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[转载]未来地球计划与气候变化科学

已有 681 次阅读 2019-9-16 11:44 |系统分类:观点评述

 

未来地球计划与气候变化科学

什么是未来地球计划?

工业革命以来,化石燃料燃烧排放的温室气体造成全球气候变暖,导致冰川冰盖消融和海平面上升、极端天气和气候事件频发。为了积极应对挑战,实现全球的可持续发展,2011年国际科学理事会(ICSU)、国际社会科学理事会(ISSC)、联合国教科文组织(UNESCO)、联合国环境署(UNEP)、联合国大学(UNU)Belmont Forum和国际全球变化研究资助机构(IGFA)联合发起未来地球计划。该计划是全球环境变化和可持续发展研究的国际合作平台,为国际社会提供面对全球变化主要挑战以及向可持续发展转变的跨学科集成研究;通过协同设计研究,加强科学家、科研资助机构以及用户之间的联系;提倡以解决问题为导向的研究,为可持续发展提供理论知识和行动依据。其目标是为全世界应对全球环境变化引起的风险提供所需的知识,抓住机遇,完成向全球可持续性发展转变。

 “未来地球计划是一个全球性的合作平台,整合了现有的全球环境变化框架下各大科学研究计划,包括原先ESSP框架下的四大计划,即WCRPIGBPIHDPDIVERSITAS(图1)。未来地球计划的研究主题包括动力地球、全球发展和向可持续发展转变;强调加强八个关键交叉领域的能力建设,包括地球观测系统、数据共享系统、地球系统模式、发展地球科学理论、综合与评估、能力建设与教育、信息交流、科学与政策的沟通与平台。


什么是世界气候研究计划?

世界气候研究计划(WCRP)由世界气象组织(WMO)、联合国科教文组织(UNESCO)和政府间海洋委员会(IOC)、原国际科学理事会(ICSU)共同资助,其两个根本目标是确定气候的可预报性和确定人类活动对气候的影响。

WCRP在地球气候系统模拟和预估研究方面具有不可替代的作用。WCRP通过其耦合模拟工作组WGCM)组织实施的国际耦合模式比较计划是迄今为止最为成功的国际科学计划之一,历时近30年,目前进行到第6次(CMIP6)。使用CMIP的气候模拟和预估结果发表的科学论文,为政府间气候变化专门委员会(简称IPCC)编写气候变化评估报告提供了重要依据,这些论文被广泛引用,从科学上直接支撑着各国的气候变化科学评估和国际应对气候变化的谈判(图2)。


未来地球计划和世界气候研究计划在科学上有什么联系?

WCRP的两个根本研究目标,与“未来地球”计划的三大研究主题之一的“动力地球”的研究主题非常吻合。“动力地球”旨在观测、认识、理解和预测、预估自然环境和社会系统的演变趋势、驱动因素和相互作用,预判全球变化的临界点和风险。因此,未来地球计划关于认识气候系统的变化趋势和机理、研究气候变化和人类社会的相互作用的活动,离不开WCRP框架下的地球系统观测和地球模拟数据的支撑。

WCRP偏重于研究人类活动的气候影响,未来地球计划更加强调人类社会如何科学应对自然环境的变化。为了促进自然科学与社会科学和工程领域的结合,更好地服务于可持续发展目标,2018年在第39WCRP联合科学委员会会议上,WCRP动议将当前以科学问题为导向的四大科学计划,包括气候和冰冻圈(简称CliC)、气候和海洋变率、可预报性和变化(简称CLIVAR)、全球能量和水分交换(简称GEWEX),平流层-对流层过程及其气候效应(简称SPARC),未来重整为以社会需求为导向的七大科学计划,包括冰冻圈(冰川融化)、大气化学和动力学(空气污染)、海洋-气候和动力学(气候年际-年代际预测)、生物地球化学循环(海水酸化、珊瑚礁消亡)、能量和水问题(水资源和农业)、地球系统模拟(复杂系统预测预估工具)、区域气候模拟(极端事件、气候变化减缓与适应)。组织思路上的转变,反应了WCRP正在像未来地球计划一样,经历着从关注纯粹的科学到强调需求引导、做有用科学目标的理念转换。


世界气候研究计划的科学前沿是什么?

为了解决当前人类社会面临的可持续发展问题,WCRP提出了急需投入研究力量来解决的气候变化领域的七大科学挑战问题(Grand Challenges),具体包括:冰冻圈消融及其全球影响,云、环流和气候敏感度,气候系统的碳反馈,天气和气候极端事件,粮食生产用水,区域海平面上升及其对沿海地区的影响,面向未来10-20年的近期气候预测。这七大科学挑战都是受到社会高度关注的热点话题,也是目前阻碍着气候科学关键领域的进步而迫切亟待解决的科学前沿。WCRP针对七大科学挑战专门成立了各自的科学委员会,负责大挑战科学计划的组织实施。


中国如何行动?

我国在气候与环境变化、社会可持续发展中面临的许多问题都契合未来地球计划的研究框架。2014321日,在中国科学院、中国工程院、中国社会科学院和国家自然基金委的支持下,中国科协成立了未来地球计划中国委员会(CNC-FE,简称中委会)。CNC-FE确立了12个优先研究领域,涵盖环境污染、城镇化、粮食安全、能源供给、生态保护、产业转型、灾害预警、文化影响等诸多方面,极大地推动了未来地球计划在我国的组织实施。

气候变化科学作为未来地球计划的重要环节,是提升跨学科、跨领域协作的基石。WCRP提出的七大科学挑战清晰地指出了以社会发展需求为目标的研究方向,是当今气候变化科学的国际前沿。我国的气候变化科学研究只有面向国家需求、把握国际科学前沿,才能提升自身的跨学科、跨领域合作研究能力,既为人类社会的可持续发展提供中国方案,又更好地服务于我国经济社会可持续发展的需求。


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1 未来地球计划与全球环境变化各科学计划的关系示意图

(来源:国际未来地球计划秘书处宣传材料)




2 世界气候研究计划WCRP的发起机构及其与IPCC的关系


参考文献:

周天军,陈晓龙,吴波,2018: 支撑"未来地球"计划的气候变化科学前沿问题. 科学通报, 63, 1 (2018); doi: 10.1360/N972018-00818

 



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1 张学文

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