被縛的地球環(huán)境邊界條件

Ivy

地球環(huán)境邊界條件的概念正在為人們所普遍接受?？茖W(xué)家聲稱，超過(guò)這個(gè)邊界，人類將面臨生存危機(jī)。在人們大刀闊斧地按照預(yù)期目標(biāo)減少碳排放、延緩溫室效應(yīng)的時(shí)候，一股質(zhì)疑的思潮逆流而上，或許那些預(yù)期目標(biāo)值計(jì)算有誤。

地球環(huán)境邊界條件

當(dāng)拉開(kāi)一根彈簧，然后松開(kāi)，彈簧就會(huì)啪地一聲復(fù)歸原來(lái)的形狀。下一次將彈簧拉得更長(zhǎng)一些，它會(huì)照樣彈回。依此而行，每次都拉得更長(zhǎng)一點(diǎn)，彈簧每次也都依然彈回……直到拉伸到某一次時(shí)，彈簧就會(huì)突然失去了彈性——這根昔日的彈簧變成了一根卷曲的廢鐵絲。

當(dāng)今，令許多科學(xué)家倍感憂慮的是，如果地球的各個(gè)環(huán)境系統(tǒng)就像這根彈簧一樣承受了超過(guò)限度的拉伸，地球的命運(yùn)就會(huì)如這根彈簧一樣。出于這種擔(dān)憂，在2009年秋，地球環(huán)境邊界條件的概念誕生了。在那年的哥本哈根全球氣候大會(huì)期間，一組對(duì)此感到不安的科學(xué)家在瑞典的斯德哥爾摩應(yīng)變中心的資助下，在《自然》雜志上發(fā)表一篇文章，對(duì)他們認(rèn)為是人類發(fā)展的安全運(yùn)作空間進(jìn)行了界定。這個(gè)界定由一組共9項(xiàng)極限條件所組成，超過(guò)了這些極限值，人類就將失去他們寶貴的地球家園。

這9項(xiàng)邊界條件涉及的領(lǐng)域有：氣候變化、海洋酸化、臭氧層變薄、對(duì)植物生長(zhǎng)至關(guān)重要的氮與磷酸鹽循環(huán)的妨礙、荒野變?yōu)檗r(nóng)田與城市的轉(zhuǎn)化率、物種的滅絕、化學(xué)污染物的積聚以及大氣顆粒污染物的濃度?？茖W(xué)家們認(rèn)為，這些領(lǐng)域中的7個(gè)可以設(shè)置具體的邊界值，對(duì)此他們有足夠的自信。而對(duì)于化學(xué)污染物積聚與大氣顆粒污染物濃度這兩項(xiàng)指標(biāo)，他們稍后將提出具體的邊界值。

自那以后，地球環(huán)境邊界條件的概念就扎下了根。在“聯(lián)合國(guó)全球環(huán)境展望”第5版中（GEO-5），這個(gè)概念被多次提及，令人印象深刻?！叭蚩沙掷m(xù)發(fā)展高級(jí)小組”（High-level Panel on Global Sustainability）最近向聯(lián)合國(guó)秘書長(zhǎng)潘基文提交了一份報(bào)告，報(bào)告中將這個(gè)概念置于醒目的位置。最近，在倫敦召開(kāi)了一個(gè)大規(guī)模的科學(xué)會(huì)議——重負(fù)下的星球（Planet Under Pressure），大會(huì)決議將地球環(huán)境邊界條件的概念作為會(huì)議的核心信息傳達(dá)給“里約+20”。（“里約+20”是于6月20日在巴西召開(kāi)的聯(lián)合國(guó)環(huán)境高峰會(huì)議。）

地球環(huán)境邊界條件的概念為人類思考環(huán)境變化問(wèn)題提供了一種有效的手段。在許多情況下，人們都可以借助這種手段預(yù)先覺(jué)察到地球環(huán)境尚未出現(xiàn)的變化。這是一個(gè)很少考慮環(huán)境問(wèn)題的朋友們可以接受的概念；同時(shí)這又是一個(gè)能與對(duì)環(huán)境保護(hù)持?jǐn)骋獾娜诉_(dá)成妥協(xié)的概念。但這個(gè)概念尚有眾多的缺陷——正如這個(gè)概念的倡議者們所知，給出的邊界值有些武斷。其部分原因是人類目前的知識(shí)水平所限，但人們不知道這種狀況還要持續(xù)多長(zhǎng)的時(shí)間。也許有些邊界值被突破卻不會(huì)引發(fā)不可逆轉(zhuǎn)的災(zāi)難；也許有些邊界值的設(shè)定完全錯(cuò)誤。一些學(xué)術(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為，即使這些邊界條件全都沒(méi)有被突破，地球環(huán)境也很可能發(fā)生巨變。

畫地為牢的邊界

最近的批評(píng)聲來(lái)自突破研究所（Breakthrough Institute）。這是一家持堅(jiān)定的非主流觀點(diǎn)的研究機(jī)構(gòu)，專注于研究能源與環(huán)境問(wèn)題。在這家機(jī)構(gòu)于6月11日發(fā)表的報(bào)告中，有兩個(gè)觀點(diǎn)非常引人注目。第一個(gè)觀點(diǎn)是，地球環(huán)境邊界條件的概念并沒(méi)有真正區(qū)分造成全球影響的因素與那些基本上只是造成了局部或地區(qū)性影響因素；第二個(gè)觀點(diǎn)是，大多數(shù)地球環(huán)境邊界條件值是依據(jù)對(duì)全新世地球狀況的考察而得出——這個(gè)地質(zhì)年代始于最近一場(chǎng)冰川期的結(jié)束，而人類文明正是在這一時(shí)期發(fā)展起來(lái)的。這兩個(gè)批評(píng)觀點(diǎn)都值得我們深思。

一根彈簧如果拉伸或壓縮過(guò)度就會(huì)產(chǎn)生不可逆的變化。對(duì)于那些明顯具有彈簧特性的事物，如冰架的崩塌或永久凍土帶的融化等，地球環(huán)境邊界條件就像安裝在嬰兒房墻上的安全欄桿一樣有效，可以讓人類不要過(guò)于逼近危險(xiǎn)的臨界點(diǎn)。人們有充分的理由相信，部分氣候現(xiàn)象已經(jīng)在向這個(gè)臨界點(diǎn)逼近，因而有必要設(shè)置安全欄桿。但在這9項(xiàng)邊界條件中，設(shè)置者們相信真正具有全球性臨界點(diǎn)的環(huán)境系統(tǒng)只有氣候、海洋的酸化程度與臭氧層這3項(xiàng)。其他6項(xiàng)中，一些可能有區(qū)域性臨界點(diǎn)，但大多數(shù)系統(tǒng)的全球性影響都只不過(guò)是區(qū)域性影響的集合而已。

突破研究所的報(bào)告指出，混淆了這兩者的區(qū)別，將會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤政策的出籠。例如，由于我國(guó)過(guò)度使用氮肥而帶來(lái)危害，就對(duì)全球范圍內(nèi)氮元素的使用進(jìn)行限制，其結(jié)果將導(dǎo)致人們放棄使用氮肥。這樣一來(lái)，非洲貧瘠的土地也就無(wú)法受益于這種肥料了。

人類的全新世

突破研究所在這份報(bào)告提出的其他批評(píng)意見(jiàn)中含蓄地認(rèn)為，由于現(xiàn)代人類是在全新世進(jìn)化成熟的，因此全新世的環(huán)境狀況對(duì)現(xiàn)今的物種而言是最適宜的。在這段地質(zhì)年代里，氣候相對(duì)穩(wěn)定——在地球的溫帶地區(qū)，氣候溫暖宜人。突破研究所的批評(píng)者們也同意氣候穩(wěn)定是件好事。然而該研究所的報(bào)告指出，并沒(méi)有證據(jù)證明，全新世的氮圈或磷酸鹽圈的作用方式等特別適合人類生存。人類利用化工生產(chǎn)的方法來(lái)縮短氮循環(huán)的周期，利用空氣中的氮來(lái)生產(chǎn)氮肥，其速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了大自然的運(yùn)作規(guī)律，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了實(shí)實(shí)在在的影響。例如，富含硝酸鹽的地表徑流能夠破壞湖泊的生態(tài)平衡，但如果人類能夠控制這些影響，則無(wú)法斷定從空氣中提取氮的數(shù)量達(dá)到多少時(shí)才會(huì)成為問(wèn)題。

這實(shí)際上是在爭(zhēng)論人類世紀(jì)（人類地質(zhì)年代）的性質(zhì)。許多科學(xué)家感到人類對(duì)地球的影響巨大，全新世已經(jīng)成為過(guò)去，一個(gè)真正獨(dú)立的地質(zhì)年代——人類世紀(jì)已經(jīng)開(kāi)始。而地球邊界條件的概念是想將人類世紀(jì)禁錮于全新世的范疇之內(nèi)。與之對(duì)照，突破研究所認(rèn)為，應(yīng)該根據(jù)人類福祉的需要，通過(guò)計(jì)算來(lái)確定規(guī)范，而不應(yīng)西顰東效地模仿地球史上已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的狀態(tài)。這兩種方法中哪一種更為謹(jǐn)慎，對(duì)此人們沒(méi)有疑義。而謹(jǐn)慎行事的方法總是能得到大多數(shù)人的支持。但哪種方法更有道理，或更實(shí)際可行，則尚需人們通過(guò)大量的爭(zhēng)論來(lái)得出結(jié)論。

環(huán)境的連鎖反應(yīng)

地球環(huán)境邊界條件這個(gè)概念的另一個(gè)問(wèn)題就是假定所有的邊界條件都是相互獨(dú)立的。這一點(diǎn)似乎不大可能成立。若果真如此，則可能出現(xiàn)任何單一邊界條件的極值都沒(méi)有被突破，但卻爆發(fā)了一場(chǎng)全球性環(huán)境危機(jī)的情況。在6月7日出版的《自然》雜志上刊登了一份證據(jù)審查報(bào)告，其結(jié)論是這種情況很有可能出現(xiàn)。在如哥本哈根世界氣候大會(huì)與“里約+20”這類聲勢(shì)浩大的國(guó)際會(huì)議召開(kāi)之前，這份報(bào)告就像一顆投入水中的石子，激起了陣陣漣漪。這份報(bào)告認(rèn)為，地球可能正在接近一個(gè)“臨界點(diǎn)”。越過(guò)這個(gè)臨界點(diǎn)，就會(huì)出現(xiàn)土地質(zhì)、氣候等方面的連鎖變化。人口數(shù)量的不斷增長(zhǎng)與人類生活的不斷富足都在推動(dòng)著這種變化，將地球的環(huán)境系統(tǒng)推入到一個(gè)與現(xiàn)今非常不同的狀態(tài)，氣候帶會(huì)持續(xù)改變；生態(tài)系統(tǒng)功能也會(huì)不斷變化?？傊?，各方面的數(shù)值都在時(shí)刻變化著。

地球環(huán)境則很可能在量變積累之后出現(xiàn)突然的質(zhì)變。既然如湖泊一類小型生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)這樣的質(zhì)變，那么地球一類大型生態(tài)系統(tǒng)自然也會(huì)如此。根據(jù)加州大學(xué)的安東尼·巴諾斯基（Anthony Barnosky）和《自然》雜志上報(bào)告的作者之一伯克利（Berkeley）的看法，即使地球生態(tài)系統(tǒng)的所有單項(xiàng)指標(biāo)沒(méi)有突破地球環(huán)境邊界條件的極限值，多項(xiàng)系統(tǒng)的變化疊加后依然可以觸發(fā)這樣的狀態(tài)改變。

這可能是一個(gè)壞消息。即使這種狀態(tài)改變的最終結(jié)果是地球上仍然適合人類居住，但狀態(tài)改變的過(guò)程就可能是人類的一場(chǎng)巨大災(zāi)難。環(huán)境指標(biāo)沒(méi)有超出邊界值仍然可能出現(xiàn)災(zāi)難性后果的可能性又導(dǎo)出了一個(gè)反向問(wèn)題：超出了邊界值后人類是否還能有光明的未來(lái)？尤其是，對(duì)于控制溫室氣體預(yù)警與氣候變化最重要的邊界條件而言，能否靈活設(shè)置其邊界值？

提出地球環(huán)境邊界條件這個(gè)概念的科學(xué)家們用兩種不同的方法定義了環(huán)境邊界條件，這有點(diǎn)令人困惑不解。一種方法是限定二氧化碳這種長(zhǎng)久以來(lái)對(duì)引發(fā)溫室效應(yīng)的起主要作用的氣體的數(shù)值，其限定極值為：大氣中每百萬(wàn)個(gè)氣體顆粒中有350個(gè)二氧化碳顆粒（ppm）；另一種方法是限定“輻射強(qiáng)迫”（radiative forcing）的數(shù)值?！拜椛鋸?qiáng)迫”是指一段時(shí)間內(nèi)射入到地球表面的能量增值，大體上是溫室氣體增加帶來(lái)的結(jié)果。相對(duì)于工業(yè)化前的水平，輻射強(qiáng)迫的極值定為每平方米1瓦特。無(wú)論采用哪一種方法，氣候邊界條件都正好直接面對(duì)人類的后視鏡。這是提出地球邊界條件這個(gè)概念的科學(xué)家中部分人的觀點(diǎn)。如戈達(dá)德太空研究所（Goddard Institute for Space Studies）的詹姆士·漢森（James Hansen）就持這種看法。他們認(rèn)為現(xiàn)在的氣候已經(jīng)超出了臨界點(diǎn)，但很多事物卻長(zhǎng)久地存活了下來(lái)。格陵蘭的冰川就是如此。之前，科學(xué)家們認(rèn)為如果這個(gè)冰川消融了，則地球的海平面將上升7米，然而現(xiàn)實(shí)并非如此。

如果提出了地球環(huán)境邊界條件這個(gè)概念的科學(xué)家們計(jì)算正確，那么當(dāng)今地球溫室氣體的狀況看起來(lái)令人絕望。目前大氣中的二氧化碳高達(dá)近400ppm，而且還在以每年2ppm的速度增長(zhǎng)。如果要想將大氣中的二氧化碳降到350ppm的水平，就必須在漫長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)做到二氧化碳零排放，這一過(guò)程很有可能需要數(shù)百年時(shí)間，而且要采用所有可能的方法將二氧化碳從大氣中分離出來(lái)，將它們重新埋入地下。

由于溫室氣體對(duì)輻射強(qiáng)迫的影響，它與輻射強(qiáng)迫是同一個(gè)環(huán)境問(wèn)題。如果借助其他手段能將輻射強(qiáng)迫控制在限定值內(nèi)，則對(duì)二氧化碳的限定就不再起作用了。那么，在高層大氣中噴灑反光顆粒，將陽(yáng)光反射回太空的方法就可能實(shí)現(xiàn)對(duì)輻射強(qiáng)迫的控制。這樣一個(gè)激進(jìn)的方案很可能產(chǎn)生各式各樣令人煩惱的副作用，各種政治問(wèn)題的考量很可能會(huì)超過(guò)環(huán)境問(wèn)題。雖然目前還無(wú)法斷定這個(gè)方案確實(shí)正確可行，但并不能排除其可行性。

盡管地球也許有各種不能超越的邊界，但思考如何來(lái)幫助地球脫離困境的方法可能永無(wú)止境。