來(lái)源：中科院之聲

“人類世”概念的確定，標(biāo)志著地球氣候系統(tǒng)的演變?cè)僖膊皇羌儭白匀弧钡倪^程，人類活動(dòng)參與氣候系統(tǒng)的演變并起到重要作用，這樣的系統(tǒng)包含眾多的臨界點(diǎn)，一旦越過臨界點(diǎn)，有可能引發(fā)“多米諾”骨牌式的反應(yīng)，使得地球系統(tǒng)不可避免地滑入“溫室地球”的深淵，屆時(shí)全球溫度會(huì)比工業(yè)革命前高4-5攝氏度，海平面比今天高10-60米。進(jìn)入“人類世”，人類的第一生存要義，就是擺脫“溫室地球”的命運(yùn)。

“人類世”的到來(lái)

在2000年的一個(gè)國(guó)際會(huì)議上，大氣化學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者 Paul Crutzen（保羅·克魯岑），受不了主講人反復(fù)說(shuō)地球現(xiàn)在處于全新世（Holocene）的看法，提出了“人類世”（Anthropocene）的概念。2002年，Nature雜志發(fā)表了他的文章《人類地理學(xué)》（Geology of mankind），在這篇文章里，他具體闡述了“人類世”的概念。

“人類世”的概念核心在于，人類活動(dòng)的影響已經(jīng)超過了自然變化的影響，尤其是自工業(yè)革命以來(lái)，人類在土地利用、建壩挖河、水資源利用等方面改變了地球的面貌和環(huán)境，最為重要的是，人類活動(dòng)改變了大氣成分，化石燃料巨量燃燒造成大氣中溫室氣體濃度飆升，改變了氣候變化的方式，從此地球的歷史演變進(jìn)入了全新的階段。

在過去300年，地球面貌發(fā)生了翻天覆地的變化。全球人口增長(zhǎng)了10倍以上，保羅·克魯岑在2002年發(fā)表文章的時(shí)候，全球人口在60億左右，而2018年初，全球人口已經(jīng)飆升到了74.4億以上。因?yàn)榛�石燃料燃燒引起大氣中溫室氣體增加，2002年，大氣中CO2濃度達(dá)到370ppm，這比工業(yè)革命前高30%，到2018年中期，大氣中CO2濃度達(dá)到410ppm以上，這比工業(yè)革命前高45%以上，比過去80萬(wàn)年任何時(shí)候都高，甚至?xí)�是過去300~500萬(wàn)年以來(lái)的最高值。

人類的各項(xiàng)活動(dòng)，深刻地影響著地球的演變，圖片來(lái)自于http://www.anthropocene.info

保羅·克魯岑把“人類世”的起始地質(zhì)年代精確定為1784年，即瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)開始。而“人類世”的最后時(shí)限，應(yīng)當(dāng)是到人類自然消亡的那一天，這個(gè)時(shí)間目前未知，保守估計(jì)至少應(yīng)該有數(shù)萬(wàn)年。按照克魯岑的說(shuō)法，除非發(fā)生全球巨災(zāi)，例如小行星撞擊、世界大戰(zhàn)、全球性瘟疫，徹底改變?nèi)�球的演變歷程，人類未來(lái)將始終是影響環(huán)境的最主要因子，這一影響也許會(huì)持續(xù)數(shù)千年，因此在“人類世”里，全球科學(xué)家和工程師們?nèi)蝿?wù)艱巨，需要為人類尋找一條可以保持環(huán)境繼續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的新路，在“人類世”里，一切都是未知，在地球歷史上沒有過去的記錄可以借鑒。

盡管圍繞著“人類世”的概念還有很多學(xué)術(shù)爭(zhēng)議，但是“人類世”的概念深刻地影響了全球各界看待世界的方式。我國(guó)“黃土學(xué)之父”、著名地質(zhì)學(xué)家劉東生院士指出：“人類世的提出是一個(gè)值得考慮的問題，因?yàn)樗�不僅是一個(gè)地質(zhì)學(xué)分期的問題，同時(shí)還涉及到人在自然界的地位的問題，和人類認(rèn)識(shí)自己的問題”（《中國(guó)三千年氣象記錄總集》序，2004年）。2011年5月，約20名諾貝爾獎(jiǎng)得主向聯(lián)合國(guó)提交了《斯德哥爾摩備忘錄》，建議將人類現(xiàn)在所處的地質(zhì)年代改為“人類世”。

人類活動(dòng)給湖底的沉積物留下了與全新世截然不同的物質(zhì)，　包括塑料、煤灰、核試驗(yàn)和核泄漏的放射性元素、金屬、殺蟲劑、活性氮及溫室氣體增加導(dǎo)致的結(jié)果，圖片來(lái)自于Science雜志綜述文章（Waters et al。，2016）

2016年， Science發(fā)表了綜述文章The Anthropocene is functionally and stratigraphically distinct from the Holocene，來(lái)自英國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的 Colin Waters 等提供了大量的數(shù)據(jù)，他們指出“人類世”應(yīng)該被認(rèn)作是一個(gè)新的地質(zhì)時(shí)間單位，其開始的時(shí)間應(yīng)該為20世紀(jì)中期，即1950年左右，當(dāng)時(shí)核能時(shí)代開始、人口膨脹、工業(yè)急劇發(fā)展、礦產(chǎn)和能源加快使用。人類活動(dòng)給地球留下了無(wú)處不在而且持久的印記，與之前的全新世（Holocene）截然可分。

2016年，第35屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)在南非召開，會(huì)議正式通過人類紀(jì)（period）、人類世（epoch）和人類期（stage），隨著地質(zhì)年表的修訂，被世界公認(rèn)的“人類世”徹底到來(lái)。

在“人類世”里，在不進(jìn)行大規(guī)模減排及積極應(yīng)對(duì)的狀況下，全球溫度的升高可能會(huì)導(dǎo)致地球氣候系統(tǒng)擺脫第四紀(jì)冰期-間冰期的周期變化，持續(xù)的溫度升高和海平面升高，使得地球進(jìn)入“溫室地球”（Hothouse Earth）狀態(tài)，全球應(yīng)該共同努力避免這一結(jié)局，控制全球升溫在1.5-2℃之間，進(jìn)入到“穩(wěn)定地球”（Stabilized Earth），圖片來(lái)自于 Steffen et al。，（2018）

研究人員提出了至少10個(gè)可能加劇全球變暖的地球系統(tǒng)變化，包括：

1）高緯度永凍土消融釋放甲烷和二氧化碳

2）海底甲烷水合物中的甲烷逸出

3）陸地和海洋儲(chǔ)存碳能力削弱

4）海洋微生物呼吸作用增強(qiáng)

5） 亞馬遜雨林退化

6）北半球中高緯針葉林退化

7）格陵蘭島冰蓋消融

8）北極夏季海冰喪失

9）南極海冰減少

10）南極冰蓋消退

按照觸發(fā)以上過程的難易程度，可以分為三個(gè)檔次：

1）1℃~3℃，在全球增溫的這個(gè)范圍內(nèi)，容易引起夏季北極海冰消融、格陵蘭島冰蓋消融、阿爾卑斯山冰川消亡、南極洲西部冰蓋消融和珊瑚礁的白化。

2）3℃~5℃，當(dāng)增溫達(dá)到這個(gè)強(qiáng)度時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致亞馬遜雨林向草原退化、北半球中高緯針葉林退化、季風(fēng)區(qū)變化、全球海洋溫鹽環(huán)流變化。

3）>5℃，當(dāng)增溫超過5℃時(shí)，很有可能引起北極冬季冰雪量減少、高緯度永凍土消融釋放溫室氣體、南極洲東部冰蓋消融等。

地球系統(tǒng)本身的演變包含著眾多的正負(fù)反饋機(jī)制，人類每年通過燃燒化石燃料排放400億噸二氧化碳，其中大約一半被海洋、樹木和土壤吸收并儲(chǔ)存。然而，我們正通過砍伐過多的樹木、大量土壤退化、超量使用水資源，排放過量的二氧化碳，把自然系統(tǒng)的調(diào)節(jié)潛力推到極限，而一旦越過極限，自然過程的作用有些可能會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)。

1970年以來(lái)，25%的亞馬遜雨林已經(jīng)消失，圖片來(lái)自于http://www.japantimes.co.jp

大規(guī)模熱帶雨林的存在，本身能夠調(diào)整濕度和降水分布，即使短暫脫離平衡，也可以通過自身的調(diào)整恢復(fù)過來(lái)，使得自身的生態(tài)系統(tǒng)保持平衡。然而如果持續(xù)升溫，這種機(jī)制就會(huì)慢慢變?nèi)�，一旦全球升�?攝氏度，可能使40%的亞馬遜雨林“頂梢枯死”，這一過程一旦開始，就無(wú)法恢復(fù)，熱帶雨林會(huì)逐漸退化成稀樹草原，在這一過程中釋放出大量的碳，進(jìn)一步加劇溫室效應(yīng)。

冰雪在地球氣候系統(tǒng)中起到重要的作用，南北極海上浮冰的存在，反射了80%的太陽(yáng)短波輻射，調(diào)控著進(jìn)入地球系統(tǒng)的能量，然而如果增溫導(dǎo)致浮冰融化消失，太陽(yáng)輻射會(huì)直接進(jìn)入海洋，使得海水溫度升高，進(jìn)一步引起更高的全球溫度升溫，更高的升溫反過來(lái)引起更嚴(yán)重的冰雪消融，通過冰雪-輻射的正反饋機(jī)制，加劇全球增溫。據(jù)估計(jì)，到本世紀(jì)中葉，北冰洋夏季將出現(xiàn)沒有浮冰的狀況，屆時(shí)冰雪-輻射的正反饋機(jī)制會(huì)推高全球溫度的走勢(shì)。

在俄羅斯、加拿大、歐洲北部等地區(qū)的永久凍土層內(nèi)封存大量甲烷和二氧化碳，甲烷所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)能力大約是二氧化碳的25倍，一旦地球溫度升高，導(dǎo)致寒冷地區(qū)的凍土融化，就會(huì)導(dǎo)致甲烷釋放，而隨著全球增溫的加劇，高緯度的野火發(fā)生頻次也進(jìn)一步增加，在極端情況下，也有可能導(dǎo)致大面積過火，從而引起凍土融化，釋放甲烷，加強(qiáng)火勢(shì)并進(jìn)入大氣層，引起更強(qiáng)的溫室效應(yīng)。

森林和植物一直被看做是碳匯，隨著大氣CO2濃度的升高，會(huì)使得植物生長(zhǎng)更為茂盛，進(jìn)而吸收更多的二氧化碳，然而這個(gè)關(guān)系并不穩(wěn)固，隨著溫度的增加，過高的植物葉面溫度會(huì)導(dǎo)致光合作用效率降低，并且隨著溫度增加，土壤中微生物的呼吸作用會(huì)增強(qiáng)，這會(huì)把更多的土壤碳釋放進(jìn)大氣。對(duì)于植物，更大的風(fēng)險(xiǎn)在于，隨著溫度增加、副熱帶地區(qū)降水減少及干旱區(qū)的擴(kuò)展，北半球中緯度森林的南部區(qū)域容易受干旱的影響，從而導(dǎo)致植被的退化，從針葉林轉(zhuǎn)變?yōu)楦珊档牟菰�，這些都會(huì)降低森林和植物作為碳匯的作用，甚至作用會(huì)反過來(lái)，成為碳排放的來(lái)源之一。

這些正反饋機(jī)制的臨界點(diǎn)可能并不相同，有高有低，然而當(dāng)一個(gè)臨界點(diǎn)被觸發(fā)之后，可能會(huì)像“多米諾”骨牌一樣，就會(huì)推動(dòng)地球系統(tǒng)倒向另外一張牌，而要阻止整排“多米諾”骨牌的倒下將會(huì)異常困難，甚至是不可能的，當(dāng)最終地球氣候系統(tǒng)滑向“溫室地球”，地球上許多地方的宜居性將大打折扣。洪澇地區(qū)的暴風(fēng)雨強(qiáng)度和頻次將大大增強(qiáng)，而全球范圍內(nèi)的干旱和酷暑也會(huì)更加劇烈，如果西南極洲和格陵蘭的冰蓋融化，大量淡水注入海洋，會(huì)導(dǎo)致全球海平面上升13米；而一旦東南極洲的冰蓋融化，海平面還會(huì)再上升12米，這種結(jié)果是毀滅性的，因?yàn)槿�球三分之二的特大城市處于海拔低�?0米的區(qū)域，全球80%的人口生活在距離海岸線100公里之內(nèi)。

一個(gè)可怕的前景。

海平面上升將引會(huì)使得全球三分之二的特大城市處于危險(xiǎn)之中，圖片來(lái)自于電影《后天》（The day after tomorrow）

如何應(yīng)對(duì)？

如果全球溫室氣體排放繼續(xù)“一切照舊”（business as usual），那隨著全球溫度的持續(xù)升高，氣候系統(tǒng)的關(guān)鍵的臨界點(diǎn)必然會(huì)被一一觸發(fā)，從而最終導(dǎo)致“溫室地球”的悲慘命運(yùn)。因此，應(yīng)對(duì)之策首先就是要改變“一切照舊”的發(fā)展方式和生活方式，采取更加積極的應(yīng)對(duì)策略。