气候变化对跨部门和区域关键风险研究新认知:IPCC AR6 WGⅡ解读

高妙妮,翟建青,陈梓延,林齐根,黄金龙,刘述慈,姜彤*

① 南京信息工程大学 地理科学学院/灾害风险管理研究院,江苏 南京 210044; ② 南京信息工程大学 气候与环境治理研究院,江苏 南京 210044; ③ 中国气象局 国家气候中心,北京 100081

全球变暖背景下极端天气气候事件趋强趋重,气候变化对人类社会发展的影响日益凸显。IPCC第六次评估报告(AR6)第二工作组( WGⅡ)评估了气候变化对于人类社会和自然生态系统的影响和风险(IPCC,2022)。风险被定义为对人类或生态系统产生不利后果的可能性,不利后果包括对生命、生计、健康和福祉、经济、社会和文化资产和投资、基础设施、服务(包括生态系统服务)、生态系统和物种的不利影响,其一方面来自气候变化的潜在影响,另一方面来自人类对气候变化的响应。针对实际的或预计的气候及其影响进行调整的过程称为适应(IPCC,2014)。

IPCC AR6 WGⅡ的报告综合了各个部门和区域的风险研究,评估了观测到的气候变化影响、与适应相关的响应措施、适应限制以及全球面临的关键风险,并指出这些风险如何随着全球变暖加剧而增加,如何依赖于未来的发展和为适应做出的努力。相较于IPCC第五次评估报告(AR5),AR6 WGⅡ报告强调了适应措施在影响中的作用,提供更多证据区分了适应的软、硬限制,评估了提升适应能力可在多大程度上降低风险,提出了剩余风险概念并将其纳入风险评估框架中,更加关注级联传导和复合型风险。由此,风险评估框架被更新为从归因于气候变化的影响,到观测中与适应有关的措施和适应限制,再到预估的关键风险和剩余风险的故事线(图1)。此外,AR6更新了“关切理由”(Reasons for Concern,RFC)并进行定量评估,对未来气候风险予以启示。

图1 气候变化影响和风险核心问题Fig.1 Central questions regarding the impacts and risks of climate change

1 更新了观测到的影响

自然、人类和管理系统中已经识别出气候相关的系统变化的广泛影响(高信度)。相较于AR5,AR6 WGⅡ报告提供了更多有力的证据证明气候及其相关系统(包括大气、海洋和冰冻圈)的变化对社会经济存在影响。气候变化对生态系统的影响加深,它是观测到的暖水珊瑚大面积死亡、海洋和陆地生态系统物候发生深远变化、热带物种向温带物种范围扩展以及北方物种向北极地区迁移等现象的主要驱动力(高信度)。气候变化对某些地区作物产量存在负面影响(例如欧洲小麦产量)(高信度),影响了国家经济发展的整体水平并有加剧不平等的趋势(低信度)。极端天气气候事件不仅给人类社会造成巨大的直接经济损失(高信度),还会抑制短期(高信度)和长期(低至中等信度)的经济增长,对发展中经济体的影响比工业化经济体更严重(高信度)。气候变化和极端事件与低强度有组织武装冲突的增多关联密切,在人口众多、社会经济发展水平低、政治边缘化程度高和农业依赖程度高的情况下,其对武装冲突的影响更加显著(中等信度)。天气波动和极端事件(气温和降水异常或风暴、洪水等)对国内和国际人中迁移存在广泛影响。

2 更新了观测到的与适应相关的响应

在自然系统中,物种分布、生态系统结构和功能发生了变化,但尽管物种对气候变化的响应越来越强烈,这些响应可能无法适应或不足以应对气候变化的速度,一些物种的响应不足以使其避免灭绝。

在人类系统中,干旱和降水变化是气候变化适应相关文献中最普遍被提及的致灾因子,尤其在涉及食物和生计安全方面。高温是所有地区和部门适应的驱动力。洪水是城市适应的关键危险性因素之一,其次是干旱、降水变化、高温和海平面上升(图2)。人类系统与适应相关响应的主体是“个人和家庭”以及“国家和地方政府”(图3)。在全球和区域尺度上,个人和家庭适应发挥着核心作用。国家和地方政府也经常参与大多数区域的适应工作,在非洲和亚洲适应主要与个人和家庭、国家政府、非政府组织和国际机构相关,而在欧洲和北美地方政府的参与度更高。行为改变是最常见的适应形式,在亚洲、非洲和小岛屿国家以及农业、卫生和发展部门最为常见。其次是通过技术创新和基础设施发展、基于自然的适应(加强、保护或促进生态系统服务)和体制适应(加强多级治理或体制能力)进行适应。

图2 与适应相关的各类灾害响应措施及科学文献数量Fig.2 Salience of different types of hazards in scientific literature on adaptation-related responses(the numbers in the table reflect the number of publications reporting)

图3 区域和部门的响应主体与适应相关的响应科学文献数量Fig.3 Respondents by geographic region and sector(the cell contents indicate the number of publications reporting engagement of each actor in adaptation-related responses)

转型适应是指适应广泛实施(范围)、反映重大变化(深度)、快速发生(速度)和挑战适应限制的程度(Pelling et al.,2015)。目前大多数全球区域和部门的适应转型性程度较低,往往只是在应对极端事件所采取的常规措施上进行微小修改,例如改变作物品种或作物种植时间以应对洪水或干旱,但其不反映实践或价值观的根本或创新变化(高信度)。另外,目前的适应多集中于单个部门或较小区域(高信度)。明确提及适应速度的文献很少,但已有研究表明全球区域和部门平均适应速度较慢(中等信度)。

全球不良适应的相关报告越来越多(高信度),这些不良适应措施出现在农业和林业、渔业和水资源管理、建筑环境、人口迁移和城市规划设计中。例如,在农林复合系统中,树木与农作物及牲畜复合的区域需要更多的水,存在使用非本地树木取代本地树木的情况,某些植物(如可可)的恢复力降低,非洲和亚洲土壤和水质退化以及环境加速退化等。除此之外,人类系统中还存在协同效益。在减贫、粮食安全、健康和福祉、陆地和淡水生态系统服务、可持续城市和社区、能源安全、工作和经济增长等领域,已实施的适应对策与可持续发展目标中的其他优先事项具有共同利益(高信度)。例如,综合农业实践(气候智能农业、城市和城郊农业等)有利于碳汇,改善家庭在农业决策方面的公平性有利于粮食安全。

3 自然和人类系统适应限制的主要进展

适应限制是指行为主体的目标(或系统需求)无法通过适应性行动保证其免遭难以承受的风险时所到达的临界点(IPCC,2018)。适应限制分为硬限制和软限制,硬限制是指无法通过适应行动来避免不可承受风险的极限,而软限制是指目前无法通过适应行动来避免不可承受风险的极限。硬限制主要与自然系统有关,主要原因为自然系统无法适应生物物理变化。软限制主要与人类系统有关,如财政资源有限、制度安排无效或人力资源不足,这部分取决于人类机构在解决极限方面的作用。

AR6取得的进展之一在于增量适应和转型适应如何与适应限制关联。增量适应指的是在给定尺度上保持了系统或过程的本质和完整性的适应,而转型适应是指改变社会生态系统的基本属性以应对气候变化及其影响的过程。增量适应和转型适应都可以扩大系统的适应可能性,在系统达到软限制后提供额外的适应选项。适应措施的效力将随着时间的推移而变化,如果自适应无法克服约束,则将达到软限制或硬限制。软限制可以通过解决极限以及实施仍然可能的额外增量或转型适应来克服,硬限制因没有其他自适应措施而无法被克服。当超过极限时,不可承受风险可能会出现,目标或需求可能会被放弃或转变。不可承受风险产生的某些影响可能是不可逆转的。在采取措施减少危险性、暴露度和/或脆弱性后仍存在的风险称为剩余风险(IPCC,2019)。在出现适应失败、适应不足或适应限制的情况下,剩余风险通常较高。

地区和部门对适应限制的响应不同。小岛屿发展中国家的软限制主要在于财政拮据、体制挑战和资源匮乏,硬限制主要是气候灾害加剧,如海平面上升和洪水风险、严重的热带气旋和地下水污染,剩余风险包括海洋和陆地生物多样性和生态系统服务的丧失、粮食和水安全的加剧、定居点和基础设施的破坏、文化资源和遗产的丧失、经济和生计的崩溃以及岛屿可居住性的降低。全球变暖造成的害虫和病原体将造成亚洲农业损失并增加适应限制,其软限制包括缺乏财政资源、管理及体制(农业政策和组织能力低下)、信息技术挑战(当地技术供应和获取有限)、社会文化因素(性别)以及人的能力有限等,其剩余风险主要是渔业、水产养殖和作物产量下降,特别是南亚和东南亚,粮食不安全增加,农民收入减少,生产区域损失和农民体力劳动能力下降。影响非洲小规模雨养农业生计的气候灾害主要是洪水和干旱,导致软限制的重要制约因素包括管理、财政、信息、意识、技术挑战,其次是社会和人的能力,其剩余风险包括贫困家庭陷入贫困循环、城乡移民率上升、农业等传统生计下降和渔业以及传统习俗和文化遗产的损失。

4 跨部门和区域的关键风险的主要进展

4.1 关键风险评估

关键风险不仅取决于危害的性质、暴露度、脆弱性和响应选项,还取决于风险重要性(Oppenheimer et al.,2014),其评估标准包括不良后果的严重程度、产生不良后果的可能性、风险的时间特征和应对风险的能力。关键风险在特定地区、系统、人群中尤为突出,对于低收入人群来说与健康相关的主要风险通常更高。AR6 WGⅡ报告共识别了130个关键风险,在决策者摘要中更新为127个关键风险,并被归类为八个典型关键风险,分别为沿海社会生态系统风险、陆地和海洋生态系统风险、关键物理基础设施、网络和服务相关风险、生活水平风险、人类健康风险、食物安全风险、水安全风险、和平与人员流动风险(图4)。 典型关键风险中所体现的气候变化风险可能会影响联合国可持续发展目标(Sustainable Development Goals,SDG)的实现,气候变化影响对实现可持续性构成风险。各成员国在实现2030年目标方面仍然落后,需要采取紧急行动减少对不同SDG指标的风险影响。

图4 21世纪末典型关键风险严重性综合评估Fig.4 Synthesis of the severity conditions for Representative Key Risks by the end of the 21st century

4.1.1 沿海社会生态系统风险

沿海社会生态系统风险主要反映了低洼海岸的气候变化相关风险。在地势较低的沿海系统中,即使是中等温升水平下,栖息地和物种的丧失(以及随后沿海保护服务的退化)和关键基础设施的破坏将造成严重风险,影响沿海人口的生活、生计和福祉(中高信度)。关键生态系统和土地的丧失以及日益增加的暴露度和脆弱性影响了世界各地低洼地区的未来宜居性(中等信度)。

4.1.2 陆地和海洋生态系统风险

陆地和海洋生态系统风险是指陆地和海洋/沿海生态系统结构和/或功能的变化和/或物种多样性的大量丧失。全球温升3 ℃情景下将有多达20%的物种面临灭绝风险。低排放情景下,高纬度、高海拔、岛屿、珊瑚礁生态系统的生物多样性可能因气候变化而大量丧失(高信度)。陆地生物多样性丧失的风险增加将导致陆地、淡水和海洋生态系统退化,对生态系统服务和人类生计产生不利影响(高信度)。海洋热浪将会造成广泛的珊瑚漂白和死亡、无脊椎动物物种大量死亡、海藻森林和海草床栖息地突然死亡。气候变化加剧了极端事件和风暴潮,对沿海系统(海草床和红树林)造成了严重影响(高信度)。

4.1.3 关键物理基础设施、网络和服务相关风险

关键物理基础设施、网络和服务相关的风险是与有形基础设施和网络故障相关的风险。海岸、极地、河流沿线交通和能源基础设施风险将急剧上升。在低收入和中等收入国家,基础设施破坏造成的年成本对企业高达3 000亿美元,对私人家庭高达900亿美元,其中10%～70%的破坏由洪水等自然灾害造成。气候对交通和能源基础设施的影响已远超对有形基础设施的直接影响,进一步引发对健康和收入等方面的间接影响(中等信度)。

4.1.4 生活水平风险

生活水平风险包括全球和国家层面的总经济产出、贫困、生计及其对经济不平等的影响。高变暖、高脆弱性和适应能力极低的情况下,贫困将加剧,总经济产出水平下降,幅度与过去重大危机的影响相当。发展中国家更可能存在更严重风险,发达经济体是否能够避免严重风险仍高度不确定的。在小岛屿发展中国家、低洼沿海地区、北极和城市贫民区,气候变化有可能对生计产生巨大、相互且不可逆转的影响。气候变化引起的收入不平等可能加剧生活水平的风险。

4.1.5 人类健康风险

人类健康风险包括由变暖引起的发病率和死亡率、媒介传播疾病以及水传播疾病。在较高的温升水平、高度脆弱和适应能力极低的情况下,极端高温、媒介传播疾病和水传播疾病造成的死亡率大幅增加可能会严重影响人类健康。对于脆弱性较高的特定群体和区域将发生更严重的健康影响。随着全球变暖,未来暴露于致命热应力的全球人口比重将从现在的30%增加到2100年的48%～76%。媒介传播疾病的风险将加剧并集中在儿童和敏感地区(中等信度)。RCP8.5情景下,21世纪末因气候变化而暴露于潜在疾病传播的人数将净增加7 000万到1.3亿。

4.1.6 食物安全风险

食物安全风险主要指气候变化对粮食生产(包括作物、牲畜和渔业)影响与全球变暖和极端事件引起的粮食供应链中断所造成的粮食安全问题。到2050年,提供营养丰富且价格合理的食物将是一个严峻的挑战(高信度)。气候变化将增加营养不良人口的数量,高排放情景下将有数千万至数亿高脆弱性人口面临重大风险,尤其是发展中国家的低收入人群(高信度),2050年低收入国家预计将有多达1.83亿人因气候变化而营养不良。

4.1.7 水安全风险

水安全风险是洪水、干旱和水质恶化等与水有关的危害和生活在水资源过少、过多或受污染地区的脆弱群体暴露度的综合结果。水安全风险将加剧,导致健康(包括死亡率)、财产、重要文化场所、生计和文化方面的损失,受影响的人数预计从数亿到几十亿不等。资源短缺相关风险有可能加剧,温升2 ℃水平时全球长期缺水的人数达8亿～10亿,温升4 ℃水平时达40 亿。与水相关的极端事件和灾害相关的风险可能加剧,全球温升2 ℃水平时将约有5 000万至1.5亿人受到洪水影响,温升4 ℃水平时人数将上升到1.1亿至3.3亿。

4.1.8 和平与人员流动风险

和平与人员流动风险包括武装冲突对社会内部和社会间和平的风险以及对人的流动的风险。气候变化将导致未来被迫流离失所的人数大幅增加,高水平的变暖加上低社会经济发展可能会增加武装冲突的普遍性和严重性。

4.2 全球变暖、暴露度、脆弱性以及适应水平与关键风险变化

关键风险随三类决定因素而变化:第一,全球平均变暖水平(代表气候灾害相关变化)。高脆弱性社会条件下,与较高的温升水平相比,中等温升水平可使2100年全球平均热死亡率从7人/万人/年降低到约1人/万人/年;较低的温升水平可将总体经济影响从全球GDP的7%左右降低到1%以下,将饥饿人口数量从增加700万～5 500万变为减少,并将因海平面上升而面临洪水风险的沿海人口从相对于现今的3倍减少到2倍。第二,社会经济发展路径(获取未来暴露度和脆弱性条件的手段),其描述了未来社会变化合理的可能性,对未来风险至关重要(非常高信度),在高脆弱性发展路径中风险更高。未来低暴露度的共享社会经济路径下,有限的人口增长和城市化水平可使全球暴露于酷热的人数相对于现今减少约30%,非洲减少约50%,欧洲处于热应力高风险的人群比例可从39%降至11%。未来低脆弱性(相对高脆弱性)路径可将全球贫困风险降低一个数量级。第三,适应水平(反映成功实施适应的程度)。采取适应措施可能使全球面临饥饿风险的总人数在较低的温升水平下减少约4%,在较高的温升水平下减少约10%。到2100年,由收入增长驱动的适应措施可使气候变化对热相关死亡率的影响从10人/万人/年减少到7人/万人/年。未来疟疾的疾病负担可能高度依赖于卫生服务的发展、疟疾方案的部署和适应,对水和卫生基础设施的投资有可能降低水传播疾病的严重风险。

5 跨尺度关切理由的新认知

IPCC第三次评估报告首次提出关切理由,对气候变暖的影响及人类、经济社会和生态系统适应的限制进行阐述,评估人类对气候干扰的风险程度(姜彤等,2014)。关切理由汇总了对社会和生态系统的潜在后果类型,包括独特且受威胁的系统(RFC1)、极端天气事件(RFC2)、影响的分布(RFC3)、全球综合影响(RFC4)、大尺度的独特事件(RFC5)(图5)。某些特定的典型关键风险和关切理由之间存在一些明确的共同因素:陆地和海洋生态系统风险对独特且受威胁的系统和全球综合影响的贡献很大;而极端天气事件对与关键物理基础设施、网络和服务相关的风险存在影响。与AR5相比,AR6 WGⅡ指出无适应或适应性低的情况下,即使是较低的全球变暖水平也将使五个关切理由的风险等级变为高和非常高(高信度),风险的过渡区间信度更大。AR6 WGⅡ报告显示随着全球变暖五个关切理由的风险等级都将由高转变为非常高,而AR5中只有两个关切理由出现此种转变(高信度)。

图5 与五大关切理由相关的风险对气候变化水平的依赖性:(a)全球地表气温相对于1995—2014年(左侧坐标轴)和工业化前1850—1900年的变化(右侧坐标轴);(b)假设适应性低或无适应的情况下,每个关切理由的风险等级(水平线表示当前的温升水平(1.2 ℃),线以下达标观测到的影响,线上方代表预估的未来风险)Fig.5 Dependence of risk associated with the Reasons for Concern (RFCs) on the level of climate change:(a) global surface air temperature,relative to 1995—2014 (left axis) and pre-industrial,1850—1900 (right axis);(b)embers are shown for each RFC,assuming low to no adaptation(the horizontal line denotes the present global warming rate of 1.2 ℃,which is used to separate the observed,past impacts below the line from the future projected risks above it)

一些独特且受威胁的系统(RFC1),如珊瑚礁和依赖海冰的生态系统,已显示出高信度的可归因的影响。即使排除物种栖息地丧失的人为因素,1～1.5 ℃温升水平时许多热点地区不再适宜当地50%的物种。由图5可见,同样的温升水平下,RFC1风险水平高于其他关切理由。温升1.1 ℃时,AR5显示RFC1风险水平仅为中等,而AR6 WGⅡ中指出其风险等级已从中等过渡到高(非常高信度),温升1.2～2 ℃之间其风险等级将转变为非常高(高信度)。另外,AR6 WGⅡ首次关注了适应水平对关切理由风险等级的影响,发现提高适应水平可推迟RFC1风险等级从高转变为非常高的时间。对于极端天气事件(RFC2),全球温升1.5 ℃水平时,大部分地区的极端高温、一些地区的强降水和干旱等极端事件将大幅增多。温升1.0～1.5 ℃时RFC2将向高风险过渡(高信度),AR6 WGⅡ发现在温升1.8～2.5 ℃时RFC2的风险等级将转变为非常高(中等信度)。RFC3反映了风险在各地区的分布情况,食品和健康等对人类系统的影响已经可以在各区域、部门和不同的人群中被检测到,并从低风险向中等程度风险过渡。气候变化将对粮食生产和安全产生直接影响,并对粮食价格和家庭收入产生连锁影响,从而限制获得安全和营养食品的机会,增加营养不良人口数量,同时还将通过饮食结构加剧心血管疾病和癌症等非传染性疾病的死亡风险(高信度)。与热相关疾病的发病率与死亡率、臭氧相关死亡率、疟疾、登革热、莱姆病和西尼罗河热的风险将增加。目前这些影响脆弱群体和社会生态系统(包括处于各种发展水平的国家中的弱势群体区)的RFC3风险等级为中等(高信度),温升1.0～1.5 ℃将向高风险过渡,温升2.0～3.5 ℃转变为非常高的风险(中等信度)。全球综合影响(RFC4)的风险包括全球范围的货币损失、生命受到影响、物种丧失或生态系统退化。温升1.5 ℃将对全球总体经济和生物多样性产生中等程度影响,温升1.5～2.5 ℃水平下陆地和海洋生物多样性的损失将大幅增加。温升1.5 ～2.5 ℃水平时RFC4已开始向中等风险过渡(中等信度),AR6 WGⅡ进一步指出在温升2.5～4.5 ℃水平时RFC4将向非常高的风险过渡(低信度)。对于大尺度的独特事件(RCF5),例如南极西部某些地区的冰盖已经出现了不稳定的情况,未来高排放情景下,2100年海平面将因海洋冰盖不稳定性额外上升10～12 cm。目前RFC5的相关风险等级已达到中等(高信度),在温升1.5～2.5 ℃水平时将过渡为高风险(中等信度),AR6 WGⅡ发现在温升2.5～4.0 ℃之间RFC5将转变为非常高的风险(低信度)。

6 结语

AR6 WGⅡ报告中跨部门和区域关键风险部分主要介绍了观测到的气候变化影响、为应对这些影响而采取的适应措施,以及实施这些措施所面临的限制、制约和障碍。评估结果表明气候变化已在自然、人类和管理系统中造成了广泛影响(极高信度)。生态系统和人类系统正积极响应气候变化,但其转型适应证据不足,目前的适应措施不足以降低气候风险,人类系统不良适应正在增多(高信度)。陆地和水生物种及沿海生态系统、沿海地区、水安全、农业生产和人类健康均存在适应限制(高信度)。在各个地区和部门,软限制的最重要决定因素是财务、管理、体制和政策制约因素(高信度)。共识别出127个跨部门和区域风险,并将其归类为八个典型关键风险,较高的温升水平、高暴露度和脆弱性以及/或低适应水平将使大部分关键风险出现全球性和系统性的加剧(高信度)。全球变暖叠加风险间的相互作用将导致复杂、复合和级联传导影响,从而增加影响的危险性。这八个典型关键风险与2030年可持续发展议程相关,与实现可持续发展目标的进展相互作用。在无适应或适应性低的情况下,即使是较低的全球变暖水平也将使五个关切理由的风险变为高和非常高,同时随着全球变暖五个关切理由的风险等级都出现了从高向非常高的转变(高信度),提高适应水平可以推迟RFC1风险等级从高转变为非常高的时间。评估还显示,目前尚不清楚生态系统中物种对气候变化的适应是长期进化适应机制还仅仅是短期应对机制;各区域和部门人类系统对气候变化的适应速度在文献中很少明确提及;适应限制如何与不同程度的社会经济或环境变化相关联仍不清楚,许多不同限制因素的相互作用使得软限制或硬限制难以区分;适应水平对关切理由的影响仍有待深入研究。