海洋風險，正在被系統性低估

圖源：Pixabay

撰文｜孟菲菲樊京芳

行星邊界（Planetary Boundaries, PB）框架于2009年首次提出，現已成為地球系統科學中最具影響力的概念工具之一，用于界定“人類的安全操作空間”。該框架確定了九個關鍵的地球系統過程——包括氣候變化、生物圈完整性和海洋酸化——并提出了量化邊界，一旦超越這些邊界，地球系統將面臨不可逆轉的環(huán)境變化風險。

海洋覆蓋了地球表面71%的面積，在調節(jié)氣候、碳固存以及維持全球生物地球化學循環(huán)方面發(fā)揮著不可替代的作用。然而，在行星邊界框架中，海洋的系統性納入和整合仍不充分。目前明確與海洋系統直接相關的邊界僅有“海洋酸化”一項，且其評估范圍主要局限于表層海水的化學性質。諸如海洋內部過程、深海系統、次表層生物地球化學循環(huán)、大尺度環(huán)流格局及海洋功能多樣性等一系列關鍵維度，在現有框架中則未被納入考量。

這一空白不僅停留在概念層面。隨著海洋工業(yè)化的加速——如深海采礦、公海漁業(yè)以及不斷拓展的“藍色經濟”——了解這些活動如何影響行星尺度的穩(wěn)定性變得日益緊迫。與此同時，當前的治理格局依然碎片化，不同的海洋問題由不同的機制管轄，缺乏一個連貫系統的框架來指導決策。

在此背景下，由廈門大學戴民漢教授主持的本次論壇匯集了海洋與地球系統科學領域的頂尖學者，旨在探討一個緊迫的問題：如何將海洋過程與生態(tài)系統有效地納入PB框架？這對于科學、治理和可持續(xù)發(fā)展又意味著什么？

陳德亮 清華大學

Ellycia Harrould-Kolieb 墨爾本大學

Sam Dupont哥德堡大學

Ariel Pezner, 悉尼科技大學

戴民漢（主持），廈門大學

01 識別當前框架中的關鍵缺失

戴民漢：行星邊界框架為人類活動設定了安全操作界限，因在很大程度上缺失了覆蓋地球三分之二面積的海洋部分，從而限制了該框架的實際應用價值。那么，海洋領域有哪些核心要素未被充分考慮？具體而言，哪些關鍵的海洋過程或組成部分未能得到充分體現？這些遺漏又如何影響該框架的有效性？

陳德亮：行星邊界框架最初是站在全球尺度的地球系統科學視角提出的。它的初衷并非詳細探討某個具體的過程，而是旨在識別那些為人類界定安全操作空間的全局性控制變量。

然而，包括行星邊界在內的有效概念框架，都必須與時俱進，隨著科學認知的進步而不斷優(yōu)化。在過去的十年，對于海洋在調節(jié)地球系統中扮演了怎樣的角色，我們的認知有了大幅提升。因此，現在是時候考慮將那些關鍵但以往在行星邊界框架中體現不足，且與海洋相關的過程和現象（例如與海洋動力學相關的過程和現象）納入其中了。

這些可能包括大尺度海洋環(huán)流反饋——例如大西洋經向翻轉環(huán)流（AMOC）——以及脫氧和其他生物地球化學變化，是當前框架中代表性不足的關鍵過程。它們不是孤立的，而是相互關聯、能引發(fā)全球影響的“地球系統調節(jié)器”。海洋長期被視為人類活動的“緩沖器”，如果將這些過程納入框架，我們將更清晰地認識到，當海洋系統自身逼近或突破臨界點時（如環(huán)流崩潰、缺氧去擴大），它可能從“緩沖器”轉變?yōu)椤胺糯笃鳌保|發(fā)或加速全球性地系統突變，反而加劇而非緩解人類面臨的風險。

“在過去的十年，對于海洋在調節(jié)地球系統中扮演了怎樣的角色，我們的認知有了大幅提升。因此，現在是時候考慮將那些關鍵但以往在行星邊界框架中體現不足，且與海洋相關的過程和現象（例如與海洋動力學相關的過程和現象）納入其中了。”
——陳德亮

薩姆·杜邦（Sam Dupont）：我花了很長時間才真正理解什么是PB框架。我記得在哥本哈根舉辦的第15屆聯合國氣候變化大會（COP15）上聽了約翰·羅克斯特倫（Johan R?ckstr?m）的演講，《自然》雜志與此相關的第一篇文章也差不多在同一時期發(fā)表。我誤將“人類的安全操作空間”理解為一系列旨在防止或限制人類活動對自然和社會產生劇烈影響的條件。后來才意識到其核心在于維持地球系統的穩(wěn)定狀態(tài)——即防止人類活動推動地球完全脫離適宜人類文明發(fā)展的全新世地質時代。事實上，我們當前正在經歷的所有環(huán)境危機——從極端天氣到生態(tài)系統崩潰——正是地球系統從全新世穩(wěn)定狀態(tài)中逐漸脫離的現實表現。因此，行星邊界框架不僅是對未來的預警，更是對當下危機根源的揭示。

我對海洋酸化作為最初的行星邊界之一被放在如此突出的位置感到驚訝。海洋目前受到廣泛的人為影響，包括資源過度開發(fā)、棲息地破壞、污染以及包括海洋酸化在內的全球環(huán)境變化。令人驚訝的是，海洋酸化成為了最顯眼的一個指標，但它目前并非驅動海洋系統變化的主要因素。其他威脅則被“稀釋”在其余的行星邊界中，且沒有明確提及海洋。很明顯，海洋在調節(jié)氣候、全球碳循環(huán)及其他物質能量循環(huán)方面發(fā)揮著關鍵作用，因此與PB框架高度相關。接下來我們面臨的挑戰(zhàn)將是參數化和量化海洋在這些過程中的作用。

埃莉西亞·哈羅德-科利布（Ellycia Harrould-Kolieb）：我們正目睹海洋工業(yè)化的快速發(fā)展，將這些活動的影響納入PB框架考量至關重要。例如，目前正在圍繞是否以及如何在公海海底進行大規(guī)模工業(yè)采礦進行談判。如果此類活動啟動，將可能對深海生態(tài)系統造成重大影響，但這一過程并未在當前PB框架中得到充分評估與體現。一種方案是擴展現有的“土地系統變化”邊界，使其更好涵蓋海洋變化。事實上，約十年前就有學者提議將該邊界更名為“地球表面變化”，以便更全面地整合這類海底棲息地大規(guī)模物理破壞的影響，但至今未被采納。

另一個例子體現在“生物圈完整性”邊界上。關于國家管轄范圍以外（最接近遠洋或開闊大洋生態(tài)系統的海洋區(qū)域）生態(tài)系統的現狀，我們了解的還遠遠不夠。深海采礦、公海漁業(yè)、海洋熱浪、塑料污染以及其他威脅正在共同作用于開闊大洋生態(tài)系統，并破壞其完整性，然而這在“生物圈完整性”邊界中并未得到充分考慮。海底和海洋生態(tài)系統的大規(guī)模改變需要在PB框架中充分考量。健康的海洋是地球系統穩(wěn)定和人類生存的基礎。因此，必須為其設立一個全新的、獨立的安全邊界—“海洋完整性”邊界，以專門警示和約束人類活動對海洋整體健康的沖擊。。

“健康的海洋是地球系統穩(wěn)定和人類生存的基礎。因此，必須為其設立一個全新的、獨立的安全邊界—“海洋完整性”邊界，以專門警示和約束人類活動對海洋整體健康的沖擊。。”

• —埃莉西亞·哈羅德-科利布（Ellycia Harrould-Kolieb）

阿里爾·佩茲納（Ariel Pezner）：從我和我的許多同事——埃麗卡·費雷爾（Erica Ferrer）博士、凱文·羅斯（Kevin Rose）博士以及全球海洋氧氣網絡（Global Ocean Oxygen Network）中主導這項工作的其他成員——的角度來看， PB框架中最迫切需要補充的缺失部分之一是水體脫氧過程。在思考當今海洋面臨的主要挑戰(zhàn)時，變暖、酸化和脫氧是三個核心且高度相關的威脅，它們與人為溫室氣體排放和氣候變化有著直接的聯系。隨著地球變暖，海洋吸收了越來越多的多余熱量，驅動海洋變暖。這種變暖導致海水中氧氣的溶解度下降、海洋生物的呼吸速率增大以及水體分層現象加劇——所有這些都加劇了海洋脫氧。與此同時，海洋吸收了近三分之一人類活動排放的二氧化碳排，觸發(fā)海水碳酸鹽系統的化學平衡變化，從而導致海洋酸化。需要注意的是，全球變暖、酸化和脫氧這三個關鍵過程并非獨立發(fā)生，而是在全球范圍內以復雜的非線性方式相互作用、彼此增強。這種多壓力源的耦合與疊加，極有可能引發(fā)破壞力遠超單一過程的復合極端事件，從而對海洋生物和生態(tài)系統功能造成災難性影響。然而，目前PB框架中僅體現了其中兩個威脅，即氣候變化和海洋酸化，忽略了脫氧過程。

氧氣是地球（水生與陸生）上絕大多數生命賴以生存的必要條件，其持續(xù)流失將威脅到地球系統的穩(wěn)定性。海洋脫氧是一個全球尺度的過程，有可能引發(fā)大規(guī)模生態(tài)危機，并且其發(fā)展速度與變暖、酸化相當。自20世紀70年代以來，海洋已損失約3%的溶解氧含量，這相當于約3.2億人一生的氧氣消耗量。此外，脫氧不僅是海洋面臨的問題，也波及全球的淡水系統。自1980年以來，部分湖泊和水庫深處的氧氣流失率高達18.6%，凸顯了脫氧問題的嚴重性和廣泛性。

將水生系統脫氧排除在PB框架外，導致我們將無法準確量化、追蹤和傳達這一氣候變化下的關鍵威脅。脫氧涉及連接大氣、陸地和海洋的關鍵過程，并與所有其他現有邊界都存在相互作用。盡管其重要性全球公認，但與變暖或酸化相比，針對脫氧對地球系統、生物影響和社會影響的研究嚴重不足，存在巨大的認知空白。將脫氧排除在行星邊界框架之外，意味著我們主動忽略了一個足以動搖地球系統穩(wěn)定性的關鍵脅迫因子，這無疑會使人類對自身生存風險的評估產生嚴重偏差，并延誤至關重要的全球響應。

“將水生系統脫氧排除在PB框架外，導致我們將無法準確量化、追蹤和傳達這一氣候變化下的關鍵威脅。脫氧涉及連接大氣、陸地和海洋的關鍵過程，并與所有其他現有邊界都存在相互作用。”

• ——阿里爾·佩茲納（Ariel Pezner）

02 邁向綜合的地球系統視角

戴民漢：要建立真正完整的地球系統觀，必須打破陸、海、氣領域間的知識壁壘。目前的努力方向是呼吁轉向一個更綜合、更整體的全球環(huán)境變化認知。在您看來，要實現一個真正整體的地球系統框架，必須填補的最大知識空白在哪里？是否存在關鍵系統—海洋-陸地-大氣聯動與反饋機制或數據缺失，需要優(yōu)先關注的知識空白又有哪些？

陳德亮：我不認為PB框架反映了歷史上的陸地偏見。它最初就是基于全球地球系統科學的視角構想出來的。在我看來，真正的挑戰(zhàn)并非簡單地“查漏補缺”——即增加幾個被忽視的具體變量（如海洋完整性、脫氧），更根本的挑戰(zhàn)在于我們缺乏對“耦合過程”如何跨越不同圈層、不同尺度，并最終影響人類社會這一復雜鏈條的系統性理解傳播的機制。

在我看來，最關鍵的知識空白存在于三個相互關聯的領域：(1)作為核心地球系統界面的海岸帶多系統耦合；(2)跨圈層非線性級聯與臨界（tipping）相互作用；(3)支持真正耦合預測模型的綜合性長期觀測，特別是在海洋和沿海區(qū)域。

首先，陸海交互界面，特別是海岸帶區(qū)域，在地球系統研究框架中仍是相對薄弱的環(huán)節(jié)。海岸帶是陸地水文過程、泥沙與營養(yǎng)鹽輸運、海洋環(huán)流、極端氣象事件、生態(tài)系統演化及高強度人類活動多重過程交匯耦合的關鍵區(qū)域。然而，它們往往僅被視為邊界或過渡地帶，而非關鍵的耦合系統核心領域。我們亟需對海岸帶“關鍵帶（critical zone）”過程形成更為綜合的認識：海平面上升、海水入侵、風暴潮、河流調控、富營養(yǎng)化、濕地退化以及沿海城市化等過程如何協同演變，這些過程又如何對氣候調節(jié)、碳儲存和生態(tài)系統服務產生反饋作用。海岸帶正是全球風險“落地”和“顯化”的關鍵區(qū)域，諸多全球性尺度的風險往往通過海岸帶的放大效應集中顯現，例如海平面上升、漁業(yè)資源衰退、濕地喪失和咸水入侵等。但目前，我們卻對其核心耦合機制的認知仍最為薄弱。

其次，我們尚未建立起一套關于“跨圈層非線性相互作用和風險級聯的嚴謹科學體系。過度依賴線性、漸進的風險模型，而忽視了地球系統變化最危險的形式—跨越閾值的突變以及跨圈層傳播的級聯效應。脫氧、酸化和生態(tài)系統崩潰可以在生物地球化學、生態(tài)和社會經濟層面上相互作用并傳播。海洋動力學是這類非線性過程的核心驅動力。環(huán)流變化、海洋熱浪、我們需要建立新的分析框架，從研究孤立的“臨界要素（tipping elements）”，轉向理解相互關聯的網絡化、多組分動力學，并改進在深度不確定性下的早期預警方法。

第三，我們缺乏一個均衡、綜合、持續(xù)的全球觀測系統，尤其欠缺對海洋及陸-海耦合界面關鍵過程的觀測能力。與大氣監(jiān)測相比，我們對深海過程、海底的觀測如同盲人摸象，對河口、沿海地下水-地表水交換區(qū)等關鍵耦合界面的觀測支離破碎，對生物地球化學通量、生態(tài)系統韌性的同步觀測能力不足。現有觀測往往由不同學科、項目主導，物理、化學、生物、地質數據在時間、空間和格式上不匹配。缺乏能同步、連續(xù)、多參數捕捉從海面到海底、從物理到生態(tài)再到社會經濟的一體化觀測系統。沒有這樣的綜合觀測系統，任何所謂的具有預測能力的“全耦合地球系統模型”都如同在沙地上建造摩天大樓。

“缺乏能同步、連續(xù)、多參數捕捉從海面到海底、從物理到生態(tài)再到社會經濟的一體化觀測系統。沒有這樣的綜合觀測系統，任何所謂的具有預測能力的“全耦合地球系統模型”都如同在沙地上建造摩天大樓。”

• —陳德亮

薩姆·杜邦（Sam Dupont）:我個人的看法是，PB框架更多的是一種溝通工具，而不是一個真正的科學挑戰(zhàn)。我的研究內容是包括海洋酸化在內的全球驅動因子。其價值在于將復雜的科學問題簡化為易于公眾和政策制定者理解的“邊界”概念，但其內在的科學基礎—即精準量化各邊界及其相互作用—極其薄弱，甚至可能是不現實的。經過20年的研究，即便在研究基礎良好和數據充足的區(qū)域，我們依然在為如何在局部尺度上完成參數化而不懈努力。

我認為，盡管該框架作為一種工具很有用，目標也是崇高的，但這種試圖用單一數值去定義復雜系統的方法存在風險。將臨界點、閾值和邊界定義為某個驅動因素的單一數值，這種做法是不切實際的。這些邊界應被視為一個局地“景觀（landscape）”。也就是說，必須結合當地的具體情況來考慮，包括：當地暴露程度（這個地方是否直接受到該驅動因素的影響？），當地敏感性（這個地方對這個因素有多敏感？以及復雜的非線性過程與相互作用）。

當然，當從局部尺度上升到全球尺度時，確實不得不簡化這種復雜性。理論上，當多個局地臨界點被跨越時，這些事件會級聯放大，最終導致地球系統整體偏離全新世的穩(wěn)定狀態(tài)。但問題是，我們目前對地球系統機制的理解還極其有限，還遠遠無法準確預測這具體會在什么時候發(fā)生。

人們或許可以考慮一種更謙遜的方法：與其執(zhí)著于算出那個“臨界點數字”，不如去強調那些無處不在的、壓倒性的證據—全世界各個地方、各個領域（氣候、生態(tài)、海洋等）都在發(fā)生的劇烈變化。證明我們已經身處“紅線”之上，而無需等待那個精確的臨界點數值被算出。

“將臨界點、閾值和邊界定義為某個驅動因素的單一數值，這種做法是不切實際的。這些邊界應被視為一個局地“景觀（landscape）”。也就是說，必須結合當地的具體情況來考慮，包括：當地暴露程度（這個地方是否直接受到該驅動因素的影響？），當地敏感性（這個地方對這個因素有多敏感？以及復雜的非線性過程與相互作用。”

• —薩姆·杜邦（Sam Dupont）

埃莉西亞·哈羅德-科利布（Ellycia Harrould-Kolieb）:我們正開始認識到全球海洋是深度互聯的。例如海蛇尾（brittle stars）分布范圍可以橫跨整個海盆，魚類的豐度也高度依賴海洋連通性。這意味著在某個地點發(fā)生的事件（如捕撈、污染），其影響會波及很遠。這種“遠距離耦合（telecouplings）”現象需要被更好地納入行星邊界框架中，因為它會影響各個邊界的敏感性。比如，有研究表明，海洋-大氣耦合作用可能會抵消森林砍伐對氣候變化的部分影響。但這把雙刃劍在守護氣候邊界的同時，可能會因加強局部上升流而加劇海洋酸化。因此，一個邊界的“好轉“可能導致另一個邊界的”惡化“。

但要構建一個真正整體的框架，我們需要更好地融入在社會科學和人文學科的視角。我們需要打開空間，去接納那些不以商品化和剝削為前提的、與自然相處的新方式，即通過互惠關系重新建人與自然的聯結。我們需要更深刻地理解，為什么當前的治理體系不僅未能阻止跨越行星邊界，甚至在許多方面允許這種情況的發(fā)生。我們的治理體系必須內化對因果關系和公平性的更深刻認知。

行星邊界框架已經表明，我們目前的治理和發(fā)展模式是不可持續(xù)的，我們需要從根本上轉變與自然關系。

具體到海洋，應秉持將“保護”而非“利用”作為常態(tài)，這將有助于維持海洋系統的完整性。國家管轄范圍以外的區(qū)域由全球共同治理，可以成為率先實施這一轉變的“試驗場”。這可以從禁止所有公海上捕撈并暫停所有深海采礦開始。這將惠及多個行星邊界（生物圈完整性、氣候變化、海洋酸化、生物地球化學流以及土地系統變化），因為它們都依賴于一個健康繁榮的海洋。這樣的禁令也是對剝削海洋公地之不公平性的承認，是真正保護這一人類共同遺產的重要一步。

“但要構建一個真正整體的框架，我們還需要更好地整合社會科學和人文學科的視角。我們需要打開空間，去接納那些不以商品化和剝削為前提的、與自然相處的新方式，即通過互惠關系重新建立人與自然的聯結。”

• —埃莉西亞·哈羅德-科利布 Ellycia Harrould-Kolieb

阿里爾·佩茲納（Ariel Pezner）: 我完全同意，將海洋、陸地和大氣三個圈層的聯系納入PB框架，對于增強該框架的影響力和覆蓋范圍至關重要。將現有行星邊界與海洋系統更好地聯系起來這一思路，前人已有更詳細的探討。在全球尺度，海洋脫氧由溫室氣體排放驅動。大氣中的CO2等溫室氣體導致全球變暖，而升溫會降低氧氣在水中的溶解度，同時加劇海洋層化，阻礙表層氧氣向深層輸送。在區(qū)域尺度，水體溶解氧濃度的快速降低可能由陸源營養(yǎng)鹽輸入導致。這些營養(yǎng)鹽通過河流等淡水系統輸送至近海，引發(fā)藻類大量繁殖，其后續(xù)分解過程消耗大量水體溶解氧，導致近海系統出現周期性、季節(jié)性甚至持續(xù)性的脫氧狀態(tài)。進而引發(fā)海洋生物大規(guī)模死亡、威脅人類健康，并給當地社區(qū)帶來重大經濟損失。

盡管海洋脫氧的重要性已經明確，但仍存在顯著的認知空白。未來三個優(yōu)先研究方向應重點關注：其一是加強監(jiān)測能力。與其他海洋指標（如溫度、pH）相比，溶解氧的長期監(jiān)測記錄仍然稀缺，尤其是在高度動態(tài)變化的沿海區(qū)域，亟需開展高頻次、高質量、高空間覆蓋率的溶解氧監(jiān)測計劃。其二是建立開放的溶解氧數據庫以支持數據共享。更多的數據將有助于監(jiān)測全球脫氧的進展，有助于約束未來趨勢的模型預測，并促進建立海洋溶解氧變化與生態(tài)系統、生物體健康之間關系的關系。最后，對于不同海洋物種，尤其是熱帶生態(tài)系統（如珊瑚礁）—這些區(qū)域過去被認為氧氣充足—低氧的閾值尚不明確。綜合來看，這些新數據將幫助更準確地識別PB框架中的控制變量邊界，并追蹤人類活動是否正在推動這些生態(tài)系統向“不安全區(qū)域”逼近。鑒于海洋脫氧對全球海洋的巨大影響，加強監(jiān)測和數據積累是實現真正整體性地球系統框架的關鍵要素。

戴民漢：行星邊界框架建立在這樣一個理念之上：跨越某些閾值可能會觸發(fā)地球系統的臨界轉變。然而，海洋過程通常呈現的是復雜的非線性動力學特征，臨界要素可能在不同區(qū)域呈現不同臨界閾值，而非單一的全球閾值。在您看來，當前的PB框架是否充分捕捉了海洋系統中突發(fā)或級聯變化的風險？還是說在概念或操作層面仍存在空白？

陳德亮：行星邊界框架源于數十年關于非線性動力學、恢復力和臨界點的地球系統研究。至于PB框架是否充分解決了海洋臨界點和非線性行為的問題，我的回答是：在概念上，是的；在操作層面，還沒有。

框架本身承認地球系統可能發(fā)生臨界轉變。在實際應用中，對海洋動力學——尤其是其非線性、空間異質性和多尺度特征的刻畫仍然不夠成熟。

海洋系統，尤其是沿海區(qū)域，常常經歷壓力逐漸累積，隨后發(fā)生非線性突變的過程。珊瑚礁崩潰、脫氧、濕地退化以及大尺度環(huán)流減緩—這些通常源于累積壓力，而非孤立沖擊。這些過程很少獨立發(fā)生，它們相互連接，并在物理、生物地球化學、生態(tài)和社會經濟多個層面之間傳播。

當前框架采用預防性邊界來規(guī)避高風險區(qū)域，這一做法既謹慎，也有科學依據。不過，仍需要在以下幾個方向進一步發(fā)展：

1)從單一的“臨界閾值”轉向穩(wěn)定性景觀（stability landscapes）和基于恢復力的度量。

2)明確納入跨邊界的級聯相互作用和網絡化臨界動力學（networked tipping dynamics）。

3)將關鍵界面區(qū)域（如海岸帶）視為行星風險通常最先顯現的早期預警域。

簡而言之，下一代PB框架應當整合基于網絡的臨界分析（network-based tipping analysis）和多圈層耦合，尤其是在陸-海界面。這樣做將在保持框架堅實科學基礎的同時，增強其處理復雜的、非線性海洋行為的能力。

03 完善框架：指標、公平性與實施

戴民漢：最近，科學家們提出應將水體脫氧作為第10個行星邊界，并指出許多水體正在“以與其他行星邊界過程相當的速率”逼近臨界氧氣閾值。此外，現有的生物圈完整性邊界可能無法充分捕捉海洋功能多樣性——例如，海洋食物網的變化或關鍵功能群的喪失，在當前的指標中并未得到清晰表征。鑒于這些觀點，您認為是否應將脫氧作為一個額外的PB，原因是什么？此外，您建議如何將海洋功能多樣性納入PB框架，以便恰當地考量海洋生態(tài)系統的變化？

阿里爾·佩茲納（Ariel Pezner）：我完全支持將脫氧作為一個行星邊界加入其中。我第一次接觸這個主題是在2022年上一屆全球海洋氧氣網絡會議上，聽了埃麗卡·費雷爾（Erica Ferrer）博士的演講。我非常榮幸近年來能成為倡導將脫氧納入PB框架的團隊的一員。

即便不考慮脫氧與變暖、酸化的協同作用，單是脫氧本身就足以威脅全球海洋系統功能的穩(wěn)定性。脫氧導致全球海洋中的最低含氧區(qū)正在以3-8%的速度擴大，預計到2050年，59-80%的海洋將受到脫氧的影響。此外，政府間氣候變化專門委員會（IPCC）將脫氧列為地球上“海洋生態(tài)系統變化的五個主要驅動因素”之一。考慮到酸化和脫氧同屬于這五大驅動因素，且均由大氣CO2濃度升高驅動。既然酸化已成為獨立的邊界，沒有理由不將脫氧也設為獨立邊界。

從海洋功能多樣性方面考慮，我支持將海洋系統納入“生物圈完整性”邊界，但需要解決以下問題：當前用于定義該邊界的控制變量（如物種滅絕速率等多樣性等指標）并不能真正捕捉生態(tài)系統功能或營養(yǎng)級動力學的變化。納入海洋系統后，很可能需要對這些控制變量進行重新評估。在確定新的控制變量后，可以在當前的控制變量下，創(chuàng)建子邊界，分別對應陸地、海洋和淡水系統的變化。這樣可以對生物圈中這些不同組成部分所收到的影響進行準確評估和跟蹤。

薩姆·杜邦（Sam Dupont）：氧氣與溫度一樣，是海洋環(huán)境面臨的非常重要的威脅。但我認為增設新的行星邊界不一定是正確的方向。在其他一些邊界中，海洋的體現也不夠明確。或許一種可行的途徑是，在所有邊界中都賦予海洋同等重要的地位，而不是只在某個特定邊界中單獨處理海洋問題。按照這個思路，“海洋脫氧”問題不需要作為一個獨立的新邊界，而是可以在“氣候變化”（因為升溫導致脫氧）、“生物地球化學流”（因為陸源營養(yǎng)鹽輸入導致富營養(yǎng)化進而脫氧）、“生物圈完整性”（因為脫氧影響海洋生態(tài)系統功能）等多個現有邊界中，分別體現脫氧問題在其中的角色。

重要的是，我還要確保不同的圈層（如陸-海）和不同的壓力源（如升溫、酸化、脫氧）不應被孤立考慮，而應被視為相互關聯，會產生復雜疊加與級聯效應的整體。雖然這在概念上可行，但在涉及嚴肅的科學參數化時，我仍持保留意見。

戴民漢：一些持不同意見者人士認為，行星邊界概念雖具影響力，但本質上是一個政策導向的工具，它過度簡化了復雜的地球系統科學。他們認為，聚焦多個邊界可能會分散政治意愿，而當下或許更需要針對其中一個邊界采取直接、有力的行動。還有觀點質疑其“沒有必要”或不夠嚴謹、科學，認為它只是一個缺乏堅實科學基礎、為吸引決策者眼球而提出的口號。對于這些質疑，您如何回應？您是否認同這些批評？

陳德亮：我不認同行星邊界框架科學薄弱的說法。根據我在里約+20（2012年聯合國可持續(xù)發(fā)展大會）進程中協調全球科學界工作的經歷，我親眼目睹了該框架是在跨越多個學科與科學共同體的廣泛深入討論與參與之后誕生的。它的產生并非某種狹隘或孤立的倡議，而是地球系統科學發(fā)展和成熟的必然成果。

政策應以科學為基礎，而科學本身必須隨著新證據和新挑戰(zhàn)的出現而演進。自2009年首次提出以來，PB框架不斷得到更新和完善。它之所以保持科學嚴謹且極具價值，是因為它抓住了與政策相關的地球系統動力學的基本見解。

框架的科學基礎與實際應用可以從以下三個方面去理解：它反映了地球系統存在臨界轉變的認識——這與臨界點理論和古氣候證據是一致的。事實證明，在深度不確定的條件下，該框架已被證明是一個有用的風險治理框架。在里約+20進程中，該框架吸引了全球政策制定者的極大關注，并為可持續(xù)發(fā)展目標的形成做出了實質性貢獻。其預防性邊界在闡明“需要降低引發(fā)不穩(wěn)定狀態(tài)轉變（regime shifts）的概率”方面發(fā)揮了重要作用。

此外，該框架已被逐步“降尺度（downscaled）”應用于區(qū)域層面，并取得了一定成效。其整合性架構有助于闡明不同領域之間的相互作用，并將地球系統科學成果轉化為可供治理使用的形式—且并未過度簡化其背后的復雜性。

“政策應以科學為基礎，而科學本身必須隨著新證據和新挑戰(zhàn)的出現而演進。”

• —陳德亮

埃莉西亞·哈羅德-科利布（Ellycia Harrould-Kolieb）：一個全球性的框架對于在政策制定中實現一致性以及在國際法中實現系統性整合非常重要。當前的治理體系高度碎片化，不同的問題由不同的治理機制分別管轄。行星邊界框架這樣的高層級框架，能夠為彌合這些碎片化治理提供指導，幫助建立不同領域之間的聯系。它提供了一個更高層次視角來審視地球系統及其內部的相互關聯性，從而指明在何處、以何種方式采取行動，以防止跨越邊界。

然而，正如前文所述，海洋在現有框架中尚未被充分整合，這給政策制定留下了盲區(qū)。大規(guī)模的海洋活動將影響多個邊界的完整性；需要在框架中更好地理解這些影響，以便在海洋領域做出更科學的決策。當前全球正推動“藍色經濟”的發(fā)展，意味著海洋的工業(yè)化程度不斷提高。在推進這些經濟活動之前，我們需要更好地理解它們對地球系統產生什么影響，我們應當以整體性的方式來做出這些決策—而行星邊界等框架恰恰提供了這種整體性視角。

“一個全球性的框架對于在政策制定中實現一致性以及在國際法中實現系統性整合非常重要。”

• —埃莉西亞·哈羅德-科利布 Ellycia Harrould-Kolieb

戴民漢:為了確定人類是否正在逼近或跨越行星邊界，我們依賴于各個邊界的指標。就海洋而言，人們正在不斷努力開發(fā)一套更全面的海洋指標，以追蹤海洋系統的健康狀態(tài)與穩(wěn)定性。目前，PB框架中明確的海洋指標是針對酸化的，而其他與海洋相關的變化則是通過氣候或生物地球化學流等邊界間接涵蓋的。在您看來，當前的海洋指標是否足以衡量我們是否正在逼近海洋的閾值？我們可能需要哪些新的指標或觀測系統，以便更好地檢測我們在海洋領域何時面臨跨越行星邊界的風險？

阿里爾·佩茲納（Ariel Pezner）：我認為，要有效判斷我們是否正在接近海洋的閾值，行星邊界框架中海洋的指標應當擴充。文石飽和度（aragonite saturation state）雖然有助于追蹤海洋酸化，但僅此一項還不夠。諸如海洋表面溫度變化（可納入氣候變化邊界）或溶解氧（可包含在新的水體脫氧邊界中）等參數也都是關鍵指標，但至今尚未被記入PB框架中。即便對于已設立的海洋酸化邊界，考慮到酸化趨勢存在顯著的區(qū)域差異，學術界近期也在呼吁重新評估其控制變量的邊界值。

盡管多年來不同團隊提出的關鍵海洋指標清單各有側重，但各方始終共同關注海表溫度、pH值、溶解氧和營養(yǎng)物質濃度等核心參數。雖然現有的PB框架已直接或間接涵蓋了其中部分指標，但我們仍需以海洋為核心對該框架進行重新評估，從而增強其對關鍵海洋變化參數的表征能力。

與此同時，我們必須著手建立新的觀測系統，并不斷擴大其規(guī)模，才能準確判斷海洋行星邊界是否已被跨越，或何時會被跨越。例如，要監(jiān)測全球水體脫氧的邊界，就需要在全球的開闊大洋和沿海地帶大量增設長期監(jiān)測站點。對于所有海洋指標，我們都需要大幅增加對海面以下情況的觀測數據。遙感技術雖然能方便地大范圍追蹤海洋表層的部分指標，但其能力僅限于表層。氣候變化的影響在層海表迅速顯現，但其對海洋內部和深海的真正沖擊，往往要滯后數十年才能被感知。ARGO剖面浮標和水下滑翔機海洋觀測技術的進步，使我們得以持續(xù)改進對海洋內部特性和長期趨勢的監(jiān)測。然而，現有的ARGO陣列僅能覆蓋浩瀚海洋的有限部分，并且其中只有一部分浮標具備測量氧氣、pH值、硝酸鹽和葉綠素-a等關鍵生物地球化學參數的能力，而這些參數恰恰是監(jiān)測與脫氧及生物地球化學流改變相關的行星邊界所不可或缺的。因此，全面提升我們從表層到深海的海洋監(jiān)測能力，是更精準預警海洋行星邊界是否面臨跨越風險的關鍵所在。

“全面提升我們從表層到深海的海洋監(jiān)測能力，是更精準預警海洋行星邊界是否面臨跨越風險的關鍵所在。”

• —阿里爾·佩茲納Ariel Pezner

04 共識與前瞻

戴民漢：關于“行星邊界”的討論正在不斷深化，其內涵已不僅限于確保地球系統的安全，更涵蓋了其對人類的公正性。在您看來，我們應該如何界定地球系統的“安全且公正”的邊界？更為重要的是，誰應參與設定這些閾值？這僅僅是科學家的領域，還是應擴展為一個更廣泛的對話，將決策者、倫理學家以及弱勢群體代表都包括進來？我們如何確保定義“安全與公正”邊界的過程既具備科學可信度，又擁有民主合法性？

埃莉西亞·哈羅德-科利布（Ellycia Harrould-Kolieb）：從根本上說，行星邊界關乎維持地球系統的功能，維持類似全新世的條件被認為是在保護人類的“安全操作空間”。跨越這些邊界將把我們推出這個安全空間。然而，盡管這對人類整體而言或許成立，但將有許多人因此遭受苦難，并非每個人都是“安全”的。所以，維持行星邊界必須與保障安全運行空間內所有人的公正相結合。

為了實現一個公平公正的過渡，使我們能夠在行星邊界內生活，我們的供給系統必須進行根本性的重構。有些人認為，這可以在我們當前新自由主義資本主義及其變體的結構性范式內實現。然而，這種范式為了少數人的利益，允許了對人和自然的極端剝削。為了一個真正“安全且公正”的未來，我們需要徹底擺脫這種利潤驅動的模式，而不僅僅是對其進行“綠化”改良。用“幸福感”等指標來衡量國家表現，替代GDP，是這一進程中的一步；同樣，承認自然擁有生存和繁榮的權利，無論其能為人類提供何種利益，也是重要一步。這些努力正在全球扎根，并將幫助我們邁向一個“新常態(tài)”，在這種常態(tài)下，少數人的極端財富無需以剝削他人為代價。

范式轉變將需要重新定義“美好生活”的含義，包括終止無盡的消費循環(huán)和對財富的追求。我們需要推動社會轉變重心，從服務于最富有、最有特權的群體，轉向提升邊緣化和貧困群體的地位。若不糾正現有的結構性不平等，我們將無法為所有人確保一個安全且公正的未來。行星邊界框架讓我們理解了可以為安全未來而運作的空間范圍；但這個空間既可以通過公正的方式實現，也可以通過不公正的方式實現。為了使其對所有人都公正，我們需要共同決定，這就是我們想要的未來。為了實現它，我們需要建立能夠響應這一愿望的治理體系。我們同時需要明確前行的方向，為此，亟需構建兼具社會、政治和法律維度的愿景構想，以此勾勒出安全且公平的未來發(fā)展藍圖。

本文是NSR Forum文章Integrating the Ocean into the Planetary Boundaries Framework: Scientific Gaps and Pathways Forward的中文版本。

英文原版見：https://doi.org/10.1093/nsr/nwag159

• 作者簡介：
  
• 孟菲菲，中國廈門大學海洋與地球學院工程師；
  
• 樊京芳，中國北京師范大學系統科學學院教授。