徐冠华院士：全球变化与可持续发展

　　4月21日，2012高校GIS论坛在江苏省会议中心隆重举行。高校GIS论坛每两年举办一次，现已发展成为国内高校GIS教育界最有权威，最具影响力的高端论坛。本届论坛的主题是“突破与提升”，会议围绕地理信息技术领域的人才培养及技术创新，加强教育与产业的交流与合作等议题展开热烈研讨。以下为徐冠华院士的演讲速记内容：

　　各位老师、各位同事，今天非常高兴谈到高校的GIS论坛，我确实感到很兴奋，因为无论是在照相的过程当中也好，或者在发奖的过程中也好，我看到的都是一副年轻的面孔，绝大多数都是年轻人，我想这正是中国GIS下一步发展的希望所在，我今天报告的题目是《全球变化和可持续发展》。今天之所以谈这个问题是因为全球变化问题问中国以至于对于整个人类的未来都具有极端的重要性，了解这个问题，参与解决这个问题，特别是对我们国家来讲，走出一条中国应对全球变化挑战的道路极为重要，我们的科技工作者，包括在地学领域的工作者，当然也包括我们从事遥感技术这方面研究的工作者的一项很重要的任务和责任，最近这两三年，中国在全球变化的研究得到了很大的加强，特别是在高校，清华、北大、南大、师大等等都成立了自己的全球变化研究院，发展非常快，特别应当指出的是在这些研究院当中，从事遥感和技术研究的同志们占了相当的比重，所以看到今天这么多年轻人，我们真希望将来会有更多的人投入到全球变化的研究当中，对我们国家未来的发展，也是人类的前途，做出自己的贡献。

　　大家都知道全球变化和可持续发展就是在20世纪八十年代先后，全球变化是指由自然和人文因素所引起地球系统的工程全球温度的变化，这里面包括了大气和海洋的循环，水循环，生物地球化学循环，什么是可持续发展，我想可持续发展是指的这样一种发展，它既满足了当代人的需求，又不对后代人满足自身需要的能力构成危害的这样一种发展，所以这里面有一个很关键的因子就是需求，当然这个需求不仅仅是指的部分富裕人家，富裕人群或者对国家的需求，而我讲应该特别强调是对贫困人口的需求。关于对于可持续发展的含义，我个人还有些认识，我在后面将会要集中的谈一谈。

　　自从1992年巴西里约联合国气候大会以来，全球环境和气候可持续发展的问题日益受到国际的重视，它不仅仅成为国际科学研究的前沿，也成为各国政府和全社会各界关注的一个焦点。

　　我今天想分成四个部分来谈一谈，包括全球变化和可持续发展的挑战，国际全球变化研究的历程和新趋势，中国应对全球变化和可持续发展的行动，最后着重谈一谈中国全球变化和可持续发展的应对战略和应对全球变化挑战必须要理清的几个重要问题。第一部分也要谈一谈全球变化给人类社会和可持续发展带来的现实与挑战，当前我们谈全球变化突出的是谈什么，这个很明确，就是全球变暖，这是全球变暖的主要标志，联合国政府气候研究委员会，也就是IDCC，在2007年发布了它第四次评估报告，这个报告指出，从1906年到2005年1000年间，地球表面增温0.74度，全球变暖是由人类活动中产生的二氧化碳导致的。我这个图就是第四次评估报告当中，1850年到2005年全球平均温度的变化，右下图是第二次气候变化国家报告，也就是中国从1951年到2009年平均气温的变化趋势，我们可以看一看在百年气候上中国升温的趋势和全球基本一致，也就是从1951年到2009年，中国陆地表面的平均温度大约上升了1.38度，自然环境的变化当然一定会影响到人类社会系统，IDCC第四次评估报告也指出，如果大气当中温室气体含量得不到有效控制，二十世纪末全球增温将增加1.1度到6.4度，这将可能对食物、农林产品、人类健康等产生重要影响，这个看法还不甚一致，有人认为这是一种不可逆转的变化，将对于整个人类造成毁灭性的结果。

　　全球变化除了对人类生存条件造成的影响以外，人类要应对全球变化，也对人类自身产生了影响，大家都知道，国际社会为了减缓适应气候变化，减轻不利的影响，这些年不断开展了碳减排的国际谈判，发展低碳经济，发展清洁能源，当然这些行动也都带来了政治和外交的博弈，经济和技术承载，能源和资源配置等一系列新的问题，这些问题都需要在社会发展过程中不断的调整和解决。可见全球变化在改变了人类赖以生存的自然环境的同时，也对经济社会发展产生了深刻的影响，所以如何应对全球变化，实现可持续发展，这是我们当前人类社会所面临的重大挑战。全球合作开展变化的研究大概已经超过了30年，所以我在报告第二部分就简要回顾30年来国际全球变化研究的历程，简要的介绍发展的新趋势，二十世纪以来，在国际科联等主导之下，国际社会先后建立了世界气候研究计划，国际生物圈计划，国际生物多样性计划，以及国际全球环境变化人文因素计划等一系列全球变化国际研究计划。

　　经过了30多年的发展，国际全球变化研究已经成为至今为止规模最大的，也是综合性最强的国际科研合作计划，当然推动这些合作计划发展壮大的主要的动力，就是服务于人类社会可持续发展的强烈的需求。全球变化研究的特点是什么?我想它从一开始就是不仅仅重视对自然现象的研究和对科学规律的探索，而且更加注重把全球变化和人类的发展紧密的结合，像右边的图所表示的，在2011年IDCC就发表了题为《全球变化和地球系统一颗重负之下的行星》第四次科学报告，面向全球的可持续发展作为国际全球变化研究的一个重要内容。二十一世纪以后，国际全球变化的研究更加强调关注社会问题，其中一个重要的举措，就是IGBP、WCRP、IHDP构成了地球系统科学联盟，也就是ESSP，联合实施了以旨在提高可持续发展能力的四大联合计划，像右图所表示的，四个联合计划分别涉及到和全球可持续发展密切相关的食物、碳、水和人类健康四个方面的问题。30年国际全球变化研究取得了什么进展，概括起来三个方面，第一，对地球系统运行的过程有了新的理解，第二认识到人类活动是全球变化的重要的驱动力，因为这个问题一直是有歧异的。第三，全球变化研究技术水平有了显著的提高。在地球系统运行过程方面，地球系统在不同的时间尺度存在自然变化的范围，比如这是Vostok冰芯的数据，能量变化范围有一个上下线，在过去50万年地球系统循环当中，这些数值循环出现，在人类活动对全球变化驱动方面，揭示了人类活动很可能是导致二十世纪气侯变暖的主要原因。这是南京冰芯的资料，它显示了在过去一千年过程中，大气二氧化碳的浓度从公元一千年到公元一千八百年基本上是在维持在180BPL，但是从1957年工业革命以来，二氧化碳浓度明显增高，超过了工业革命前几千年的上升量，到二十世纪末增加到280BPL。在全球变化技术手段方面得到了快速发展，建立了多手段地球变化监测和监测体系，这个图是看到亚马孙流域的变化，当然这个可能也是在座很多同志从事的工作，包括遥感和GIS的监测，就是在全球变化当中是不可或缺重要的组成部分。

　　近年来，全球变化研究在酝酿着新的变化，它的主要特征还是进一步的强调全球变化要和人类的可持续发展紧密结合。它的特点就是把自然科学和社会科学更加紧密的融合起来，国际科联和国际社会科联推出了更为综合的全球变化研究计划。到去年12月，国际科联正式提出了“未来地球，全球可持续研究”的倡议。国科联和国际社科联在2010年总结了全球变化和可持续研究的五项重大挑战，包括预测观测响应和创新，其中预测是核心，也就是要提高对未来环境状况和预测的可靠性，刚才咱们提到对本世纪末的温度的预测是1.1度到6.4度。

　　今年3月26号到29号，也就是半个月以前，ESPP在英国伦敦成功举办了“重负下的地球”国际大会，这个会议的主题就体现了当前国际全球变化和可持续发展研究最新的方向，也就是要满足全球的需求。包括食物、能源、水资源和其他生态系统服务的功能，要转变生活方式，探索全球气候变化背景下的发展道路。另外还要创新对地球系统的管理。

　　现在我谈报告的第三部分，介绍中国应对全球变化，实现可持续发展的行动，首先简要的介绍中国的全球变化的科学研究。中国是全球变化国际四大研究计划的发起国之一，也是较早开展这方面研究的国家。2010年，中国正式启动了“全球变化研究国家重大科学研究计划”，在过去30年，中国科学家围绕多个领域开展了大量的全球变化研究工作，取得了很多重要的进展。我们这个图的右下方表示是根据历史文献当中的记载和过去有关的研究结果所建立的中国东部地区过去2000年冬半年温度的变化序列。从这个图上我们可以看到在每个相对稳定的冷暖阶段当中都夹杂着气温升降的变化，温度升降速率最快的三个时期，包括公元五世纪后期到公元六世纪后期的增长过程，也就是南北朝时代。公元十三世纪中后期到十六时期前期的转冷过程也是在元朝，以及十九世纪中后期到二十时期增暖的过程。中国科学家还利用大气植被相互作用的模型，模拟了中国陆地生态系统碳储量的变化和大气碳的交换，得到了下边最左边的结果，这个研究表明在同时考虑未来气候变化和大气二氧化碳浓度增加的情景之下，未来一百年中国陆地生产系统的生产率将持续增长，由二十世纪末增加到二十一世纪末增加到39.9亿吨每年。30年以来，中国积极参与了国际全球变化的合作研究，多个的国际科学研究计划和实验都是由中国参加发起的。中国应对全球变化的行动是多方位的，除了科学研究以外，还开展了减缓制定基础能力建设和国际合作等一系列的应对活动，所以下面我就谈报告的第四部分，谈一谈未来中国全球变化和可持续发展的战略以及关注的重要科学问题。

　　科学技术部组织的战略研究提出了中国全球变化的发展目标以及重点以及相应的措施。2010年中国启动了全球变化研究的国家重大科学研究计划，提出了未来10到15年，中国在全球变化研究将沿着事实、过程和机理，人类活动的影响，全球变化的影响和适应，观测和数据以及模式等五个大方面发展，而过去三年来每年投资大约五亿元人民币来支持这方面的研究。这和过去只有个别项目的研究来比是一个重大的变化。

　　刚才谈的这些方向是应对了国际空间组织全球变化和可持续发展研究的方向，同时我想今天重点谈一谈中国要应对全球变化的挑战，应当特别关注的几个方面的问题。第一，是要妥善处理应对全球变化的挑战和人类可持续发展之间的关系。第二，减排和减缓适应并重，第三，加强研究，努力减少全球变化科学认识的不确定性问题。第一个问题，妥善处理应对全球变化的挑战和人类可持续发展之间的关系，基本的观点是这样，人类社会可持续发展不仅仅要求人和自然的和谐，还需要人类社会自身的和谐，国际应对全球变暖，就是为了解决人为导致的人和自然的不和谐，但是解决全球变化问题不能够以牺牲社会发展，特别是不能够以国际社会不均衡的发展为代价，历史经验表明，发展不均衡是人类社会不和谐的一个根源。根本内部区域发展的不平衡可能导致内乱，固化国家间已有的发展不平衡，将使得世界难以实现和平和稳定，因而也就不可能实现可持续的发展。IPCC的报告指出，二十世纪后半叶全球增暖很可能是人为排放的二氧化碳造成的，主要是源于化学能源使用和土地利用，这些都是人类经济发展过程当中的产物，二十世纪世界各国人均二氧化碳累计排放和GDP数值呈较高的正相关关系，从图上我们可以看到，世界上五个发达国家，从1900年到2005年的情况，其中人均的二氧化碳排放都存在高速增长期和高峰期。历史来看二十世纪世界各国人均的二氧化碳累计排放量和GDP的值是高度相关，所以任何国家曾经不发达到发达的过程中，都不可避免的人均能耗和二氧化碳排放快速增长的时期，从目前的情况来看，发达国家已经完成了经济快速增长和二氧化碳高排放的过程，新兴的发展中国家正处在经济高速发展，能源消费和二氧化碳排放快速增长的阶段，有更多的发展中国家，二氧化碳排放快速增长的阶段，还远远没有到来。而目前国际上有多个减排方案，比如G8的方案，OECD的的方案等等，这些方案都是以IPCC的预估结果为基础，以稳定的目标进行设计，它假设的前提就是2050年大气当中二氧化碳的目标浓度是450BPM，如果按照这种假设，2012年到2050年全球碳排放的空间是2226.3亿吨，如果以2005年的全球人口总量来计算，从今天开始到2050年全球的人均每年仅仅能够排放0.82吨碳，或者折算成2.99吨二氧化碳。

　　我们看一看联合国曾经给出了一个人类发展指数，HDI，用这个指数来划分世界各国的发展水平，而上面我们提到的，我们能够人均分配的，每年0.82亿的碳，这种排放仅仅是处在温饱的发展水平，这就是说如果确定人均排放，每年是0.82吨碳，那在清洁能源完全能够大部分替代化石能源之前，世界上所有欠发达国家将只能够徘徊在温饱线上，这显然是不公平的。也不可能实现人类社会的和谐，人类社会可持续发展的目标也将不能够实现。1992年联合国气候变化框架公约明确的提出发达国家应当为人类活动造成的全球变暖负主要责任，同时为国际社会采取缓和和适应气候变化的行动，确定了共同带有区别的责任原则。今年已经是《京都议定书》确定的第一承诺期的最后一年，但国际社会减排的成效不彰，仅仅少数发达国家开始了实质性的减排行动。实现人类社会的可持续发展，必须要维持区域间和国家间发展的平衡，在当前应对全球变化挑战的过程当中，国际社会应当遵循共同带有区别的责任原则，统筹兼顾人与自然，和人类社会自身的和谐，给出科学的切实可行的，特别是对发展中国家切实可行的减排和适应方案。

　　第二个观点，就是应对碳源排放是实现减排的重要一个方面，减缓和适应并重，减排温室气体是当前国际社会减缓全球增暖行动的主要关注点和着力点，包括使用新的能源，将太阳能、风能、核能等等，以及转变产业结构，提高能源效率等等，这些措施，一个共同的特点就是耗资巨大。但是大量的研究表明，增加陆地和海洋的探绘对减缓也尤其重要，因为它可以用环境改善的功能来解决排放的问题。经研究1990年到2007年因为热带森林被毁灭而释放的碳每年大约29亿吨，人类积极的植树造林有效保护了森林系统。这些都对于发展中国家尤为重要，近年来中国持续的植树造林和森林保护措施，每年固碳300万吨，为减轻全球变暖作出了重要的贡献。同时对净化空气、调节气候，防风固沙都有积极的作用。地球增暖，这也是一个很重要的措施，它能够有效减缓全球变暖的措施，已经得到了国际科学界广泛的关注。当然在前些年大家还以笑谈，开玩笑的办法来谈这些措施，现在看来这是一个很重要的方向，对发展中国家尤其如此。什么是地球工程，它就是通过人为的方法改变地面辐射表面的功能，或者直接减少大气当中温室的浓度，来减缓气候变暖的效益，目前已经开场的地球工程的方案，包括植树造林，还有海洋的问题也提到议事日程上来。最后有一个研究结果表明，地球工程方案在各种温室气体排放的情景下，采用向大气停留层排放一些化学物品，都会导致温室气体上升，其效果非常明显。当然适应和减缓一样，也是人类应对全球变化的重要措施，两者相辅相成。采取有针对的适应战略，是世界各国重要而紧迫的任务，对发展中国家也尤为如此。

　　第三个问题，就是国际学术界公认的对减少全球变暖科学认识不确定性。涉及到几个方面，第一过去两千年气候变化的事实，影响到关于自然变化和人类活动，对二十世纪变暖的贡献和未来气候变化趋势的判断。第二，关于温室效应的机理，它关系到将全球变暖归应于人类活动的理论基础，根据人类活动，是全球变暖主要原因的理论基础，也就是气温对二氧化碳浓度的敏感性问题。第三，气候模式的模拟能力，作为气候变化研究的主要工具，以至于我们所采取的一系列应对措施都依赖于对气候变化的模拟的结果。所以它在很大程度上决定了未来预估情景的可靠性，我举个例子。比如气温随高度变化的模拟为例，IPCC综合集成了22个模式为气温随高度变化的模拟结果，并且给出了观测图，对模拟结果和观测结果进行了比较，得出了右面这个图，其中红色的是表示模拟结果，蓝色和绿色表示观测结果，模拟结果显示大气升温最快的高度是在10公里，而且呢为地表温度变化的两倍，但是观测结果显示大气增温最快的高度是位于地表，两者的结果正好相反。第四个不确定性，是关于两个预值的问题，决定着人类所面临的危机的程度。与之对应的是温室气体浓度的上限和人类碳排放工作的上限，也就是涉及到人类应对气候变化的紧迫性，刚才谈到1.1度到6.4度，这个区间是非常之大，所有这两个，这个之间的措施每差一度，完全就是两个样子。当然我们说从科学的角度上看，存在这些科学认识的不确定性是十分正常的现象，但是作为执行气候政策和气候变化国际事务的出发点，这种科学认识上的不确定性和由此带来的风险是不能够忽视的。所以未来的国际社会应当更好的开展多因子、多学科、全球性的联合研究，尽早的形成对全球变化的确定性认识，同时应当进一步把可持续发展作为全球变化研究的导向。在社会发展中加强全球变化的研究，以全球变化研究的成果来促进可持续发展。总体上来讲，上述谈到的三个问题的认识和基于这个认识所提出的全球变化的解决方案，对于应对全球变化，实现可持续发展来说是十分重要的，对于发展中国家尤其重要。

　　我就讲这么多，我想我们现在各位都是研究GIS，有些还是遥感GIS，我真心希望我们年轻人能够参与到全球变化的研究当中来，谢谢!