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"未來地球"計劃的目標(biāo)是為全世界應(yīng)對全球環(huán)境變化引起的風(fēng)險提供所需的知識，抓住機遇，完成向全球可持續(xù)性發(fā)展轉(zhuǎn)變。世界氣候研究計劃(WCRP)的目標(biāo)是確定氣候的可預(yù)報性和人類活動對氣候的影響，與"未來地球"計劃的動力地球研究主題相吻合。WCRP正在像未來地球計劃一樣，經(jīng)歷著從關(guān)注純粹的科學(xué)到強調(diào)需求引導(dǎo)、做“有用科學(xué)”目標(biāo)的理念轉(zhuǎn)換。

圖1 “未來地球”計劃與全球環(huán)境變化各科學(xué)計劃的關(guān)系示意圖  （來源: 國際未來地球計劃秘書處宣傳材料）

什么是“未來地球”計劃？

工業(yè)革命以來，化石燃料燃燒排放的溫室氣體造成全球氣候變暖，導(dǎo)致冰川冰蓋消融和海平面上升、極端天氣和氣候事件頻發(fā)。為了積極應(yīng)對挑戰(zhàn)，實現(xiàn)全球的可持續(xù)發(fā)展，2011年國際科學(xué)理事會(ICSU)、國際社會科學(xué)理事會(ISSC)、聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)、聯(lián)合國環(huán)境署(UNEP)、聯(lián)合國大學(xué)(UNU)、Belmont Forum和國際全球變化研究資助機構(gòu)(IGFA)聯(lián)合發(fā)起“未來地球”計劃。該計劃是全球環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展研究的國際合作平臺，為國際社會提供面對全球變化主要挑戰(zhàn)以及向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變的跨學(xué)科集成研究；通過協(xié)同設(shè)計研究，加強科學(xué)家、科研資助機構(gòu)以及用戶之間的聯(lián)系；提倡 “以解決問題為導(dǎo)向”的研究，為可持續(xù)發(fā)展提供理論知識和行動依據(jù)。其目標(biāo)是為全世界應(yīng)對全球環(huán)境變化引起的風(fēng)險提供所需的知識，抓住機遇，完成向全球可持續(xù)性發(fā)展轉(zhuǎn)變。

 “未來地球”計劃是一個全球性的合作平臺，整合了現(xiàn)有的全球環(huán)境變化框架下各大科學(xué)研究計劃，包括原先ESSP框架下的四大計劃，即WCRP、IGBP、IHDP和DIVERSITAS(圖1)。未來地球計劃的研究主題包括動力地球、全球發(fā)展和向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變；強調(diào)加強8個關(guān)鍵交叉領(lǐng)域的能力建設(shè)，包括地球觀測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)、地球系統(tǒng)模式、發(fā)展地球科學(xué)理論、綜合與評估、能力建設(shè)與教育、信息交流、科學(xué)與政策的溝通與平臺。

什么是世界氣候研究計劃？

世界氣候研究計劃(WCRP)由世界氣象組織(WMO)、聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)和政府間海洋委員會(IOC)、原國際科學(xué)理事會(ICSU)共同資助。其兩個根本目標(biāo)是確定氣候的可預(yù)報性和確定人類活動對氣候的影響。

WCRP在地球氣候系統(tǒng)模擬和預(yù)估研究方面具有不可替代的作用。WCRP通過其“耦合模擬工作組”(WGCM)組織實施的國際“耦合模式比較計劃”是迄今為止最為成功的國際科學(xué)計劃之一，歷時近30年，目前進行到第6次(CMIP6)。使用CMIP的氣候模擬和預(yù)估結(jié)果發(fā)表的科學(xué)論文，為政府間氣候變化專門委員會(簡稱IPCC)編寫氣候變化評估報告提供了重要依據(jù)，這些論文被廣泛引用，從科學(xué)上直接支撐著各國的氣候變化科學(xué)評估和國際應(yīng)對氣候變化的談判(圖2)。

圖2  世界氣候研究計劃WCRP的發(fā)起機構(gòu)及其與IPCC的關(guān)系

“未來地球”計劃和世界氣候研究計劃在科學(xué)上有什么聯(lián)系？

WCRP的兩個根本研究目標(biāo)，與“未來地球”計劃的三大研究主題之一的“動力地球”的研究主題非常吻合。“動力地球”旨在觀測、認(rèn)識、理解和預(yù)測、預(yù)估自然環(huán)境和社會系統(tǒng)的演變趨勢、驅(qū)動因素和相互作用，預(yù)判全球變化的臨界點和風(fēng)險。因此，“未來地球”計劃關(guān)于認(rèn)識氣候系統(tǒng)的變化趨勢和機理、研究氣候變化和人類社會的相互作用的活動，離不開WCRP框架下的地球系統(tǒng)觀測和地球模擬數(shù)據(jù)的支撐。

WCRP偏重于研究人類活動的氣候影響，“未來地球”計劃更加強調(diào)人類社會如何科學(xué)應(yīng)對自然環(huán)境的變化。為了促進自然科學(xué)與社會科學(xué)和工程領(lǐng)域的結(jié)合，更好地服務(wù)于可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，2018年在第39次WCRP聯(lián)合科學(xué)委員會會議上，WCRP建議將當(dāng)前以科學(xué)問題為導(dǎo)向的四大科學(xué)計劃，包括“氣候和冰凍圈”(簡稱CliC)、“氣候和海洋變率、可預(yù)報性和變化”(簡稱CLIVAR)、“全球能量和水分交換”(簡稱GEWEX)、“平流層-對流層過程及其氣候效應(yīng)”(簡稱SPARC)，未來重整為以社會需求為導(dǎo)向的七大科學(xué)計劃，包括冰凍圈(冰川融化)、大氣化學(xué)和動力學(xué)(空氣污染)、海洋-氣候和動力學(xué)(氣候年際-年代際預(yù)測)、生物地球化學(xué)循環(huán)(海水酸化、珊瑚礁消亡)、能量和水問題(水資源和農(nóng)業(yè))、地球系統(tǒng)模擬(復(fù)雜系統(tǒng)預(yù)測預(yù)估工具)、區(qū)域氣候模擬(極端事件、氣候變化減緩與適應(yīng))。組織思路上的轉(zhuǎn)變，反映了WCRP正在像“未來地球”計劃一樣，經(jīng)歷著從關(guān)注純粹的科學(xué)到強調(diào)需求引導(dǎo)、做“有用科學(xué)”目標(biāo)的理念轉(zhuǎn)換。

世界氣候研究計劃的科學(xué)前沿是什么？

為了解決當(dāng)前人類社會面臨的可持續(xù)發(fā)展問題，WCRP提出了急需投入研究力量來解決的氣候變化領(lǐng)域的七大科學(xué)挑戰(zhàn)問題(Grand Challenges)，具體包括：冰凍圈消融及其全球影響，云、環(huán)流和氣候敏感度，氣候系統(tǒng)的碳反饋，天氣和氣候極端事件，糧食生產(chǎn)用水，區(qū)域海平面上升及其對沿海地區(qū)的影響，面向未來10~20年的近期氣候預(yù)測。這七大科學(xué)挑戰(zhàn)都是受到社會高度關(guān)注的熱點話題，也是目前阻礙著氣候科學(xué)關(guān)鍵領(lǐng)域的進步而迫切亟待解決的科學(xué)前沿。WCRP針對七大科學(xué)挑戰(zhàn)專門成立了各自的科學(xué)委員會，負(fù)責(zé)七大挑戰(zhàn)科學(xué)計劃的組織實施。

中國如何行動？

我國在氣候與環(huán)境變化、社會可持續(xù)發(fā)展中面臨的許多問題都契合“未來地球”計劃的研究框架。2014年3月21日，在中國科學(xué)院、中國工程院、中國社會科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金委的支持下，中國科協(xié)成立了“未來地球”計劃中國委員會(CNC-FE，簡稱“中委會”)。CNC-FE確立了12個優(yōu)先研究領(lǐng)域，涵蓋環(huán)境污染、城鎮(zhèn)化、糧食安全、能源供給、生態(tài)保護、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、災(zāi)害預(yù)警、文化影響等諸多方面，極大地推動了“未來地球”計劃在我國的組織實施。

氣候變化科學(xué)作為“未來地球”計劃的重要環(huán)節(jié)，是提升跨學(xué)科、跨領(lǐng)域協(xié)作的基石。WCRP提出的七大科學(xué)挑戰(zhàn)清晰地指出了以社會發(fā)展需求為目標(biāo)的研究方向，是當(dāng)今氣候變化科學(xué)的國際前沿。我國的氣候變化科學(xué)研究只有面向國家需求、把握國際科學(xué)前沿，才能提升自身的跨學(xué)科、跨領(lǐng)域合作研究能力，既為人類社會的可持續(xù)發(fā)展提供中國方案，又更好地服務(wù)于我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的需求。