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地球系统功能退化,我们该咋办

——中国全球变化研究的机遇与挑战
 

    宫 鹏

    近二百年来,许多地球系统功能变化是负面的,其中全球变暖和全球生态系统功能退化与丧失是突出的标志。这些负面变化正在降低地球的宜居性,危及人类健康和社会的可持续发展。

    有科学家预测,目前生物物种灭绝的速度超过地球史上任何一次生物大灭绝。人类文明面临有史以来最大的考验,全球环境变化已成为人类必须共同应对的挑战。

    全球变化研究需重构科学体系

    全球变化是指由自然和人文因素引起的地球系统功能的整体变化,主要包括大气与海洋环流、水循环、生物地球化学循环,以及生态系统服务功能等的变化。

    对全球变化现象及其内在规律的认识需要重构科学体系,建立相应的教学科研机构。不仅如此,还需要包括政府、企业、非政府组织以及每个公民的智慧和行动。

    在科学层面,地球系统科学有望达到对全球变化过程的理解和预测的目的。它以地球大气圈、水圈、生物圈、岩石圈,以及人类活动之间的相互作用机制为对象,采用物理学、化学和生物学的手段研究关键物质元素和能量在各圈层之间的循环与转化,并对它们进行监测和定量模拟。它与传统地学学科的最大区别在于:把全球作为一个系统,采用综合的系统观测、多学科交叉和定量化的手段来研究。

    目前,多学科交叉的直接结果已推动生物地球化学和生物地球物理学的诞生和发展,使其成为地球系统科学的核心基础学科。从上世纪90年代开始,欧美大学纷纷设立地球系统科学研究机构。例如,加州大学欧文分校和斯坦福大学设立的地球系统科学系,均聚焦于地球大气、海洋、陆地气候和生态系统过程的教学和研究。

    中国全球变化研究已渐入佳境

    在我国,早在20世纪80年代,老一辈地学家已开始参与地球科学国际研究,但在2007年之前的全球变化研究,多集中在传统地学学科,虽然参与人员多,但是比较分散,国家研究投入也比较低。

    直到2007年,徐冠华院士组织国内学者提出了我国全球变化研究急需加强的四个方面:人类活动与全球变化的关系、地球系统模拟、地球系统观测与数据同化,以及全球变化经济学。  

    清华大学和北京师范大学等单位才开始利用综合学科优势开展全球变化研究。2016年,复旦大学、中国地质大学(武汉)也分别设立新的全球变化教学机构。

    随着科研教学机构不断设立,而且有持续的国家项目支持,2010年以来我国全球变化研究进入蓬勃发展期。特别是在政策层面,近年来,我国逐步担负起应对全球气候变化的重任,在应对气候变化、消灭贫穷与饥饿、人人享有健康方面制定了一系列政策和行动措施,为2030年实现世界可持续发展目标提供了保障。

    中国全球变化研究机遇与挑战

    中国政府有解决全球变化问题的决心,同时,也对我国全球变化研究者提出了更高要求。其中之一就是降低对全球变化认识、监测和模拟方面的不确定性。

    我国全球变化研究也开列一系列需要进一步解决的问题清单。例如到2100年将全球平均升温控制在2摄氏度,甚至在1.5摄氏度以下,我国能源结构、农业生产布局、近海岸居民生产生活需要做出哪些调整?全球环境变化对我国“一带一路”战略实施会产生什么影响?我国发展清洁能源会给当地气候、环境和社会经济发展带来什么影响?未来气候变化和海平面上升会对我国公民健康和其他福祉造成什么影响?此外,如何向国家和社会及时有效地传达并解读关于全球变化研究的科学发现,使政府和个人做出正确决策?

    然而,我国开展全球变化研究也面临很多挑战。最大的挑战来自人才缺乏和缺少灵活的交叉人才评价和激励机制。

    全球变化问题复杂,需要很多具备交叉能力的科研人才。但是这方面的人才十分缺乏。有必要从全球吸引优秀人才,尤其是给予不懂汉语的学者更多帮助,需要国家对他们倾斜支持。此外,这个行业从事不同学科的交叉人才有不同的市场竞争力。例如计算机等工科人才在市场上能够享受较高待遇。为了保留人才,全球变化研究的机构需要提高这类人才的待遇。

    在人才培养方面,多数学生对开展交叉学科研究没有思想准备或缺乏兴趣。因此,需要及早发现培养优秀学生,建立更有效的激励措施。这就要求全球变化研究方向在招生名额上具有更多的灵活性,学习年限上更多的弹性,在激励办法上更多的选项。

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