行星边界理论应用于国家尺度环境边界设定中的基本思路可以分为以下两类:
(1)基于全球视角进行自上而下分配。当前,国际上普遍认为,2050年全球气温升幅不应超过2℃[42],而行星碳边界的两项控制变量也正是基于此提出的。由于气候变化是全球性的系统环境问题,遵循“消费者负责”的观点,基于行星碳边界自上而下平摊至消费个体来确定人均碳边界,再乘以国家人口总数来确定国家碳边界,具有较高的接受度。Nykvist等[43]、Hoff等[44]根据联合国环境规划署(UNEP)对于全球碳预支的核算,认为每年人均CO2排放量不应超过2 t;Fang等将2°C温升目标与大气CO2浓度相结合,转化为未来碳排放配额并在全球范围内进行人均分配得到碳边界2.5t CO2-eq/a[45];Dao等据此测算了瑞士的碳边界[46];Fanning等也据此测算了加拿大和西班牙的碳边界[47];O'Neill等据此测算的国家人均碳边界为1.61t CO2/a[48]。与此同时,Nykvist等[43]、Hoff等[44]基于行星边界创始框架延续同样的思路核算国家氮、磷、土地、水等边界;Fanning等基于行星边界更新框架,将行星氮边界62Tg N/a、区域磷边界6.2Tg P/a,分别除以全球耕地总面积14亿公顷(来自FAOSTAT),再分别乘以加拿大和西班牙的耕地面积(来自FAOSTAT),得到对应国家氮边界和磷边界[47];O'Neill等基于行星边界更新框架在全球范围内进行人均分配,人均磷边界为0.89kg P/a,人均氮边界为8.9kg N/a,人均水边界为574m3/a,其中土地系统变化以隐含的净初级生产力人类占用(e HANPP)表征,人均e HANPP为2.62t C/a[48]。因此,通过此种自上而下方法确定的国家环境边界主要取决于行星边界、全球与国家的人口数量或耕地面积。需要说明的是,区别于气候变化的全球效应,氮磷循环、土地利用变化、淡水利用等过程具有空间异质性,通过自上而下分配得到的环境边界可能包括隐含的资源消费,而非本地边界。
(2)基于本地视角自下而上整合。Fang等参照行星边界理论对于水边界的设置,以国家可更新水资源总量的40%作为国家水边界,以国家生物承载力作为土地边界[45]。Cole等研究了南非环境边界,气候变化基于已有的减排情景研究,以2010年目标(451MtCO2/a)作为碳边界;臭氧消耗基于政府对HCFC消费控制的承诺,以2013年目标(370ODPt)作为臭氧边界;淡水利用基于南非水务局的核算,以可供人类使用的可更新水资源总量14196Mm3/a作为水边界;可耕地利用以可耕地占比12.1%作为土地边界;流域磷浓度以已有研究确定的临界阈值0.10mg/L作为磷边界;用于玉米生产的氮使用速率以通过已有研究得出的144kg N/ha作为氮边界;生物多样性损失以及海洋捕捞通过专家评判确定边界(均为0%);空气污染以政府设定的PM10阈值50μg/m3作为边界[49]。Fanning等基于行星边界更新框架所设置的3种不同水流月月均最大蓝水提取占比来确定流域水边界,其中的流域自然径流量数据来自Hoekstra等的数据集;另外,由于缺乏不同类型的林地覆盖数据,换以生物承载力作为土地边界[47]。O'Neill等将生态足迹和物质足迹两项指标整合进国家生物物理边界框架内,由于无相应的行星边界,人均边界主要参考已有研究建议的最大可持续足迹标准,分别为1.72gha/a、7.2t/a[48]。(www.daowen.com)
可见,由于碳排放引发的气候变化属于全球环境问题,所以大多通过行星碳边界在全球范围内的人均值与地区人口数量的乘积来确定地区碳边界。生物多样性损失、氮磷循环、土地利用变化、淡水利用等属于区域性环境问题,通过行星边界自上而下地平均分配无法体现空间异质性,更适宜从本地资源环境特点出发设置环境边界。虽然行星边界更新框架设置了区域磷边界、流域水边界、群落林地占比边界,但是由于环境数据的可获得性等原因,环境边界设置途径较为多元,包括数据测算、已有研究、专家决策、政策管理等多种视角。
对于应用行星边界理论制定国家政策目标,Häyhä等认为应该综合考虑生物物理、社会经济、伦理三种维度,区分不同系统过程的尺度属性,通过完善概念框架、分析工具、技术方法等途径促进自上而下与自下而上两种方法的融合[50]。因此,探索建立不同系统过程、量化方法以及环境边界等在全球与国家之间的联系,是今后需要着力解决的优先课题。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。