Планетарные границы — это концепция, включающая процессы системы Земли, которые содержат границы окружающей среды, предложенные в 2009 году группой систем Земли и учеными-экологами под руководством Йохана Рокстрема из Стокгольмского центра устойчивости и Уилла Штеффена из Австралийского национального университета. Группа хотела определить «безопасное рабочее пространство для человечества» для международного сообщества, включая правительства всех уровней, международные организации, гражданское общество, научное сообщество и частный сектор в качестве предварительного условия для устойчивого развития. Основа основана на научных данных о том, что действия человека с промышленной революции стали основной движущей силой глобальных экологических изменений.
Согласно парадигме, «нарушение одной или нескольких планетарных границ может быть пагубным или даже катастрофическим из-за риска перекрестных порогов, которые вызовут нелинейное, резкое изменение окружающей среды в континентальных системах планетарного масштаба». Границы процесса системы Земли обозначают безопасную зону для планеты в той степени, в которой они не пересекаются. По состоянию на 2009 год две границы уже пересекались, в то время как другие сталкиваются с неизбежной опасностью пересечения.
История создания
В 2009 году группа систем Земли и ученых-экологов во главе с Йоханом Рокстремом из Стокгольмского центра устойчивости и Уилл Штеффен из Австралийского национального университета сотрудничали с 26 ведущими учеными, в том числе лауреатом Нобелевской премии Павлом Крутценом, ученым-исследователем Института космических исследований Годдарда Джеймсом Хансеном и главный советник по климату канцлера Германии Ханс Йоахим Шеллнхубер и определил девять «планетарных систем жизнеобеспечения», необходимых для выживания человека, пытаясь количественно определить, как уже прошли семь из этих систем. Они подсчитали, сколько еще людей могут пойти, прежде чем планетарная обитаемость окажется под угрозой. Оценки показали, что три из этих границ: изменение климата, утрата биоразнообразия и граница биогеохимического потока, по-видимому, пересекались. Границы были «грубые, только первые оценки, окруженные большими неопределенностями и пробелами в знаниях», которые взаимодействуют сложными способами, которые еще недостаточно изучены. Границы были определены, чтобы помочь определить «безопасное пространство для развития человека», что стало улучшением подходов, направленных на минимизацию антропогенного воздействия на планету. Доклад за 2009 год был представлен Генеральной Ассамблее Римского клуба в Амстердаме.Редактированное резюме отчета было опубликовано как признанная статья в специальном издании Nature 2009 года. наряду с приглашенными критическими комментариями ведущих ученых, таких как лауреат Нобелевской премии Марио Дж. Молина и биолог Кристиан Сампер.
В 2015 году в науке был опубликован второй документ для обновления концепции «Планетарные границы», а выводы были представлены на Всемирном экономическом форуме в Давосе в январе 2015 года.
Исследование, проведенное в 2018 году, в соавторстве с Rockström, ставит под сомнение международное соглашение о ограничении потепления на 2 градуса выше доиндустриальных температур, изложенных в Парижском соглашении. Ученые повышают вероятность того, что даже если выбросы парниковых газов существенно сократятся, чтобы ограничить потепление до 2 градусов, это может быть «порогом», при котором самоподкрепляющиеся климатические обратные связи добавляют дополнительное потепление до тех пор, пока климатическая система не стабилизируется в тепличном климатическом состоянии. Это сделало бы части мира непригодными для проживания, подняв уровни моря на глубину до 60 метров (200 футов) и повысив температуру на 4-5 ° C (7,2-9,0 ° F) до уровней, превышающих любой межледниковый период в прошлом 1,2 миллиона лет. Рокстрём отмечает, что произойдет ли это «один из самых экзистенциальных вопросов в науке». Автор исследования Кэтрин Ричардсон подчеркивает: «Мы отмечаем, что Земля никогда в своей истории не имела квазиустойчивого состояния, которое на 2 ° C больше, чем доиндустриальное, и предполагает, что существует значительный риск того, что сама система« захочет », чтобы продолжать потепление из-за всех этих других процессов — даже если мы прекратим выбросы, что подразумевает не только сокращение выбросов, но и многое другое ».
Задний план
Идея
Идея о том, что наша планета имеет пределы, в том числе бремя, наложенное на нее деятельностью человека, существует уже некоторое время. В 1972 году был опубликован «Лимиты роста». В нем представлена модель, в которой рассматриваются пять переменных: население мира, индустриализация, загрязнение, производство продуктов питания и истощение ресурсов, и считается, что они растут экспоненциально, тогда как способность технологии увеличить доступность ресурсов является линейной. Впоследствии доклад был широко отклонен, особенно экономистами и бизнесменами, и часто утверждалось, что история доказала, что прогнозы неверны. В 2008 году Грэм Тернер из организации научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO) опубликовал «Сравнение пределов роста с тридцатилетней реальностью». Тернер обнаружил, что наблюдаемые исторические данные за период с 1970 по 2000 год близко соответствуют симулированным результатам «стандартного пробега» пределов модели роста почти для всех опубликованных результатов.«Сравнение хорошо соответствует границам неопределенности почти всех данных как по величине, так и по тенденциям с течением времени». Тернер также рассмотрел ряд отчетов, в частности экономистов, которые на протяжении многих лет предполагали дискредитировать модель ограничений на рост. Тернер говорит, что эти сообщения ошибочны и отражают недоразумения в отношении модели. В 2010 году Nørgård, Peet и Ragnarsdóttir назвали книгу «новаторским отчетом» и сказали, что она «выдержала испытание временем и, действительно, стала более актуальной».
Наше общее будущее было опубликовано в 1987 году Всемирной комиссией ООН по окружающей среде и развитию. Он попытался вернуть дух Стокгольмской конференции. Его цель заключалась в блокировании концепций развития и окружающей среды для будущих политических дискуссий. Он представил знаменитое определение устойчивого развития:
«Развитие, отвечающее потребностям настоящего, без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности».
— Отчет Брундтланд 1987 года
Другим видом является подход Джеймса Лавлок. В 1970-х годах он и микробиолог Линн Маргулис представили теорию или гипотезу Гайи, в которой говорится, что все организмы и их неорганическая среда на Земле интегрированы в единую саморегулируемую систему. Система имеет способность реагировать на возмущения или отклонения, подобно тому, как живой организм регулирует свои механизмы регулирования для учета изменений окружающей среды, таких как температура (гомеостаз). Тем не менее, этот потенциал имеет свои пределы.Например, когда живой организм подвергается температуре, которая ниже или выше его живого диапазона, она может погибнуть, потому что ее регулирующий механизм не может внести необходимые корректировки. Точно так же Земля может не реагировать на большие отклонения в критических параметрах. В своей книге «Месть Гайи» он утверждает, что уничтожение тропических лесов и биоразнообразия, усугубляемое увеличением парниковых газов, производимых людьми, вызывает глобальное потепление.
От голоцена до антропоцена
Голоцен начал около 10 000 лет назад. Это текущий межледниковый период, и он оказался относительно стабильной средой Земли. Наблюдались естественные колебания окружающей среды во время голоцена, но основные атмосферные и биогеохимические параметры были относительно стабильными. Эта устойчивость и устойчивость позволили сельскому хозяйству развиваться и развиваться сложные общества. Согласно Rockström et al., Мы «стали настолько зависимы от этих инвестиций для нашего образа жизни и того, как мы организовали общество, технологии и экономику вокруг них, чтобы мы могли использовать диапазон, в пределах которого процессы системы Земли изменялись голоцен как научный ориентир для желаемого планетарного состояния ».
Со времени промышленной революции, по словам Павла Крютцена, Уилла Штеффена и других, планета вступила в новую эпоху, антропоцен. В антропоцене люди стали основными агентами изменения системы Земли. Были широко опубликованы научные предупреждения о рисках в области изменения климата и стратосферного озона. Однако важны и другие биофизические процессы. Например, с момента появления антропоцена скорость тушения видов увеличилась более чем в 100 раз, и теперь люди становятся движущей силой, изменяющей глобальные речные потоки, а также потоки водяного пара с поверхности суши.Постоянное давление на биофизические системы Земли от человеческой деятельности вызывает обеспокоенность в связи с тем, что дальнейшее давление может дестабилизировать и ускорить внезапные или необратимые изменения окружающей среды. Согласно Rockström et al., «До 30% всех видов млекопитающих, птиц и амфибий будет угрожать исчезновением в этом веке». Трудно решить эту проблему, поскольку преобладающие парадигмы социально-экономического развития в значительной степени безразличны к надвигающимся возможностям масштабных экологических катастроф, вызванных людьми. Правовые границы могут помочь держать человеческую деятельность под контролем, но они настолько эффективны, как политическая воля, чтобы создавать и обеспечивать их соблюдение.
Девять границ
Пороги и границы
Порог или климатологическая точка опрокидывания — это значение, при котором очень небольшое приращение для управляющей переменной (например, СО2) вызывает большое, возможно, катастрофическое изменение переменной отклика (глобальное потепление).
Пороговые точки трудно найти, потому что система Земли очень сложна. Вместо определения порогового значения исследование устанавливает диапазон, и предполагается, что порог лежит внутри него. Нижний край этого диапазона определяется как граница. Поэтому он определяет безопасное пространство в том смысле, что, пока мы находимся ниже границы, мы находимся ниже порогового значения. Если граница пересечена, мы входим в опасную зону.
| Планетарные границы | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Процесс земной системы | Управляющая переменная | граничный стоимость |
Текущий стоимость |
Граничное пересечение | доиндустриальный стоимость |
Комментарий |
| 1. Изменение климата | Концентрация углекислого газа в атмосфере (ppm по объему) | 350 | 400 | да | 280 | |
| Альтернативно: увеличение радиационного воздействия (Вт / м 2 ) с начала промышленной революции (~ 1750) | 1,0 | 1,5 | да | 0 | ||
| 2. Убыток биоразнообразия | Коэффициент вымирания (количество видов на миллион в год) | 10 | > 100 | да | 0,1-1 | |
| 3. Биогеохимические | (a) антропогенный азот, удаляемый из атмосферы (миллионы тонн в год) | 35 | 121 | да | 0 | |
| (б) антропогенный фосфор, поступающий в океаны (миллионы тонн в год) | 11 | 8,5-9,5 | нет | -1 | ||
| 4. Окисление океана | Глобальное среднее насыщенное состояние арагонита в поверхностной морской воде (единицы омега) | 2,75 | 2,90 | нет | 3,44 | |
| 5. Землепользование | Поверхность земли, конвертированная в пахотные земли (в процентах) | 15 | 11,7 | нет | низкий | |
| 6. Пресная вода | Глобальное потребление воды водой (км 3 / год) | 4000 | 2600 | нет | 415 | |
| 7. Истощение озонового слоя | Концентрация стратосферного озона (единицы Добсона) | 276 | 283 | нет | 290 | |
| 8. Атмосферные аэрозоли | Общая концентрация твердых частиц в атмосфере на региональной основе | еще не определено | ||||
| 9. Химическое загрязнение | Концентрация токсичных веществ, пластмасс, эндокринных разрушителей, тяжелых металлов и радиоактивного загрязнения в окружающую среду | еще не определено | ||||
Предлагаемая структура закладывает основу для смещения подхода к управлению и управлению вдали от практически секторального анализа пределов роста, направленных на минимизацию негативных внешних факторов, на оценку безопасного пространства для развития человека. Планетарные границы определяют как бы границы «планетарного игрового поля» для человечества, если следует избегать серьезных антропогенных изменений окружающей среды в глобальном масштабе
Преодоление одной или нескольких планетарных границ может быть очень разрушительным или даже катастрофическим из-за риска пересечения пороговых значений, которые вызывают нелинейное, резкое изменение окружающей среды в континентальных системах планетарного масштаба. Исследование 2009 года определило девять границ планет и, основываясь на современном научном понимании, исследователи предложили количественные оценки для семи из них. Эти семь — изменение климата (концентрация СО2 в атмосфере & lt; 350 ppm и / или максимальное изменение +1 W / m2 в радиационном воздействии); подкисление океана (среднее состояние насыщения морской воды по отношению к арагониту ≥ 80% доиндустриального уровня); стратосферный озон (сокращение общего атмосферного O3 на 5% от доиндустриального уровня 290 единиц Добсона); цикл биогеохимического азота (N) (ограничение промышленной и сельскохозяйственной фиксации N2 до 35 Tg N / год) и цикла фосфора (P) (ежегодный приток P в океаны не должен превышать 10-кратное естественное фоновое выветривание P); глобальное использование пресной воды (& lt; 4000 км3 / год от использования ресурсов стока); изменение земельной системы (& lt; 15% свободной от льда поверхности земли под пахотными землями); и скорость утраты биологического разнообразия (годовой темп & lt; 10 вымираний на миллион видов). Двумя дополнительными планетарными границами, для которых группа еще не смогла определить пограничный уровень, являются химическое загрязнение и атмосферная аэрозольная нагрузка.
Экологические следы и пределы планетарной нагрузки
В различных исследованиях изучался экологический след Швеции, Швейцарии и основных экономик мира, основанный на границах грузоподъемности планеты. Использовались различные методологические подходы. Общим результатом является то, что потребление ресурсов богатых стран, экстраполированных на мировую популяцию, несовместимо с несколькими пределами возможностей планеты. Например, для Швейцарии это относится к парниковому газу, биоразнообразию и эвтрофикации (азотом).
Планетарные пределы сельского хозяйства и питания
Область сельского хозяйства и питания несет глобальную ответственность за превышение четырех из общего числа девяти уровней нагрузки. Чрезмерные поступления питательных веществ в наземные и водные экосистемы имеют первостепенное значение для циклов азота и фосфора, за которыми следуют чрезмерные изменения в землепользовании и утрата биоразнообразия, вызванные сельским хозяйством и питанием.
Описание концепции планетарных ограждений
Концепция планетарных рельсов Германского консультативного совета по глобальным изменениям (WBGU) сопоставима с планетарными границами.
| измерение | измеряемая величина |
|---|---|
| Ограничить изменение климата до 2 ° C | Ожидается, что глобальные выбросы CO 2 из ископаемых источников полностью прекратятся примерно к 2070 году. |
| Ограничьте подкисление океана до 0,2 единиц рН | Ожидается, что глобальные выбросы CO 2 из ископаемых источников будут полностью прекращены примерно к 2070 году (так же, как изменение климата) |
| Прекратить потерю биоразнообразия и экосистемных услуг | Ожидается, что немедленные антропогенные факторы, препятствующие утрате биоразнообразия, будут прекращены к 2050 году. |
| Остановить деградацию земель и почв | Чистая деградация земель должна быть прекращена к 2030 году во всем мире и во всех странах. |
| Ограничить воздействие долгосрочных антропогенных загрязнителей | |
| Меркурий | Заменимое использование, а также антропогенные выбросы ртути должны быть прекращены к 2050 году. |
| пластик | Выпуск пластиковых отходов в окружающую среду должен быть прекращен во всем мире к 2050 году. |
| Расщепляемый материал | Производство ядерного топлива для использования в ядерном оружии и для использования в гражданских ядерных реакторах должно быть прекращено к 2070 году. |
| Остановка потери фосфора | Выпуск невосстанавливаемого фосфора должен быть прекращен к 2050 году, так что его циркуляция может быть достигнута во всем мире. |
Озоновая дыра больше не считается планетарной оградой. То же самое верно в Die Zeit: «Мы предполагаем, что озоновый слой будет постепенно восстанавливаться после запрета на озоноразрушающие вещества».
Потребление пресной воды и аэрозоли также не упоминаются как планетарные ограждения в концепции WBGU.
Взаимодействие между границами
Планетарная граница может взаимодействовать таким образом, чтобы изменить безопасный рабочий уровень других границ. Rockström et al. 2009 не анализировали такие взаимодействия, но они предположили, что многие из этих взаимодействий будут уменьшать, а не расширять предлагаемые граничные уровни.
Например, граница землепользования может сдвигаться вниз, если граница пресной воды будет нарушена, в результате чего земли станут засушливыми и недоступными для сельского хозяйства. На региональном уровне водные ресурсы могут сокращаться в Азии, если в Амазонке продолжается обезлесение. Такие соображения указывают на необходимость «крайней осторожности в приближении или нарушении каких-либо отдельных планетных границ».
Другой пример связан с коралловыми рифами и морскими экосистемами. В 2009 году De’Ath, Lough & amp; Fabricius (2009) показал, что с 1990 года кальцификация в рифах Большого Барьера, которые они исследовали, снизилась со скоростью, беспрецедентной за последние 400 лет (14% менее чем за 20 лет). Их данные свидетельствуют о том, что возрастающий температурный стресс и ухудшающееся состояние насыщения океана арагонитом затрудняют осаждение рифовых кораллов карбонатом кальция. Bellwood & amp; другие (2004) исследовали, как множественные стрессоры, такие как увеличение нагрузки на питательные вещества и давление на рыбу, перемещают кораллы в менее желательные состояния экосистем. Guinotte & amp; Фабри (Fabry, 2008) показал, что подкисление океана значительно изменит распределение и обилие целого ряда морских обитателей, особенно видов, «которые строят скелеты, раковины и испытания биогенного карбоната кальция». Повышение температуры, уровня УФ-излучения и кислотности океана все стресс морской биоты, и сочетание этих стрессов вполне может вызвать возмущения в изобилии и разнообразии морских биологических систем, которые выходят далеко за рамки воздействия одного стрессора, действующего в одиночку ».
Последующие разработки
Пончик
В 2012 году Кейт Роворт из Оксфама отметила, что концепция Rockstrom не учитывает прирост населения. Она предположила, что социальные границы должны быть включены в пограничную структуру планет, таких как рабочие места, образование, питание, доступ к воде, медицинские услуги и энергетика, а также для размещения экологически безопасного пространства, совместимого с искоренением нищеты и «правами для всех». В пределах планетарных пределов и справедливого социального основания лежит зона с пончиками, которая является областью, где есть «безопасное и просто пространство для человечества, в котором процветают».
Десятая граница
В 2012 году Стивен Бенинг предложил десятую границу, годовую чистую глобальную первичную добычу всех наземных растений, как легко определяемую меру, объединяющую многие переменные, которые дадут «четкий сигнал о здоровье экосистем».
Еще не одобренной Организацией Объединенных Наций
Генеральный секретарь Организации Объединенных Наций Пан Ги Мун одобрил концепцию планетарных границ 16 марта 2012 года, когда он представил основные моменты доклада своей Группы высокого уровня по глобальной устойчивости на неофициальном пленарном заседании Генеральной Ассамблеи ООН. Пан заявил: «Видение Группы состоит в том, чтобы искоренить нищету и уменьшить неравенство, чтобы сделать рост в условиях роста, а производство и потребление более устойчивыми, в то время как борьба с изменением климата и соблюдение ряда других планетарных границ». Эта концепция была включена в так называемый «нулевой проект» итогов Конференции Организации Объединенных Наций по устойчивому развитию, которая будет созвана в Рио-де-Жанейро 20-22 июня 2012 года. Однако использование этой концепции было впоследствии снято с текста конференции, «отчасти из-за озабоченности некоторых более бедных стран, что ее принятие может привести к ограничению масштабов нищеты и экономического развития. Это также, скажем, наблюдатели, поскольку эта идея слишком нова, чтобы официально быть принята, и ей необходимо бросать вызов, выветриваться и пережевывать, чтобы проверить свою надежность, прежде чем ставить себе шанс принять международное признание на переговорах ООН ».
Планетарная граница была обновлена в 2015 году. Было высказано предположение о том, что три границы (включая изменение климата) могут привести к тому, что система Земли перейдет в новое состояние; они также сильно влияют на остальные границы. В этой статье рамочная основа разработана, чтобы сделать ее более применимой в региональном масштабе.
Сельское и пищевое воздействие
Деятельность человека, связанная с сельским хозяйством и питанием, в глобальном масштабе способствует нарушению четырех из девяти планетарных границ. Избыточные потоки питательных веществ (N, P) в водные и наземные экосистемы имеют наивысшее значение, за которыми следуют чрезмерные изменения в наземных системах и утрата биоразнообразия. В то время как в случае утраты биоразнообразия, изменения P-цикла и изменения земельной системы, трансгрессия находится в зоне неопределенности, что указывает на возрастающий риск, граница N, связанная с сельским хозяйством, превышает 200%, что свидетельствует о высоком риске.