基于自然的解决方案 | One Earth 5月刊论文精选

地球科学

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利刃出鞘

随着时间的推移，应对当前重大社会环境挑战的解决方案变得更加紧迫。最近的政府间气候变化专门委员会（IPCC）第三工作组第6次评估报告反映了增加和加快气候缓解努力的必要性，以避免比预期的全球变暖情况更糟。以基于自然的解决方案（NbS）已成为一种流行的气候缓解方法，同时可以促进实现多项可持续发展目标（SDG）。然而，尽管基于自然的解决方案的潜力很大，但需要进行协调，以避免冲突，实现共同利益的最大化。

目前，围绕基于自然的解决方案的对话倾向于关注其气候缓解潜力。鉴于不断加剧的气候危机、缓解方案的迫切需要以及国家统计局的碳封存潜力，这是可以理解的。据估计，到2030年，基于自然的解决方案可实现每年5-11.7 GtCO2e的减排和清除量，到2050年，每年10-18 GtCO2e的减排和清除量。与森林（60%）、草地和农田（25%）、泥炭地（10%）和海洋环境相关的各种基于自然的解决方案(∼4%）有望发挥这种碳汇潜力，但主要途径仍是植树项目。与再造林和植树造林计划相关的基于自然的解决方案项目越来越多地被纳入许多国家的国家缓解计划，尤其是那些位于生产力高、恢复潜力大的热带和亚热带地区的国家。例如，正如本月的Voices文章所解释的，巴西的国家自主贡献（NDC）在很大程度上是基于通过恢复1200万公顷森林来促进缓解，而这绝不是唯一一个以基于自然的解决方案为突出特色的NDC。将基于自然的解决方案作为自然气候解决方案的应用显然意义重大，应该（并且正在）加以利用，但将这一多功能工具的使用限制在气候缓解方面，就好比只用瑞士军刀的刀片部分。

国际自然保护联盟（IUCN）将基于自然的解决方案定义为“保护、可持续管理和恢复自然生态系统和改良生态系统的行动，以有效和适应性地应对社会挑战，同时提供人类福祉和生物多样性利益。”这一定义包括将基于自然的解决方案作为自然气候解决方案，也进一步确定了其更广泛的潜力。气候变化远非我们面临的唯一紧急情况。生物多样性丧失和生态系统退化正以前所未有的速度加速。通过保护和恢复生态系统，基于自然的解决方案可以扩大物种生态位，减少生物多样性损失。它们可以帮助保留和恢复大自然提供的宝贵服务和功能，如保水、当地温度调节以及食物和纤维供应。除了这些生态系统健康应用之外，基于自然的解决方案还可以通过恢复和保护生态系统及其服务，帮助支持生计、健康和福祉。基于自然的解决方案可以专门为人民造福：恢复漫滩可以降低洪水风险，城市植树可以调节当地温度并将健康风险降至最低，恢复红树林可以实现生态旅游和渔业支持，从而改善工作保障。然而，正如最近在Cell Press与北京市科学技术委员会联合会议“净零未来：脱碳之路”上的专家小组讨论所强调的那样，基于自然的解决方案提供的许多共同利益只有通过谨慎、周到和战略部署才能实现。

如果基于自然的解决方案在实施时只考虑一个目标，它们不仅无法在多个可持续发展战线上实现共同利益，而且还可能积极破坏并可能逆转其他领域的进展。例如，许多从气候缓解角度出发的重新造林项目倾向于使用一种或几种本地快速生长物种，因为这将导致快速恢复森林状建筑，同时提高碳封存潜力；然而，这也会减少当地的生物多样性，降低相关生态系统服务的广度。正如Donatti等人在本期中所主张的那样，基于自然的解决方案的气候缓解项目的设计和实施应同时带来气候适应、生物多样性收益和/或人类福祉。跨学科方法和规划对于实现这些共同利益至关重要，但不一定是直接的。阻碍基于自然的解决方案成功设计和实施的一个重要障碍往往来自利益相关者的互动。科学家、管理人员、土地所有者、政府、政策制定者和资助者经常参与基于自然的解决方案的项目，每个人在不同的规模上以不同的愿景和兴趣参与该项目。正如Friess等人所讨论的，在红树林恢复的背景下，未能满足多种社会、社会经济和治理需求，以及未能成功地与多个土地所有者进行复杂的谈判，往往会阻碍红树林恢复项目的成功。成功设计基于土地的基于自然的解决方案还需要尊重土著人民和当地社区的权利，并确保他们的声音、知识和需求在整个项目生命周期的规划阶段有效地融入到倡议中。未能与复杂的利益相关者网络接洽可能会从一开始就阻碍成功，或导致基于自然的解决方案项目随着时间的推移而消亡，高失败率会增加投资风险，并可能会劝阻出资者。

充分利用基于自然的解决方案项目的共同利益需要跨学科的方法，但只有在不同组织层面和基于自然的解决方案发展的各个阶段的利益相关者需求和互动得到充分理解、赞赏和承认的情况下，这种方法才能证明是成功的。跨学科方法必须确定共同点、共同语言和共同利益。正如Macreadie等人在本期中所讨论的，跨学科团队可以更好地识别不确定性、风险和解决方案，以帮助安抚和激励资助者。McPhearson等人展示了社会-生态系统框架如何指导基于自然的解决方案的项目，以确保公平和公正。Holl和Brancalion概述了准确指导的必要性，并说明了如何最大限度地提高利益相关者的参与度。

基于自然的解决方案可以提供的不仅仅是碳封存。与瑞士军刀一样，如果设计得当并在知情的情况下进行部署，它们可以为多重可持续性挑战提供高效的量身定制解决方案。然而，与瑞士刀不同，基于自然的解决方案不能由一个人使用。从规划阶段到执行，促进所有相关方之间的对话和互动，对于基于自然的解决方案以最佳和公正的方式为所有人造福至关重要。

One Earth 5月刊已于5月20日上线

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我们特意为大家精选了发表在 One Earth 2022年5月刊的15篇文章，供大家详细了解。

声音：通过自然脱碳

抵消温室气体的残余排放对于我们限制全球变暖的目标至关重要。基于自然的解决方案（NbS）被提议作为一个机会，以缓解气候变化，同时保护和恢复世界自然资本。这篇Voices问道：基于自然的解决方案的缓解潜力是什么，以及它们成功实施的主要需求是什么？

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评论文章：需要支持的树木种植项目有哪些？

花在植树上的巨额资金有可能改变景观，减缓全球变暖，但如果树木不能生存和生长，则收效甚微。我们讨论了十个关键问题，以确定众多树木种植项目中最有可能成功的项目。

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评论文章：实现雄心勃勃的红树林恢复目标需要跨学科和循证方法

在未来5年内，有雄心勃勃的计划，恢复数十万公顷的红树林，以恢复栖息地和缓解气候变化。然而，如果计划不当，此类行动可能会失败。我们概述了一项基于强有力的科学原则的红树林恢复跨学科计划。

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评论文章：基于自然的解决方案，用于管理不断上升的洪水风险并提供多种效益

河流洪水已经是全球破坏性最大的灾害类型，由于气候变化、洪水易发地区的发展和/或基础设施的恶化，世界许多地区的风险预计将上升。基于自然的解决方案，例如利用漫滩来管理洪水，可以有助于管理洪水风险的多样化投资组合。

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评论文章：从对抗性保护到生物多样性民主

保护的重要性与其引发争论的潜力相匹配，尤其是对于重新折叠。将农村人口视为生物多样性“问题”已经让位于将其视为“解决方案”，但最需要的是转向生物多样性民主，解决保护冲突，平衡城乡利益，尽管知识和价值观存在分歧。

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评论文章：面对俄乌战争，我们现在比以往任何时候都更需要粮食系统转型

面对俄乌战争，向健康、公正和环保食品体系的转变需要加强，而不是放弃。我们需要全面的解决方案，既能带来短期缓解，又能避免我们的粮食系统对人类健康和地球构成的生存威胁。

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反思文章：Restor：全球环境运动的透明度和连通性

保护和恢复生物多样性要求自然成为全球各地当地社区经济上可持续的选择。在这里，我们介绍Restor，这是一个数据共享平台，通过提供基于自然的解决方案的透明度和连通性来促进这一过程。在这一过程中，Restor提供了一个独特的数据库来研究全球环境运动。

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前瞻文章：运营可销售的蓝碳

通过蓝碳潜在实现的全球碳固存和避免排放量很高(∼每年全球温室气体排放量的3%）；然而，它受到跨越社会、治理、金融和技术层面的多学科和相互影响的不确定性的限制。我们组建了一个跨学科的专家团队，以阐明这些挑战并确定前进的方向。加强蓝碳作为自然气候解决方案的关键行动包括改善政策和法律安排，以确保公平分享利益；通过融入本土知识和价值观来改善管理；明晰产权；改进财务方法和会计工具，以纳入共同利益；开发低成本测量蓝色碳封存的技术解决方案；解决有关蓝碳循环的知识差距。实施这些行动和实施蓝碳将实现大气温室气体浓度的可衡量变化，提供多种共同利益，并解决与国际协议相关的国家义务。

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前瞻文章：确保基于自然的气候缓解解决方案应对多重全球挑战

近年来，保护、恢复、管理和可持续利用自然生态系统和经过改造的生态系统以缓解气候变化受到了全球的广泛关注。然而，这些类型的行动往往不是为了解决其他全球挑战，因此它们错过了提供重要的非缓解利益并损害其缓解潜力的机会。在此，我们强调规划基于自然的缓解方案的重要性，同时考虑社会面临的一系列全球挑战，并提出一系列考虑因素，以确保这些类型的解决方案也能带来气候适应、生物多样性和/或人类福祉。为气候缓解规划基于自然的解决方案，同时也可以应对其他全球挑战，这是非常及时的，因为每一项基于自然的努力都应该抓住机会，解决各种紧迫问题，以便在这个关键的十年中继续提供缓解和其他好处。

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前瞻文章：城市生态系统服务的社会生态技术系统框架

随着城市化和气候变化速度的飙升，决策者面临着越来越大的挑战，需要提供创新的解决方案，同时应对气候变化的影响和风险，并全面确保城市居民的生活质量。城市已经转向以自然为基础的解决方案来帮助应对这些挑战。通过提供生态系统服务，以自然为基础的解决方案可以为人们带来许多好处，同时应对多种挑战。然而，城市系统相互作用的社会、生态和技术层面的复杂性削弱了将基于自然的解决方案纳入主流的努力。必须理解和管理这种复杂性，以确保生态系统服务提供是有效、公平和有弹性的。在这里，我们提供了一个社会生态技术系统（SETS）框架，该框架建立在数十年的城市生态系统服务研究的基础上，以更好地理解与基于城市自然的解决方案相关的四个核心挑战：多功能、系统评估、生态系统服务的规模不匹配以及不公平和不公正。该框架说明了在设计、规划和管理基于城市自然的解决方案以实现最佳社会生态结果时，协调自然、技术和社会经济系统的重要性。

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原创研究：城市植被通过生态系统服务对人类福祉贡献的在全球有所不同

城市化对经济增长至关重要，但它导致自然栖息地支离破碎，温室气体排放和污染物增加，导致生物多样性丧失、环境污染和气候变化，所有这些都损害了城市居民的福祉。城市植被——即植树、提供公园和绿地——可以通过减少温室气体、过滤污染物、吸收雨水和在炎热天气提供荫凉来帮助应对这些挑战。然而，绿化城市空间的好处并非在所有地方都是平等的，它在很大程度上取决于当地气候和经济状况。如果城市规划者没有考虑到城市植被的局限性和特定环境的好处，往往代价高昂的城市绿化计划很可能无法充分发挥其潜力。为了帮助指导城市决策者，我们分析了全球2148个城市植被的潜在效益。虽然城市植被通常在获得绿地和雨水控制方面有利于城市居民的福祉，但其他益处仅在具有特定气候和社会经济地位的城市中显著。

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原创研究：全球气温上升侵蚀人类睡眠

睡眠不足是几种不良身心后果的风险因素。睡眠不足与认知能力下降、生产力下降、免疫功能受损、心血管不良后果、抑郁、愤怒和自杀行为有关。环境温度高与主观睡眠质量降低有关，但对于室外天气条件和室外温度升高对全球睡眠客观指标的影响知之甚少。当与全球天气和气候测量联系在一起时，腕带的睡眠跟踪数据显示，夜间温度升高确实会损害睡眠，但影响不均衡。老年人、低收入国家的居民、女性以及那些已经生活在炎热气候中的人受到了不成比例的影响。进一步的分析表明，全球环境温度升高可能已经影响了人类的睡眠。如果没有进一步的适应，如果温室气体浓度在本世纪末之前不能稳定下来，每个人每年可能会经历平均2周的温度导致的短期睡眠。

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原创研究：改善中国的空气质量可以提高太阳能发电性能，加快碳中和目标的实现

中国是全球最大的二氧化碳排放国，但已承诺到2060年达到碳中和。除了其他缓解措施外，这还需要将该国目前的太阳能装机容量扩大14倍。多云的天气条件和密集的空气污染都会影响太阳能发电装置的性能，而阳光很难穿透空气污染。改善空气污染政策可以改善太阳能发电性能，但云层与污染对太阳能发电输出的相对影响尚不清楚。计算和统计建模表明，尽管1995年至2019年期间，乌云和湿度影响了太阳能发电量，但空气质量的改善抵消了这一影响。如果中国制定法规，将空气质量改善到与西藏类似的自然背景水平，那么太阳能发电量的改善可以使碳中和目标更早实现，同时也有利于人类呼吸健康。

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原创研究：全球100大水问题：范围界定活动的结果

水是一种重要资源，对可持续发展至关重要。人类生存、能源和粮食生产以及健康的生态系统都依赖于水的供应。水安全也受到气候变化的影响，是适应气候变化的核心。然而，淡水资源面临的压力越来越大，当地和全球范围的水压力和水风险都在增加。因此，水安全的挑战是复杂的，需要在多个层面进行研究和采取行动：从家庭获得水和卫生设施；管理水安全和人类人口及生态系统健康风险；应对水资源短缺和分配的政治和技术挑战；了解水循环的动态以及气候变化对水循环的影响。这项范围界定审查确定的100个问题为这些不同层次的研究重点提供了建议，也为研究人员和资助机构提供了跨不同学科和兴趣交流的共同语言。

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视觉地球：填海工程（迈阿密科学博物馆安装）

红树林是一种重要的基于自然的解决方案，因为它们提供了重要的生态系统服务，有助于气候缓解和适应。2006年，泽维尔·科尔塔达（Xavier Cortada）教授第一次目睹佛罗里达群岛红树林被暴力连根拔起时，他变得积极起来，并于2006年地球日在巴斯博物馆启动了填海项目，在那里，他与志愿者一起收集繁殖体，并将其安装在林肯路、奥尔顿大道和迈阿密海滩海洋大道（Ocean Drive）店面窗户上透明的装满水的杯子网格中。随着繁殖体的成熟，它们被放回水边并按仪式种植。15年来，通过这一令人印象深刻的生态艺术项目，科尔塔达吸引了数十名佛罗里达人学习和解决本地植被普遍消失的问题。

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One Earth

Volume 5 Issue 5

May 20, 2022

关于One Earth

作为Cell Press细胞出版社旗下地球科学类的首本期刊，One Earth 的创刊标志着我们正式涉足环境科学研究。作为Cell 的姊妹刊，One Earth 致力于发布顶级原创研究，并通过专业的编辑团队提供公平、快速和严格的同行评审流程（长按识别下图中的二维码访问 One Earth 期刊主页，了解更多详情）。

1974年，我们出版了首本旗舰期刊《细胞》。如今，CellPress已发展为拥有50多本期刊的全科学领域国际前沿学术出版社。我们坚信，科学的力量将永远造福人类。

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