氣候變化的談判(圖2)

           

          圖2  世界氣候研究計劃WCRP的發起機構及其與IPCC的關系

           

          “未來地球”計劃和世界氣候研究計劃在科學上有什么聯系?

          WCRP的兩個根本研究目標,與“未來地球”計劃的三大研究主題之一的“動力地球”的研究主題非常吻合。“動力地球”旨在觀測、認識、理解和預測、預估自然環境和社會系統的演變趨勢、驅動因素和相互作用,預判全球變化的臨界點和風險。因此,“未來地球”計劃關于認識氣候系統的變化趨勢和機理、研究氣候變化和人類社會的相互作用的活動,離不開WCRP框架下的地球系統觀測和地球模擬數據的支撐。

           

          WCRP偏重于研究人類活動的氣候影響,“未來地球”計劃更加強調人類社會如何科學應對自然環境的變化。為了促進自然科學與社會科學和工程領域的結合,更好地服務于可持續發展目標,2018年在第39次WCRP聯合科學委員會會議上,WCRP建議將當前以科學問題為導向的四大科學計劃,包括“氣候和冰凍圈”(簡稱CliC)、“氣候和海洋變率、可預報性和變化”(簡稱CLIVAR)、“全球能量和水分交換”(簡稱GEWEX)、“平流層-對流層過程及其氣候效應”(簡稱SPARC),未來重整為以社會需求為導向的七大科學計劃,包括冰凍圈(冰川融化)、大氣化學和動力學(空氣污染)、海洋-氣候和動力學(氣候年際-年代際預測)、生物地球化學循環(海水酸化、珊瑚礁消亡)、能量和水問題(水資源和農業)、地球系統模擬(復雜系統預測預估工具)、區域氣候模擬(極端事件、氣候變化減緩與適應)。組織思路上的轉變,反映了WCRP正在像“未來地球”計劃一樣,經歷著從關注純粹的科學到強調需求引導、做“有用科學”目標的理念轉換。

           

          世界氣候研究計劃的科學前沿是什么?

          為了解決當前人類社會面臨的可持續發展問題,WCRP提出了急需投入研究力量來解決的氣候變化領域的七大科學挑戰問題(Grand Challenges),具體包括:冰凍圈消融及其全球影響,云、環流和氣候敏感度,氣候系統的碳反饋,天氣和氣候極端事件,糧食生產用水,區域海平面上升及其對沿海地區的影響,面向未來10~20年的近期氣候預測。這七大科學挑戰都是受到社會高度關注的熱點話題,也是目前阻礙著氣候科學關鍵領域的進步而迫切亟待解決的科學前沿。WCRP針對七大科學挑戰專門成立了各自的科學委員會,負責七大挑戰科學計劃的組織實施。

           

          中國如何行動?

          我國在氣候與環境變化、社會可持續發展中面臨的許多問題都契合“未來地球”計劃的研究框架。2014年3月21日,在中國科學院、中國工程院、中國社會科學院和國家自然科學基金委的支持下,中國科協成立了“未來地球”計劃中國委員會(CNC-FE,簡稱“中委會”)。CNC-FE確立了12個優先研究領域,涵蓋環境污染、城鎮化、糧食安全、能源供給、生態保護、產業轉型、災害預警、文化影響等諸多方面,極大地推動了“未來地球”計劃在我國的組織實施。

           

          氣候變化科學作為“未來地球”計劃的重要環節,是提升跨學科、跨領域協作的基石。WCRP提出的七大科學挑戰清晰地指出了以社會發展需求為目標的研究方向,是當今氣候變化科學的國際前沿。我國的氣候變化科學研究只有面向國家需求、把握國際科學前沿,才能提升自身的跨學科、跨領域合作研究能力,既為人類社會的可持續發展提供中國方案,又更好地服務于我國經濟社會可持續發展的需求。

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