為地球健康作貢獻的冰凍圈科學

“一個維持全新世間冰期狀態功能的星球，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、風險，并承擔相應責任”。亞健康的地球能否繼續惠益巨大的人口，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。人類活動導致的這些不良后果導致我們賴以生存的星球上的氣候環境和生態系統的穩定性遭受破壞，持續了?1?200?年的全新世的良好生態環境遭到不可逆轉的毀損，嚴重制約了地球支撐人類發展的能力。目前，地球氣候環境處在一個臨界點，加強地球系統管理，增強地球恢復力是一個選項；如若任其發展，地球將跌入不可逆轉的“熱室地球”，這是最壞的結局（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，引導地球系統遠離潛在的臨界點，恢復到末次間冰期時的環境，保障地球健康和人類發展。

Steffen?等在研究地表溫度臨界點（閾值）時，預估全球溫升?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?報告也預估在?21?世紀繼續升溫背景下，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果如何？不同溫升條件下冰凍圈變化對生態系統和地表環境會有怎樣的影響？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展，人類社會如何減緩和適應以維持可持續發展？

圖 7 地球系統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的 2 條不同路徑（虛線箭頭）：一條路徑是目前地球系統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，地球系統將在其內生的生物地球物理反饋驅動下，進入不可逆的“熱室地球”之路；另一條路徑是通向穩態地球，這是一條人類創造的反饋引導的地球系統管理之路，將地球引入一個準穩定凹地。

冰凍圈退縮將改變著世界地緣戰略格局，冰凍圈發育的核心地區可能將成為大國利益競爭的戰略高地，或者成為全球合作的新領域，“人類命運共同體”的理念如何在這里得到體現等，這都是冰凍圈科學需要研究的課題。此外，冰凍圈科學可從氣候調節、水源供給和調節、生態調節、災害防治、適應減緩、區域可持續發展和全球戰略等方面入手，聯系聯合國《2030?年可持續發展議程》的?17?個目標，應對地球面臨的集自然與社會問題于一體的挑戰，在推動學科新發展，深化冰凍圈科學的內涵的同時，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、生態系統受損、水資源短缺、土地退化等。冰凍圈作為氣候系統圈層之一，其變化與上述現象息息相關。

冰凍圈在地球系統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濟最發達的中高緯地區的國家和經濟體，對中緯度地區的影響也不可低估，加上對海洋的影響，低緯度地區和小島國家也深受其害。冰凍圈內海量的淡水資源、巨大的相變潛能、廣闊的發育空間等，對支持地球生命系統的水資源、能源、食物安全，以及陸地、海洋、生物多樣性等關鍵要素有重要影響。冰凍圈變化既能給人帶來損失，也能給予種種惠益。

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

（作者：秦大河，中國科學院院士，發展中國家科學院院士，中國科學院西北生態環境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室；姚檀棟，中國科學院院士，中國科學院青藏高原研究所所長；丁永建、任賈文，中國科學院西北生態環境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室。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院院刊》供稿 ）

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