Планетарные границы - Planetary boundaries

Схема границ планет 2009 года.

Планетарные границы это концепция, включающая Процессы земной системы которые содержат экологические границы. Он был предложен в 2009 году группой Система Земля и ученые-экологи во главе с Йохан Рокстрём от Стокгольмский центр устойчивости и Уилл Штеффен от Австралийский национальный университет. Группа хотела определить «безопасное рабочее пространство для человечества» для международного сообщества, включая правительства на всех уровнях, международные организации, гражданское общество, научное сообщество и частный сектор, как предварительное условие для устойчивое развитие. Эта структура основана на научных доказательствах того, что действия человека с Индустриальная революция стали основным двигателем глобальных изменений окружающей среды.

Согласно парадигме, «нарушение одной или нескольких планетарных границ может быть пагубным или даже катастрофическим из-за риска пересечения пороговых значений, которые вызовут нелинейное резкое изменение окружающей среды в системах континентального или планетарного масштаба».[1] Границы процессов системы Земля обозначают безопасную зону для планеты в той степени, в которой они не пересекаются. По состоянию на 2009 год две границы уже были пересечены, а другие находятся в непосредственной опасности пересечения.[2][1]

История фреймворка

В 2009 году группа Система Земли и ученые-экологи во главе с Йохан Рокстрём от Стокгольмский центр устойчивости и Уилл Штеффен от Австралийский национальный университет сотрудничал с 26 ведущими учеными, в том числе Нобелевская лауреат Пол Крутцен, Институт космических исследований Годдарда климатолог Джеймс Хансен и Канцлер Германии главный советник по климату Ганс Иоахим Шелльнхубер и определили девять «планетарных систем жизнеобеспечения», необходимых для выживания человека, пытаясь количественно оценить, насколько далеко уже продвинулись семь из этих систем. Они подсчитали, сколько еще люди могут пройти, прежде чем планетарная обитаемость находится под угрозой.[3] Оценки показали, что три из этих границ:изменение климата, биоразнообразие потери и граница биогеохимического потока - по-видимому, пересечены. Границы были «приблизительными, только первые оценки, окруженные большими неопределенностями и пробелами в знаниях», которые взаимодействуют сложным образом, что еще не совсем понятно. Границы были определены, чтобы помочь определить «безопасное пространство для человеческого развития», что явилось усовершенствованием подходов, направленных на минимизацию человеческие воздействия на планете.[3] Отчет за 2009 год[3] был представлен Генеральной Ассамблее Римский клуб в Амстердаме.[4] Отредактированное резюме отчета было опубликовано в качестве избранной статьи в специальном выпуске 2009 г. Природа.[5] наряду с приглашенными критическими комментариями ведущих ученых, таких как лауреат Нобелевской премии Марио Х. Молина и биолог Кристиан Сампер.[6]

В 2015 г. была опубликована вторая статья в Наука обновить концепцию планетарных границ[7] включая региональные границы и результаты были представлены на Всемирный Экономический Форум в Давосе, январь 2015 г.

Исследование 2018 года, в соавторстве с Rockström, ставит под сомнение международное соглашение об ограничении потепления на 2 градуса выше доиндустриальных температур, изложенных в Парижское соглашение. Ученые предполагают, что даже если парниковый газ выбросы существенно уменьшено ограничить нагрев до 2 градусов, это может быть «порог», при котором самоусиливающийся обратная связь с климатом добавить дополнительное утепление, пока климатическая система стабилизируется в состояние тепличного климата. Это сделает некоторые части мира непригодными для проживания, поднимет уровень моря на 60 метров (200 футов) и поднимет температуру на 4–5 ° C (7,2–9,0 ° F) до уровня, который выше любого межледниковый период в последние 1,2 миллиона лет. Рокстрём отмечает, что произойдет ли это «- один из самых важных вопросов науки». Автор исследования Кэтрин Ричардсон подчеркивает: «Мы отмечаем, что Земля никогда в своей истории не имела квазистабильного состояния, которое было бы примерно на 2 ° C теплее, чем доиндустриальное, и предполагаем, что существует значительный риск того, что сама система« захочет » продолжить потепление из-за всех этих других процессов - даже если мы остановим выбросы. Это подразумевает не только сокращение выбросов, но и многое другое ».[8][9]

Фон

Планета земной шар конечная система, а значит, у нее есть пределы.

Идея

Идея о том, что наша планета имеет ограничения, включая бремя, возложенное на нее деятельностью человека, существует уже некоторое время. В 1972 г. Пределы роста был опубликован. Он представил модель, в которой пять переменных: мировое население, индустриализация, загрязнение, производство продуктов питания и истощение ресурсов, рассматриваются и считаются растущими экспоненциально, в то время как способность технологий увеличивать доступность ресурсов только линейный.[10] Впоследствии отчет был отвергнут, особенно экономистами и бизнесменами.[11] и часто утверждается, что история доказала, что прогнозы неверны.[12] В 2008 году Грэм Тернер из Организация Содружества научных и промышленных исследований (CSIRO) опубликовал "Сравнение Пределы роста с тридцатилетней реальностью ».[13] Тернер обнаружил, что наблюдаемые исторические данные с 1970 по 2000 год близко соответствуют результатам моделирования пределов модели «стандартного прогона» почти для всех представленных результатов. «Сравнение находится в пределах неопределенности почти всех данных с точки зрения как величины, так и тенденций во времени».[13] Тернер также изучил ряд отчетов, особенно экономистов, которые на протяжении многих лет пытались дискредитировать модель ограничения роста. Тернер говорит, что эти отчеты ошибочны и отражают неправильное понимание модели.[13] В 2010 году Норгард, Пит и Рагнарсдоттир назвали книгу «новаторским отчетом» и заявили, что она «выдержала испытание временем и действительно стала еще более актуальной».[14]

За некоторыми исключениями, в экономике как дисциплине доминировало представление о жизни в безграничном мире, где проблемы ресурсов и загрязнения в одной области решались путем перемещения ресурсов или людей в другие части. Сам намек на любое глобальное ограничение, предложенное в отчете Пределы роста был встречен недоверием и неприятием со стороны предприятий и большинства экономистов. Однако этот вывод в основном был основан на ложных предпосылках.

Мейер и Норгард (2010).

Наше общее будущее[15] был опубликован в 1987 году Организацией Объединенных Наций » Всемирная комиссия по окружающей среде и развитию. Он попытался вернуть дух Стокгольмская конференция. Его цель состояла в том, чтобы связать концепции развития и среды для будущих политических дискуссий. Он ввел известное определение для устойчивое развитие:

«Развитие, отвечающее потребностям настоящего без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности».

Иного рода подход, сделанный Джеймс Лавлок. В 1970-х он и микробиолог Линн Маргулис представил Теория или гипотеза Гайи, в котором говорится, что все организмы и их неорганический окружение на Земле объединено в единую саморегулирующуюся систему.[16] Система обладает способностью реагировать на возмущения или отклонения, подобно тому как живой организм регулирует свои механизмы регулирования, чтобы приспособиться к изменениям окружающей среды, таким как температура (гомеостаз ). Тем не менее, у этой емкости есть пределы. Например, когда живой организм подвергается воздействию температуры, которая ниже или выше, чем его жизненный диапазон, он может погибнуть, потому что его регулирующий механизм не может внести необходимые корректировки. Точно так же Земля может быть не в состоянии реагировать на большие отклонения критических параметров. В его книге Месть Гайи, он утверждает, что разрушение тропических лесов и биоразнообразия в сочетании с увеличением парниковые газы сделано людьми, производит глобальное потепление.

От голоцена к антропоцену

Наша собственная деятельность ставит под сомнение способность нашей планеты обеспечить благоприятные условия для жизни человечества. Окружающая среда - наша система жизнеобеспечения - быстро меняется от стабильного голоценового состояния последних 12000 лет, в течение которого мы развивали сельское хозяйство, деревни, города и современные цивилизации, к неизвестному будущему состоянию со значительно другими условиями.

Штеффен, Rockström и Costanza (2011)

В Голоцен началось около 10 000 лет назад. Это текущий межледниковый период, и это оказалось относительно стабильной окружающей средой Земли. В течение голоцена происходили естественные колебания окружающей среды, но основные атмосферные и биогеохимические параметры были относительно стабильными.[17] Эта стабильность и устойчивость позволил сельскому хозяйству развиваться, а сложным обществам - процветать.[18] По словам Рокстрёма и другие., мы «теперь стали настолько зависимы от этих инвестиций в нашем образе жизни и в том, как мы организовали вокруг них общество, технологии и экономику, что мы должны принять диапазон, в котором процессы системы Земля менялись в голоцене, в качестве научного ориентира. точка желаемого планетарного состояния ".[3]

Внешний образ
значок изображения Последний ледниковый цикл δ18О свидетельствует об устойчивости голоцена за последние 10 000 лет
- Адаптирован из Янг и Штеффен (2009)

Поскольку Индустриальная революция, в соответствии с Пол Крутцен, Уилл Штеффен и другие, планета вступила в новую эпоху, Антропоцен. В антропоцене люди стали главными агентами не только изменений в системе Земля. [19] но также драйвер системы Земли разрыв,[20] нарушение способности системы Земля быть устойчивой и восстановиться после этого изменения. Были широко разрекламированы научные предупреждения о рисках, связанных с изменением климата и стратосферным озоном.[21] Однако другие биофизический Процессы системы Земля также важны и имеют пределы, которые превышаются.[22] Например, с наступлением антропоцена скорость исчезновения видов увеличилась более чем в 100 раз,[23] и люди теперь являются движущей силой, изменяющей глобальные речные потоки[24] а также потоки водяного пара с поверхности земли.[25] Продолжающееся давление на Земную систему со стороны человеческой деятельности повышает вероятность того, что дальнейшее давление может дестабилизировать и ускорить внезапные или необратимые реакции системы Земля, направляя ее к изменению или режиму, который опасен для жизни, в том числе для человеческого общества, например Теплица Земля режим. По словам Рокстрёма и др., «До 30% всех видов млекопитающих, птиц и амфибий будут находиться под угрозой исчезновения в этом столетии».[26] Трудно восстановить «безопасное рабочее пространство» для человечества, которое описывается концепцией планетарных границ, потому что преобладающие парадигмы социального и экономического развития в значительной степени безразличны к надвигающимся возможностям крупномасштабных экологических катастроф, вызванных людьми.[27][28] Юридические границы могут помочь держать человеческую деятельность в узде, но их эффективность зависит от наличия политической воли к их установлению и соблюдению.[29]

Девять границ

Пороги и границы

В порог, или же переломный момент, это значение, при котором очень маленькое приращение для управляющей переменной (например, CO2) вызывает более крупное, возможно, катастрофическое изменение переменной отклика (глобальное потепление) через обратную связь в самой естественной системе Земля.

Пороговые точки трудно определить, потому что система Земля очень сложна. Вместо определения порогового значения исследование устанавливает диапазон, и предполагается, что порог находится внутри него. Нижний предел этого диапазона определяется как граница. Следовательно, он определяет «безопасное рабочее пространство» в том смысле, что пока мы находимся ниже границы, мы находимся ниже порогового значения. Если граница пересечена, мы попадаем в опасную зону.[3]

Планетарные границы[30]
Земля-системный процессКонтрольная переменная[31]Граница
ценить
Текущий
ценить
Граница пересеченаДоиндустриальный
ценить
Комментарий
1. Изменение климатаУглекислый газ в атмосфере концентрация (промилле по объему)[32]
350
412[33]
да
280
[34]
В качестве альтернативы: увеличение радиационное воздействие (Вт / м2) с начала промышленной революции (~ 1750 г.)
1.0
3.101
[35]
да
0
[36]
2. Утрата биоразнообразияСкорость вымирания (количество разновидность на миллион в год)
10
> 100
да
0.1–1
[37]
3. Биогеохимический(а) антропогенный азот, удаленный из атмосферы (миллионы тонны в год)
35
121
да
0
[38]
(б) антропогенный фосфор, попадающий в океаны (миллионы тонн в год)
11
8.5–9.5
нет
−1
[39]
4. Закисление океанаСостояние глобального среднего насыщения карбонат кальция в поверхностной морской воде (омега-единицы)
2.75
2.90
нет
3.44
[40]
5. ЗемлепользованиеПлощадь земли, переустроенная в пахотные земли (в процентах)
15
11.7
нет
низкий
[41]
6. Пресная водаГлобальный человек потребление воды (км3/ год)
4000
2600
[сомнительный ]
нет
415
[42]
7. Истощение озонового слояСтратосферный озон концентрация (Единицы Добсона )
276
283
нет
290
[43]
8. Атмосферные аэрозолиОбщий частицы концентрация в атмосфере на региональной основе
еще не определено
[44]
9. Химическое загрязнениеКонцентрация токсические вещества, пластмассы, эндокринные разрушители, тяжелые металлы, и радиоактивное загрязнение в окружающую среду
еще не определено
[45]

Предлагаемая структура закладывает основу для изменения подхода к руководству и управлению, от по существу секторального анализа ограничений роста, направленного на минимизацию отрицательных внешние эффекты, к оценке безопасного пространства для человеческого развития. Планетарные границы определяют, так сказать, границы «планетарного игрового поля» для человечества, если основные изменение окружающей среды, вызванное деятельностью человека в глобальном масштабе следует избегать

Нарушение одной или нескольких планетарных границ может быть очень разрушительным или даже катастрофическим из-за риска пересечения пороговых значений, которые вызывают нелинейные, внезапные изменение окружающей среды в континентальный - в системы планетарного масштаба. Исследование 2009 года выявило девять планетарных границ и, опираясь на текущее научное понимание, исследователи предложили количественное определение семи из них. Эти семь - изменение климата (CO2 концентрация в атмосфере <350 ppm и / или максимальное изменение +1 Вт / м2 в радиационное воздействие ); закисление океана (среднее состояние насыщения морской водой на поверхности по отношению к арагониту ≥ 80% от предварительнойпромышленный уровни); стратосферный озон (снижение общего содержания в атмосфере менее 5% О3 от доиндустриального уровня 290 Единицы Добсона ); биогеохимический азотный (N) цикл (ограничивают промышленную и сельскохозяйственную фиксацию N2 до 35 Тг Н / год) и цикл фосфора (P) (годовой приток P в океаны не должен превышать естественного фона в 10 раз). выветривание из P); глобальное использование пресной воды (<4000 км3/ год безвозвратного использования ресурсов стока); изменение земельной системы (<15% свободной ото льда поверхности земли под пахотными землями); и скорость утраты биологического разнообразия (ежегодные темпы исчезновения <10 на миллион видов). Две дополнительные планетарные границы, для которых группа еще не смогла определить глобальный граничный уровень: химическое загрязнение и атмосферная аэрозольная нагрузка.

Последующая работа над планетными границами [7] начинает соотносить эти пороги в региональном масштабе.

Цифры и данные обновленные Планетарные Границы можно найти на Стокгольмский центр устойчивости интернет сайт.

Дебаты

На каркасе

От Стокгольмский меморандум
Наука показывает, что мы преступаем планетарные границы, которые обеспечивали безопасность цивилизации последние 10 000 лет. Растет количество свидетельств того, что человеческое давление начинает превышать буферную способность Земли. Люди сейчас являются наиболее значимой движущей силой глобальное изменение, продвигая планету в новую геологическую эпоху, Антропоцен. Мы больше не можем исключать возможность того, что наши коллективные действия вызовут переломные моменты, рискуя внезапными и необратимыми последствиями для человеческих сообществ и экологических систем.

Стокгольмский меморандум (2011 г.)

Кристофер Филд, директор Департамент глобальной экологии Института Карнеги, впечатлен: «Такая работа критически важна. В целом, это впечатляющая попытка определить зону безопасности».[46] Но биолог-эколог Стюарт Пимм не впечатлен: «Я не думаю, что это каким-либо образом полезный способ размышления о вещах ... Понятие единственной границы просто лишено серьезного содержания. Каким образом скорость исчезновения в 10 раз превышает фоновую скорость приемлемо?"[46] и аналитик экологической политики Билл Кларк считает: «Переломные точки в земной системе плотные, непредсказуемые ... и вряд ли их можно будет избежать с помощью индикаторов раннего предупреждения. Отсюда следует, что ...« безопасные рабочие пространства »и« планетарные границы », таким образом, весьма сомнительны и потенциально являются новыми "опиаты" ".[47]

Биогеохимик Уильям Шлезингер спрашивает, подходят ли пороги вообще для загрязнений. Он думает, что ожидание, пока мы приблизимся к некоторому предложенному пределу, просто позволит нам продолжить работу до точки, где уже будет слишком поздно. «Управление на основе пороговых значений, хотя и привлекательное в своей простоте, позволяет пагубной, медленной и диффузной деградации сохраняться почти бесконечно».[48]

Гидролог Дэвид Молден считает, что планетарные границы - долгожданный новый подход в дебатах о «пределах роста». «Как научный организационный принцип, эта концепция имеет много сильных сторон ... цифры важны, потому что они служат ориентирами для директивных органов, давая четкое представление о масштабах и направлении изменений. Они также служат ориентирами и ориентирами для науки. По мере того, как мы совершенствуемся наше понимание земных процессов и сложных взаимосвязей, эти эталоны могут и будут обновляться ... теперь у нас есть инструмент, который мы можем использовать, чтобы помочь нам глубже и срочно задуматься о планетарных ограничениях и критических действиях, которые мы должны предпринять . "[49]

В химик-океанолог Питер Брюэр спрашивает, «действительно ли полезно составить список экологических пределов без серьезных планов их достижения ... они могут стать просто еще одной дубинкой, которой можно бить граждан. Нарушение глобального азотного цикла - один из ярких примеров: вполне вероятно, что большая часть людей на Земле не была бы сегодня в живых без искусственного производства удобрений. Как можно сопоставить эти этические и экономические проблемы с простым призывом установить пределы? ... еда не является обязательной ».[50]

Советник по окружающей среде Стив Басс говорит, что «описание планетарных границ - разумная идея. Нам нужно знать, как жить в необычно стабильных условиях нашего нынешнего периода голоцена и не делать ничего, что вызывает необратимые изменения окружающей среды ... Их статья имеет глубокий смысл. последствия для будущих систем управления, предлагая некоторую "проводку", необходимую для увязки управления национальной и глобальной экономикой с управлением окружающей средой и природными ресурсами. Концепция планетарных границ должна позволить политикам более четко понять это, как права человека и представительное правительство изменение окружающей среды не знает границ ».[51]

Советник по политике в области изменения климата Адель Моррис считает, что ценовая политика также необходима, чтобы избежать политических и экономических порогов. «Чтобы оставаться в« безопасном рабочем пространстве », необходимо оставаться в рамках всех соответствующих границ, включая готовность электората платить».[52]

Таким образом, концепция планетарных границ очень важна, и теперь за ее предложением должны последовать обсуждения связей между различными границами и их связи с другими концепциями, такими как «пределы роста '. Важно отметить, что эта новая концепция подчеркивает риск достижения пороговых значений или переломных моментов для нелинейных или резких изменений в процессах земной системы. Таким образом, он может помочь обществу достичь соглашений, необходимых для эффективного противодействия существующим глобальным экологическим угрозам, таким как изменение климата.

- Нобелевский лауреат Марио Х. Молина[53]

В своем докладе (2012 г.), озаглавленном «Жизнеспособные люди, устойчивая планета: будущее, которое стоит выбрать», Группа высокого уровня по глобальной устойчивости призвала к смелым глобальным усилиям, «включая запуск крупной глобальной научной инициативы, для укрепления взаимодействия между наукой и Мы должны с помощью науки определить, что ученые называют «планетарными границами», «экологическими порогами» и «переломными моментами».[54]

В 2011 году на своем втором заседании Группа высокого уровня по глобальной устойчивости[55] Организации Объединенных Наций включили концепцию планетарных границ в свои рамки, заявив, что их цель заключалась в следующем: "Искоренить бедность и уменьшить неравенство, сделать рост инклюзивным, а производство и потребление более устойчивыми, одновременно борясь с изменением климата и уважая диапазон других планетарных границы."[56]

В другом месте в своей работе члены группы высказывали сомнения относительно политической эффективности использования концепции «планетарных границ»: «Планетарные границы все еще являются развивающейся концепцией, которую следует использовать с осторожностью [...] Вопрос о планетарных границах может вызвать разногласия. поскольку это может быть воспринято как инструмент «Севера», чтобы сказать «Югу» не идти по пути ресурсоемкого и разрушительного для окружающей среды развития, который выбрали богатые страны ... Этот язык неприемлем для большинства развивающихся стран, поскольку они опасаются, что акцент на границах приведет к неприемлемым тормозам для бедных стран ».[57]

Однако эта концепция обычно используется в работе Организации Объединенных Наций,[58] и в Ежедневные новости ООН. Например, ЮНЕП Исполнительный директор Ахим Штайнер заявляет, что задача сельского хозяйства состоит в том, чтобы «накормить растущее население мира, не подталкивая след за пределами планет ».[59] В Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) Ежегодник 2010 также повторил послание Рокстрёма, концептуально связав его с управление экосистемой и показатели экологического руководства.[60]

Концепция планетарных границ также используется в разбирательствах Европейская комиссия,[61] и упоминалось в Европейское агентство по окружающей среде сводный отчет Окружающая среда Европы - состояние и перспективы 2010.[62]

Изменение климата

Черная линия показывает концентрацию углекислого газа в атмосфере за период 1880–2008 гг. Красные столбцы показывают температуры выше, а синие столбцы показывают температуры ниже средней. Колебания температуры от года к году связаны с естественными процессами, такими как воздействие Эль-Ниньо, Ла-Нинья, и извержение крупных вулканов.[63]

Радиационное воздействие это мера разницы между входящими энергия излучения и энергия исходящего излучения, действующая через границу Земли. Положительное радиационное воздействие приводит к потеплению. С начала промышленной революции в 1750–2005 годах увеличение содержания двуокиси углерода в атмосфере привело к положительному радиационному воздействию, составляющему в среднем около 1,66 Вт / м².[64]

Ученый-климатолог Майлз Аллен считает, что установление «предела долгосрочной концентрации углекислого газа в атмосфере просто отвлекает от гораздо более насущной проблемы - ограничения потепления до 2 ° C». Он говорит, что концентрация углекислого газа не является контролируемой переменной, которую мы можем «осмысленно утверждать, чтобы контролировать», и сомневается, что поддержание уровня углекислого газа ниже 350 ppm позволит избежать потепления более чем на 2 ° C.[36]

Адель Моррис, директор по политике, Проект экономики климата и энергетики, Институт Брукингса, критикует с экономико-политической точки зрения. Она делает акцент на выборе политики, минимизирующей затраты и сохраняющей консенсус. Она предпочитает систему налог на выбросы парниковых газов, и торговля выбросами, как способы предотвращения глобального потепления. Она считает, что слишком амбициозные цели, такие как ограничение на CO2, может препятствовать таким действиям.[52]

Утрата биоразнообразия

По словам биолога Кристиан Сампер, «граница, которая выражает вероятность исчезновения семейств видов с течением времени, лучше отражала бы наши потенциальные воздействия на будущее жизни на Земле».[65]

Азотный цикл

После промышленной революции земные азотный цикл нарушена даже больше, чем углеродный цикл. «Человеческая деятельность сейчас преобразует больше азота из атмосферы в реактивные формы, чем все земные процессы на Земле вместе взятые. Большая часть этого нового реактивного азота загрязняет водные пути и прибрежные зоны, выбрасывается обратно в атмосферу в измененных формах или накапливается в земная биосфера ".[66] Лишь небольшая часть удобрений, применяемых в сельском хозяйстве, используется растениями. Большая часть азота и фосфора попадает в реки, озера и море, где их избыток вызывает нагрузку на водные экосистемы. Например, удобрения, которые сбрасываются из рек в Мексиканский залив, повредили креветки потому что гипоксия.[66]

Биогеохимик Уильям Шлезингер думает, что ожидание, пока мы приблизимся к некоторому предложенному пределу осаждения азота и других загрязнений, просто позволит нам продолжить работу до точки, когда уже слишком поздно. Он говорит, что предложенная граница для фосфора не является устойчивой и исчерпает известные запасы фосфора менее чем за 200 лет.[48]

Фосфор

Пик фосфора - это понятие, описывающее момент времени, в который максимальная глобальная фосфор скорость производства достигнута. Фосфор - это ограниченный конечный ресурс на Земле, и другие средства производства, кроме добычи полезных ископаемых, недоступны из-за негазообразного экологического цикла.[67] По мнению некоторых исследователей, запасы фосфора на Земле, как ожидается, будут полностью истощены через 50–100 лет, а пик фосфора будет достигнут примерно в 2030 году.[68][69]

Предполагаемое изменение pH поверхности моря с доиндустриального периода (1700-е годы) до наших дней (1990-е годы). Δ pH в стандартных единицах pH.[70]

Закисление океана

Кислотность поверхности океана увеличилось на тридцать процентов после промышленной революции. Около четверти дополнительного количества углекислого газа, производимого людьми, растворяется в океанах, где он образуется. угольная кислота. Эта кислотность подавляет способность кораллов, моллюсков и планктона строить раковины и скелеты. Эффекты подделки может иметь серьезные последствия для рыбные запасы. Эта граница явно взаимосвязана с границами изменения климата, поскольку концентрация углекислого газа в атмосфере также является основной регулирующей переменной для границы подкисления океана.[66]

Химик по океанам Питер Брюэр считает, что «закисление океана оказывает влияние не только на простые изменения pH, но и для них могут потребоваться границы».[50]

Землепользование

Карта землепользования Европы.Человеческие земли включают пахотные земли (желтый) и пастбища (светло-зеленый).

По всей планете леса, водно-болотные угодья и другие типы растительности превращаются в сельскохозяйственные и другие. землепользование, влияя на пресноводный, углеродный и другие циклы, а также сокращая биоразнообразие.[66]

Советник по окружающей среде Стив Басс говорит, что исследования говорят нам, что «устойчивость землепользования в меньшей степени зависит от процентов и больше от других факторов. Например, воздействие на окружающую среду 15-процентного покрытия интенсивно возделываемых пахотных земель в больших кварталах будет значительно отличаться от этого. 15 процентов земель, возделываемых более устойчивым образом, интегрированы в ландшафт. Граница 15-процентного изменения в землепользовании на практике является преждевременным политическим ориентиром, который размывает общее научное предложение авторов. Вместо этого авторы могут хочу рассмотреть ограничение на деградация почвы или потеря почвы. Это был бы более достоверный и полезный индикатор состояния здоровья Земли ».[71]

Пресная вода

Чрезмерная эксплуатация грунтовые воды из водоносный горизонт может привести к пик воды изгиб.[72]

Человеческое давление на глобальные пресная вода системы имеют драматические эффекты. В пресноводный цикл еще одна граница, на которую существенно влияет изменение климата.[66] Пресноводные ресурсы, такие как озера и водоносные горизонты, обычно являются возобновляемыми ресурсами, которые естественным образом пополняются (термин ископаемая вода иногда используется для описания водоносных горизонтов, которые не подпитываются). Чрезмерная эксплуатация возникает, если водные ресурсы добываются или извлекаются со скоростью, превышающей скорость пополнения. Пополнение обычно происходит из местных ручьев, рек и озер. В некоторых местах леса усиливают подпитку водоносных горизонтов, хотя в целом леса являются основным источником водоносных горизонтов. истощение.[73] Истощенные водоносные горизонты могут быть загрязнены такими загрязнителями, как нитраты, или безвозвратно повреждены из-за проседания или проникновения соленой соли из океана. Это превращает большую часть подземных вод и озер в мире в ограниченные ресурсы с дебатами о пиковом использовании, похожими на масло.[74] Хотя первоначальный анализ Хабберта не относился к возобновляемым ресурсам, их чрезмерная эксплуатация может привести к Пик Хабберта. Модифицированный Кривая Хабберта применяется к любому ресурсу, который можно собрать быстрее, чем заменить.[72]

Гидролог Дэвид Молден говорит, что «глобальный лимит потребления воды необходим, но предлагаемая планетарная граница в 4000 кубических километров в год слишком велика».[49]

Истощение озонового слоя

В период 21–30 сентября 2006 г. средняя площадь антарктической озоновой дыры была самой большой из когда-либо наблюдавшихся.

Стратосферный озоновый слой защитные фильтры ультрафиолетовая радиация (УФ) из солнце, которые в противном случае повредили бы биологические системы. Действия, предпринятые после Монреальский протокол казалось, держал планету в безопасных пределах.[66] Однако в 2011 году, согласно статье, опубликованной в Природа, граница неожиданно оказалась вытолкнули в Арктику; «... доля арктического вихря в марте с общим содержанием озона менее 275 единиц Добсона (ДЕ) обычно близка к нулю, но достигла почти 45%».[75]

Нобелевский лауреат по химии, Марио Молина, говорит, что «пять процентов - разумный предел для приемлемого истощения озонового слоя, но это не предел».[53]

Смог над южным Китаем и Вьетнамом

Атмосферные аэрозоли

Аэрозоль частицы в атмосфере влияют на здоровье людей и влияют сезон дождей и глобальный атмосферная циркуляция системы. Некоторые аэрозоли создают облака, которые охлаждают Землю, отражая солнечный свет обратно в космос, в то время как другие, такие как сажа, создают тонкие облака в верхних слоях стратосферы, которые ведут себя как парник, нагревая Землю. В итоге антропогенные аэрозоли, вероятно, производят чистый отрицательный радиационное воздействие (охлаждающее воздействие).[76] Ежегодно во всем мире частицы аэрозоля вызывают около 800 000 преждевременных смертей. Загрузка аэрозоля достаточно важна, чтобы быть включенной в число планетарных границ, но пока не ясно, можно ли определить соответствующую безопасную пороговую меру.[77]

Химическое загрязнение

Некоторые химические вещества, такие как стойкие органические загрязнители, тяжелые металлы и радионуклиды, имеют потенциально необратимые добавка и синергические эффекты на биологические организмы, снижающие плодовитость и приводящие к постоянному генетическое повреждение. Сублетальное поглощение резко сокращает популяции морских птиц и млекопитающих. Эта граница кажется важной, хотя ее трудно определить количественно.[66]

Был разработан байесовский эмулятор стойких органических загрязнителей, который потенциально может быть использован для количественной оценки границ химического загрязнения.[78] На сегодняшний день критические уровни воздействия полихлорированных дифенилов (ПХБ), выше которых может произойти массовая смертность морских млекопитающих, были предложены в качестве границы химического загрязнения на планете.[79]

Взаимодействие между границами

Планетарная граница может взаимодействовать таким образом, что изменяет безопасный рабочий уровень других границ. Rockström и другие. В 2009 году такие взаимодействия не анализировались, но они предположили, что многие из этих взаимодействий будут сокращать, а не расширять предлагаемые граничные уровни.

Например, землепользование граница может сместиться вниз, если граница пресной воды будет нарушена, в результате чего земли станут засушливыми и недоступными для сельского хозяйства. На региональном уровне водные ресурсы в Азии могут сократиться, если вырубка леса продолжается в Amazon. Подобные соображения предполагают необходимость «крайней осторожности при приближении к любым отдельным планетарным границам или их нарушении».[3]

Другой пример связан с коралловые рифы и морские экосистемы. В 2009, Де'Ат, Лох и Фабрициус (2009) показали, что с 1990 г. кальцификация рифов Великий барьер которые они исследовали, уменьшились с беспрецедентной скоростью за последние 400 лет (14% менее чем за 20 лет). Их данные свидетельствуют о том, что возрастающий температурный стресс и снижение насыщенности океана арагонит затрудняет отложение карбоната кальция у рифовых кораллов. Беллвуд и другие (2004) изучили, как несколько факторов стресса, такие как повышенная нагрузка питательных веществ и давление рыбалки, переместить кораллы в менее желательные состояния экосистемы. Гинотт и Фабри (2008) показали, что закисление океана значительно изменит распределение и численность целого ряда морских обитателей, особенно видов, «которые строят скелеты, раковины и испытания биогенного карбоната кальция». Повышение температуры на поверхности УФ-излучение уровни и кислотность океана - все это стресс морской биота, и комбинация этих стрессов вполне может вызвать нарушения в численности и разнообразии морских биологических систем, которые выходят далеко за рамки воздействия одного стрессора, действующего в одиночку ».[80]

Последующие события

Концепция планетарных границ бросает вызов убеждению, что ресурсы либо безграничны, либо бесконечно взаимозаменяемы. Это ставит под угрозу обычный подход к экономическому росту. Тот факт, что ссылка на границы планет была исключена из [ Рио + 20 ] Заявление на конференции является парадоксальным признаком того, что к этой концепции относятся очень серьезно и что она действительно получила достаточно поддержки, чтобы угрожать статус-кво. Если бы в заявлении остались планетарные границы, наиболее вероятной интерпретацией было бы то, что они присоединились бы к растущему списку хорошо звучащих целей, которые включены, но так и не достигнуты. Планетарные границы никуда не денутся. Внутренние ограничения количества ресурсов и экологических услуг, которые человечество может безопасно извлечь из системы Земля, не могут быть устранены принятием желаемого за действительное, отрицанием или упущением из официальных заявлений конференции по устойчивому развитию. Это просто природа нашей планеты.

Уилл Штеффен[81]

Пончик

Пончик с показателями того, насколько превышены экологические потолки и не соблюдены социальные основы.

В 2012 Кейт Раворт из Oxfam отметил, что концепция Rockstrom не требует рост населения в учетную запись.[82] Она предложила включить в структуру планетарных границ социальные границы, такие как рабочие места, образование, питание, доступ к воде, медицинскому обслуживанию и энергии, а также для создания экологически безопасного пространства, совместимого с искоренение бедности и «права для всех». В пределах планет и равноправной социальной основы находится область в форме пончика, которая представляет собой «безопасное и справедливое пространство для процветания человечества».[83]

Эмпирическое применение модели пончика O'Neill et al.[84] показали, что на сегодняшний день в 150 странах ни одна страна не удовлетворяет основные потребности своих граждан, сохраняя при этом глобально устойчивый уровень использования ресурсов.

Сравнение национальных экологических следов с планетарными границами

В нескольких исследованиях оценивались экологические следы народов на основе планетарных границ: для Швеции,[85] Швейцария,[86] Нидерланды,[87] Европейский Союз [88] а также для важнейших экономик мира.[89][90] Несмотря на то, что применяемые метрики и подходы к распределению были разными, сходный результат заключается в том, что использование ресурсов более богатыми странами - если экстраполировать их на мировое население - несовместимо с планетарными границами.

Десятая граница

В 2012, Стивен Бегущий предложили десятую границу, годовой чистый глобальный основное производство из всех наземные растения, как легко определяемая мера, объединяющая множество переменных, которая даст «четкий сигнал о здоровье экосистем».[91][92][93]

Еще не одобрено Организацией Объединенных Наций

Генеральный секретарь ООН Пан Ги Мун поддержал концепцию планетарных границ 16 марта 2012 года, когда он представил ключевые моменты отчета своей Группы высокого уровня по глобальной устойчивости неофициальной пленарный Генеральной Ассамблеи ООН.[83][94] Пан заявил: «Видение Группы состоит в том, чтобы искоренить бедность и сократить неравенство, сделать рост инклюзивным, а производство и потребление более устойчивым, одновременно борясь с изменением климата и уважая ряд других планетарных границ».[95] Концепция была включена в так называемый «нулевой проект» итогов Конференция Организации Объединенных Наций по устойчивому развитию который состоится в Рио-де-Жанейро 20–22 июня 2012 г.[96] Однако впоследствии использование этой концепции было исключено из текста конференции, «отчасти из-за опасений некоторых более бедных стран, что ее принятие может отодвинуть на второй план сокращение бедности и экономическое развитие. Это также, по мнению наблюдателей, потому что идея просто слишком нова, чтобы быть официально принятой, и ее нужно было оспаривать, выдерживать и пережевывать, чтобы проверить ее надежность, прежде чем у нее появится шанс быть принятым на международном уровне на переговорах в ООН ».[97]

Рамки планетарных границ были обновлены в 2015 году.[7] Было высказано предположение, что три границы (включая изменение климата) могут подтолкнуть систему Земли к новому состоянию в случае их пересечения; они также сильно влияют на остальные границы. В статье структура разработана, чтобы сделать ее более применимой в региональном масштабе.

Границы, связанные с сельским хозяйством и потреблением продуктов питания

Визуализация планетарных границ, связанных с сельским хозяйством и питанием [98]

Человеческая деятельность, связанная с сельским хозяйством и питанием, во всем мире способствует нарушению четырех из девяти планетарных границ. Избыточные потоки биогенных веществ (N, P) в водные и наземные экосистемы имеют первостепенное значение, за ними следует чрезмерное изменение земельной системы и утрата биоразнообразия. В то время как в случае утраты биоразнообразия, цикла P и изменения земельной системы нарушение находится в зоне неопределенности, что указывает на возрастающий риск (желтый кружок на рисунке), граница N, связанная с сельским хозяйством, нарушена более чем на 200% - указывает на высокий риск (красный кружок на рисунке). Здесь питание включает переработку пищевых продуктов и торговлю, а также потребление продуктов питания (приготовление пищи в домашних условиях и гастрономия). Воздействие на окружающую среду, связанное с потреблением, не определяется количественно на глобальном уровне для планетарных границ использования пресной воды, атмосферной аэрозольной нагрузки (загрязнения воздуха) и истощения стратосферного озона.[98]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ а б Рокстрём, Йохан; и другие. (2009). «Планетарные границы: исследование безопасного рабочего пространства для человечества». Экология и общество. 14 (2). Дои:10.5751 / ES-03180-140232.
  2. ^ Редакция, Природа 2009.
  3. ^ а б c d е ж Рокстрём, Штеффен и 26 других, 2009 г..
  4. ^ Rockström 2009 (презентация).
  5. ^ Rockström и другие 2009b.
  6. ^ Молина 2009.Планетарные границы В архиве 10 марта 2017 в Wayback Machine: Серия комментариев в Природа сообщает об изменении климата о концепции планетарных границ, изложенной в исходной статье.
  7. ^ а б c Steffen, W .; Richardson, K .; Rockström, J .; Cornell, S.E .; Fetzer, I .; Беннетт, Э.М.; Biggs, R .; Карпентер, С.; de Vries, W .; de Wit, C.A .; Folke, C .; Gerten, D .; Heinke, J .; Mace, G.M .; Persson, L.M .; Раманатан, V .; Рейерс, Б .; Сорлин, С. (2015). «Планетарные границы: направление человеческого развития на меняющейся планете». Наука. 347 (6223): 1259855. Дои:10.1126 / science.1259855. PMID  25592418.
  8. ^ Штеффен; и другие. (2018). «Траектории земной системы в антропоцене». PNAS. 115 (33): 8252–8259. Bibcode:2018ПНАС..115.8252С. Дои:10.1073 / pnas.1810141115. ЧВК  6099852. PMID  30082409.
  9. ^ Уоттс, Джонатан (7 августа 2018 г.). «Эффект домино климатических явлений может подтолкнуть Землю к« тепличному »состоянию». Хранитель. Получено 8 августа 2018.
  10. ^ Луга и другие 1972.
  11. ^ Мейер и Норгард, 2010 г..
  12. ^ ван Вуурен и Фабер 2009, п. 23.
  13. ^ а б c Тернер 2008, п. 37.
  14. ^ Норгард, Пит и Рагнарсдоттир, 2010 г..
  15. ^ Также известен как Отчет Брундтланд 1987 г..
  16. ^ Лавлок 1972; Лавлок и Маргулис 1974.
  17. ^ Дансгаард и другие, 1993; Petit & others 1999; Риуал и другие 2001.
  18. ^ ван дер Леув 2008.
  19. ^ Крутцен 2002; Штеффен, Крутцен и Макнил 2007; Заласевич и другие 2010.
  20. ^ Гамильтон, Клайв. (2017). Дерзкая земля: судьба человека в антропоцене. Polity. ISBN  9781509519743. OCLC  1027177323.
  21. ^ ДО4 МГЭИК РГ2 2007 г.[требуется полная цитата ]; ВМО 2011.
  22. ^ Мейс, Масундире и Бэйли 2005; Фольке и другие 2004; Гордон, Петерсон и Беннет, 2008 г..
  23. ^ Мейс, Масундире и Бэйли 2005.
  24. ^ Шикломанов и Родда 2003.
  25. ^ Гордон, Петерсон и Беннет, 2008 г..
  26. ^ Рокстрём, Джон (2009). «Планетарные границы: исследование безопасного рабочего пространства для человечества». Экология и общество. 14 (2): 473. Дои:10.5751 / ES-03180-140232.
  27. ^ Корм 2007
  28. ^ Рокстрём, Штеффен и 26 других, 2009 г.
  29. ^ Шапрон, Гийом; Эпштейн, Яффа; Trouwborst, Арье; Лопес-Бао, Хосе Висенте (февраль 2017 г.). «Укрепляйте юридические границы, чтобы оставаться в рамках планетарных границ». Природа Экология и эволюция. 1 (3): 0086. Дои:10.1038 / s41559-017-0086. PMID  28812716. S2CID  31914128.
  30. ^ Штеффен, Rockström & Costanza 2011.
  31. ^ Рокстрём, Штеффен и 26 других, 2009 г.; Стокгольмский центр устойчивости 2009.
  32. ^ Недавний выброс CO2 на Мауна-Лоа Лаборатория исследования системы Земля, NOAA Исследование.
  33. ^ Изменение, Глобальный климат НАСА. «Концентрация углекислого газа | Глобальное изменение климата НАСА». Изменение климата: жизненно важные признаки планеты. Получено 7 января 2020.
  34. ^ Аллен 2009; Хеффернан 2009; Моррис 2010; Пирс 2010, стр. 34–45, "Изменение климата ".
  35. ^ Батлер, Джеймс; Монцка, Стивен. «ГОДОВОЙ ИНДЕКС ПАРНИКОВОГО ГАЗА NOAA (AGGI)». Лаборатория исследования системы Земля Отдел глобального мониторинга. Лаборатория исследования системы Земля NOAA. Получено 25 августа 2019.
  36. ^ а б Аллен 2009.
  37. ^ Сампер 2009; Ежедневно 2010; Вера и другие 2010; Друзья Европы 2010; Пирс 2010, п. 33, "Биоразнообразие ".
  38. ^ Шлезингер 2009; Пирс 2009; ЮНЕП 2010, стр. 28–29; Ховарт 2010; Пирс 2010, стр. 33–34, "Циклы азота и фосфора ".
  39. ^ Шлезингер 2009; Карпентер и Беннет, 2011 г.; Townsend & Porder 2011; Рагнарсдоттир, Свердруп и Коджа 2011; ЮНЕП 2011; Ульрих, Малли и Воора 2009; Vaccari 2010.
  40. ^ Брюэр 2009; ЮНЕП 2010, стр. 36–37; Дони 2010; Пирс 2010, п. 32, "Кислотные океаны ".
  41. ^ Бас 2009; Юлисс и другие 2010; Фоли 2009; Ламбин 2010; Пирс 2010, п. 34, "Землепользование ".
  42. ^ Молден 2009; Фалькенмарк и Rockström 2010; Тиммерманс и другие 2011; Глейк 2010; Пирс 2010, стр.32–33, "Пресная вода ".
  43. ^ Молина 2009; Фэи 2010; Пирс 2010, п. 32, "Истощение озонового слоя ".
  44. ^ Пирс 2010, п. 35, "Загрузка аэрозоля ".
  45. ^ Handoh & Kawai 2011; Handoh & Kawai 2014; Пирс 2010, п. 35, "Химическое загрязнение ".
  46. ^ а б Циммер 2009.
  47. ^ Кларк 2011.
  48. ^ а б Шлезингер 2009.
  49. ^ а б Молден 2009.
  50. ^ а б Брюэр 2009.
  51. ^ Бас 2009
  52. ^ а б Моррис 2010.
  53. ^ а б Молина 2009.
  54. ^ Группа высокого уровня Генерального секретаря Организации Объединенных Наций по глобальной устойчивости (2012 г.). Устойчивые люди, устойчивая планета: будущее, которое стоит выбрать (.pdf) (Отчет). Нью-Йорк: Организация Объединенных Наций. п. 14. Получено 30 января 2012.
  55. ^ Объединенные Нации Группа высокого уровня по глобальной устойчивости
  56. ^ 2-е совещание ВСП ООН 2011 г., п. 5.
  57. ^ 3-е совещание шерпов ООН, 2011 г..
  58. ^ Повестка дня ООН на XXI век.
  59. ^ Устойчивое сельское хозяйство - ключ к зеленому росту и сокращению бедности Ежедневные новости ООН, 1 июня 2011 г., стр. 8.
  60. ^ ЮНЕП 2010.
  61. ^ Будапештская декларация; Гринфилд 2010.
  62. ^ Мартин, Хенрихс и другие 2010.
  63. ^ USGCRP 2009.
  64. ^ AR4 WG1 МГЭИК 2007 г., "Человеческие и природные факторы изменения климата ".
  65. ^ Сампер 2009.
  66. ^ а б c d е ж грамм Стокгольмский центр устойчивости 2009.
  67. ^ Несет и Корделл 2011, п. 2
  68. ^ Корделл, Дранджерт и Уайт 2009, п. 292
  69. ^ Льюис 2008, п. 1
  70. ^ Грубер, Сармьенто и Стокер, 1996 г..
  71. ^ Бас 2009.
  72. ^ а б Паланиаппан и Глейк, 2008 г..
  73. ^ «Основные причины обезлесения» В архиве 11 апреля 2001 г. Wayback Machine Отчет ООН.[ВОЗ? ]
  74. ^ Ларсен 2005; Сэндфорд 2009.
  75. ^ Мэнни, Санти и 27 других 2011, п. 473.
  76. ^ AR4 WG1 МГЭИК 2007 г..[требуется полная цитата ]
  77. ^ Стокгольмский центр устойчивости 2009
  78. ^ Handoh & Kawai 2011.
  79. ^ Handoh & Kawai 2014
  80. ^ Рокстрём, Штеффен и 26 других, 2009 г., Приложение 1. Дополнительная информация.
  81. ^ Штеффен, Уилл (2012) Рио + 20: еще один шаг на пути к устойчивости Разговор, 29 июня 2012 г.
  82. ^ Раворт, Кейт (2012) Безопасное и справедливое пространство для человечества: можем ли мы жить в пончике? Документ для обсуждения Oxfam, 2012 г.
  83. ^ а б Изменение климата: понимание Рио + 20 Управление ООН по координации гуманитарной деятельности, ЭТО ВНУТРИ, 3 апреля 2012 г.
  84. ^ Дэниел У. О’Нил; Эндрю Л. Фаннинг; Уильям Ф. Лэмб; Юлия Штайнбергер (2018). «Хорошая жизнь для всех в пределах планет» (PDF). Экологическая устойчивость. 1 (2): 88–95. Дои:10.1038 / s41893-018-0021-4. ISSN  2398-9629. S2CID  169679920.
  85. ^ Бьорн Нюквист, Аса Перссон, Фредрик Моберг, Линн Перссон, Сара Корнелл, Йохан Рокстрём: Национальные экологические показатели на планетарных границах по заказу Шведского агентства по охране окружающей среды, 2013 г.
  86. ^ Хай Дао, Паскаль Педуцци, Дэмиен Фрио: Национальные экологические ограничения и следы, основанные на структуре планетарных границ: пример Швейцарии, Женевский университет, Институт наук об окружающей среде, GRID-Женева, EA - Shaping Environmental Action, 2018.
  87. ^ Пол Лукас, Гарри Уилтинг: На пути к безопасному рабочему пространству для Нидерландов: использование планетарных границ для поддержки реализации ЦУР, связанных с окружающей средой, на национальном уровне, PBL Нидерландское агентство по оценке окружающей среды 2018.
  88. ^ Тина Хайха, Сара Э. Корнелл, Хольгер Хофф, Пол Лукас, Детлеф ван Вуурен: концепция безопасного рабочего пространства на уровне ЕС - первые шаги и исследования, Стокгольмский центр устойчивости, 2018.
  89. ^ bluedot.world: Экологический след наций.
  90. ^ Кай Фанг, Рейнаут Хейджунгс, Чжэн Дуань, Герт Р. де Сну: Экологическая устойчивость наций: сравнительный анализ углеродного, водного и наземного следов с установленными планетарными границами, Устойчивое развитие 2015, 7, 11285-11305.
  91. ^ Бег, Стивен В. (2012). «Измеримая планетарная граница биосферы». Наука. 337 (6101): 1458–1459. Bibcode:2012Научный ... 337.1458R. Дои:10.1126 / science.1227620. PMID  22997311. S2CID  128815842.
  92. ^ Достигла ли растительная жизнь своего предела? Нью-Йорк Таймс, 20 сентября 2012 г.
  93. ^ Биомасса должна стать десятой точкой перелома, считает исследователь SciDev.Net, 27 марта 2012 г.
  94. ^ Нулевая драфта Рио + 20 принимает «планетарные границы» SciDev.Net, 28 марта 2012 г.
  95. ^ Генеральный секретарь выделяет ключевые моменты ... Новости ООН, 16 марта 2012 г.
  96. ^ Нулевой проект итогового документа РИО + 20, Конференция Организации Объединенных Наций по устойчивому развитию.
  97. ^ Ваш гид по науке и технологиям на Рио + 20 scidev.net, 12 июня 2012 г.
  98. ^ а б Мейер 2017

Рекомендации

дальнейшее чтение


Книги

внешняя ссылка