中国科学家思想录(第16辑)/决策咨询系列/国家科学思想库

推进“未来地球”研究，加强科学为　　决策服务的顶层设计，提升可持续发展能力　　吴国雄　等　　导言　　从政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）1990年发布**次气候变化评估报告至2014年发布第五次报告，越来越多的观测数据和科学研究都证明了：人类活动是20世纪中叶以来全球气候变暖的主要贡献者；人类活动的规模能够影响地球系统的总体进程，并且与自然变化一起导致了危害人类生存和发展的全球环境变化。人类活动、地球系统的大尺度变化和局地影响之间的跨尺度相互作用对人类发展具有重大影响，并导致人类社会面临众多的可持续性挑战，越来越多的科学发现和事实表明，向可持续性转变是保护未来全球可持续繁荣的必然选择。我们应在解决经济发展、人口结构变化、气候变化和生物多样性减少等可持续发展挑战的同时，提供基于科学知识的解决方案，以满足粮食、淡水和能源需求，确保人类社会的持续繁荣发展。　　作为全球*大的发展中国家，中国在过去30年的经济快速发展极大地改善了人民的生活，但同时也引发了资源、环境与发展的矛盾。根据国际能源机构数据，2014年中国消费了全球能源消费总量的23%，是世界上*大的能源消费国、*大的石油进口国和二氧化碳排放国。中国在成为世界*大制造工厂的同时，也成为环境问题*严重的国家之一。习近平总书记于2014年在中国科学院第十七次院士大会、中国工程院第十二次院士大会上指出：“不能想象我们能够以现有发达水平人口消耗资源的方式来生产生活，那全球现有资源都给我们也不够用！老路走不通，新路在哪里？就在科技创新上，就在加快从要素驱动、投资规模驱动发展为主向以创新驱动发展为主的转变上。”①由此可见，“发展低碳经济和生态文明社会”已成为我国*重要的国家发展战略之一，如何让环境与经济和谐发展已成为政府、公众*为关注的问题，也是科学界亟须回答的问题。　　自2008年起，国际科学理事会（ICSU）有意在原有四大全球变化研究计划[世界气候研究计划（WCRP）、国际地圈生物圈计划（IGBP）、国际生物多样性计划（DIVERSITAS）、国际全球环境变化人文因素计划（IHDP）]的基础上，组建更加强调可持续发展目标的全新研究计划。ICSU的改革动力首先来自2000年以后国际社会对全球气候/环境问题的日益关注，“科学为社会发展服务、为政策制定服务”的概念被广泛接受。低碳减排、保护环境不仅要靠工程技术的发明和革新，更要依赖科学家、公众、政策制定者的广泛参与，尤其是自然科学家和社会科学家的协作，才能达到科研成果社会效应的*大化。在这种背景下，由ICSU、国际社会科学理事会（ISSC）、联合国教科文组织（UNESCO）、联合国环境规划署（UNEP）、联合国大学（UNU）、贝尔蒙特论坛（Belmont Forum）和国际全球变化研究资助机构（IGFA）等联合组成的“全球可持续发展科学和技术联盟”，发起为期10年（2014～2023年）的“未来地球”（Future Earth，FE）计划。“[Q1]未来地球”计划旨在联合自然科学和社会科学研究，向社会普及知识，为决策者提供依据，促进全球可持续发展。其主旨契合我国政府倡导的“创造人类与自然和谐发展的生态文明社会”的理念，而其新颖的实施理念—“协同设计、协同实施、协同推广”（co-design，co-production and co-delivery），更加强调了“未来地球”计划科学任务从策划、实施到成果推广所有过程的开放参与性，有助于增强这一全新计划服务全球可持续性发展的能力[1]。　　中国的全球变化研究经过30多年的发展，在科学认知、能力建设和服务决策等诸多方面都取得了显著的进展和巨大成就，但仍存在一些科学组织机制上的不足，这些不足约束了全球变化科学领域创新活力的迸发。例如，服务国家重大战略需求的科学布局仍有待加强，跨学科交叉研究组织策划仍显不足，缺乏对复杂问题系统性解决方案的顶层设计，等等。　　2014年5月，在北京召开的“未来地球”计划中国委员会的筹备会议上，与会专家指出：“未来地球”在中国的研究要克服四个方面的难题：一是科学本身的难题，包括未来气候环境变化趋势的不确定性及其影响的不确定性；二是体制上的难题，我国的学科交叉研究较为落后，造成对科学问题的综合认知水平较差；三是科学如何为决策服务的难题，如何让决策人接受科学家的意见；四是科学家如何与公众进行交流的难题。　　习近平总书记在2016年5月30日全国科技创新大会、两院院士大会、中国科学技术协会第九次全国代表大会上的讲话中指出，“长期以来主要依靠资源、资本、劳动力等要素投入支撑经济增长和规模扩张的方式已不可持续”，并要求“现在，我国低成本资源和要素投入形成的驱动力明显减弱，需要依靠更多更好的科技创新为经济发展注入新动力；社会发展面临人口老龄化、消除贫困、保障人民健康等多方面挑战，需要依靠更多更好的科技创新实现经济社会协调发展；生态文明发展面临日益严峻的环境污染，需要依靠更多更好的科技创新建设天蓝、地绿、水清的美丽中国；能源安全、粮食安全、网络安全、生态安全、生物安全、国防安全等风险压力不断增加，需要依靠更多更好的科技创新保障国家安全”②。习近平总书记这一讲话精神也是“未来地球”研究的追求目标，并对我国“未来地球”计划的组织实施和科学研究工作具有重要的指导意义。　　受中国科学院学部支持，由吴国雄院士、秦大河院士和傅伯杰院士牵头承担的“开展中国‘未来地球’研究，提升社会可持续发展能力”学部咨询评议项目，旨在探索如何在中国组织开展“未来地球”计划研究，如何从国家战略、国际前沿和跨学科研究方法的角度探索“科学为可持续发展决策服务”的新机制，以及如何建立基于“协同设计、协同实施、协同推广”理念的全新科学组织体系。咨询项目于2014年10月正式启动，来自中国科学院28个单位的49位专家参加研究，希望通过研究建立我国全球变化可持续发展研究的全新组织模式，加强自然科学和社会科学的跨学科交叉研究，探索利益相关方参与的协同工作机制，以及鼓励科研成果更好地支持政府决策和服务社会需求；希望通过充分发挥我国特有科技资源和特色科学研究优势，鼓励中国科学家积极参与和主导国际研究，为全球可持续发展研究做出中国的贡献。　　一、可持续发展的全球挑战与需求　　“可持续发展”这一概念：融经济增长、社会发展和环境保护于一体，自1987年在世界环境与发展委员会关于人类未来的报告—《我们共同的未来》中正式提出以来，已成为一个事关全球发展的综合战略和指导人类发展的理念[2]。过去30年，各个国家为促进可持续发展付出了巨大努力，但是全球的经济、社会和环境发展仍面临着严峻的挑战，全球可持续发展形势依然严峻。　　（一）经济和社会领域面临的挑战　　近20年来，世界政治和经济格局发生了十分显著的变化，发展中国家的地位不断上升，但是全球经济发展依然不平衡，在经济总量不断上升的同时，经济增长的不稳定性在加大。世界贫富差距明显，贫困问题不容乐观。世界总人口数不断增加，1992年全球人口为54亿，至2015年底超过73亿，短短的20多年间人口总数增长了1/3。不断膨胀的人口一方面需要一个健康的经济和社会环境来支撑，另一方面也给经济、社会及环境的可持续发展带来重要影响。环境恶化导致的居民健康状况堪忧，给人类社会带来巨大损失。2016年5月召开的第二届联合国环境大会上发布了题为《健康星球，健康人类》的报告。该报告的分析结果表明：2012年全球有大约1260万人由于环境原因死亡，占全球总死亡人数的23%；全球每年因环境恶化而导致过早死亡人数比冲突致死人数高234倍；气候变化加剧了环境健康风险的规模和强度。根据世界卫生组织的预计，全球在2030～2050年每年将新增25万人死于酷热以及气候变化导致的营养不良、疟疾、腹泻。在过去的20年间，一些新生的人畜共患病造成的直接成本消耗超过1000亿美元。　　（二）地球环境系统面临的挑战　　有证据表明，人类活动正在以威胁健康和发展的方式改变着地球系统，并且与自然变化一起导致了危险的全球环境变化。人类正面临着前所未有的全球风险。全球环境变化的区域和局地影响可破坏自然资源和生态系统服务，使得地球系统面临跨越关键拐点的风险。地球系统的突变将为人类社会带来潜在的灾难性和不可逆转的影响，并对经济发展和人类福祉产生严重的影响[3-6]。　　全球可持续性研究领域面临着如下5项重大挑战，这些挑战虽然涉及不同领域，但都是了解自然环境和人类系统相互作用的*重要的方面，旨在揭示社会-环境耦合系统如何变化，以及未来需要采取怎样的行动和措施以实现人类的可持续发展[7]。　　挑战1：预测，提高未来环境预测的实用性和对人类的贡献。　　优先研究问题：①哪些显著的环境变化可能是人类活动导致的？这些变化如何影响人类，以及人类如何应对？②全球环境变化给脆弱群体带来什么威胁？哪些应对措施可以有效减少对这些群体的伤害？　　挑战2：观测，发展、改进和集成观测系统以管理全球和区域环境变化。　　优先研究问题：①为了应对、适应和影响全球变化，对社会-环境系统，我们需要观测什么，在什么尺度上观测？②适用于观测和信息交流系统的特征是什么？　　挑战3：突变与风险，决定如何预见、认识、避免和管理破坏性的全球环境变化。　　优先研究问题：①社会-环境耦合系统中哪些方面具有有害后果和风险？②如何识别、分析社会-环境耦合系统是否接近阈值？③怎样的预防、适应和变革策略可以有效应对突发变化？④如何有效增进对全球变化风险的科学认知，并促进和支持决策者和公众采取合适的行动？　　挑战4：应对，确定什么制度、经济和行为改变可有效达到全球可持续性发展。　　优先研究问题：①什么制度和组织结构对平衡局部、区域和全球尺度上各方利益是有效的，如何实现？②经济系统的何种变化将对全球可持续性发展贡献*大，如何实现？③生活方式或行为发生怎样的变化，并对改进全球可持续发展贡献*大？如何实现？④如何通过制度管理，动用社会资源以减缓贫困、解决社会不公和满足发展需求？⑤如何将控制全球环境变化的政策与其他全球政策相互支持和集成？⑥如何在多重尺度上寻求环境解决方案并为各方接受？　　挑战5：创新，鼓励在技术发展、政策和社会响应方面的创新以实现全球可持续性发展。　　优先研究问题：①需要何种激励机制和模式来增强技术、政策和机构的创新系统能力以响应全球环境变化？②如何在可再生能源、土地、水、气候变化等关键领域满足创新和评估的迫切需求？　　（三）地球系统跨学科集成研究的必要性　　面向全球可持续性转型的挑战不仅在规模上是庞大的，在时间上也是紧迫的。关于人类面临的全球风险和地球系统如何运行，我们仍有许多知识空白。我们处于一个全球社会-环境研究转型的关头：从自然科学主导转变为广泛的科学和人文领域参与的研究，从单学科主导转为更加平衡的多学科集成研究，以及从依赖单学科专长到促进多学科和跨学科整体方案的研究。　　新的全球可持续性地球系统研究需要提上议程，在积累知识和加深理解的同时寻求转型的解决方法，研究人类对全球环境变化响应的各种需求，包括科学、技术、体制、经济以及人类行为变化。新的集成研究需要重新界定人类-环境相互作用，构建全球观测系统以监测和理解世界正在发生的生物物理学过程和社会变化，以及地球系统动力学和全球变化的人文因素，探索用户研究、转型变化、创新、经济发展以及提高人类安全伙伴关系的新