nature sustainability Modelling human–natural systems interactions with implications for twenty-first-century warming.pdf
这份研究探讨了在应对气候变化时，人类-自然系统相互作用的重要性，并开发了一个集成的社会-能源-生态-气候（ISEEC）模型。该模型着重于全球变暖和人类社会行动（如去碳化能源使用和扩大碳提取）之间的反馈。
**ISEEC 模型框架**
ISEEC模型由自然系统模型（NSM）和社会系统模型（SSM）两部分组成，通过CO₂排放和升温相互耦合。NSM模拟气候系统和碳循环的反馈，而SSM则模拟社会对能源需求和CO₂排放的反应，受GDP、能源强度、能源结构和碳提取等因素影响。
**关键的人类-自然相互作用**
该模型重点关注气候变化中的四个关键的人类-自然相互作用：
1. **能源强度的降低**: 由于社会对气候风险的反应，能源效率的提高。
2. **能源的去碳化**: 通过从化石燃料转向可再生能源，降低能源的碳排放强度。
3. **大气碳提取**: 包括生态系统管理、矿化作用、海洋藻类生产以及直接空气捕获技术。
4. **应对措施的时间尺度**: 模型中，社会对气候风险的反应，政策制定，新技术开发和扩散都依赖于不同的时间尺度。
**主要发现**
* **如果不迅速行动，升温将超过3°C**: 缺乏迅速的社会反应（特别是到2030年），将导致超过3°C的全球升温。
* **加速反应和投资的重要性**: 加快社会反应和技术扩散速度，并大幅增加对可再生能源和碳提取技术的投资，可以在2030年前将升温稳定在1.5°C以下。
* **社会反应的时间尺度**: 这些“响应时间”定义了人类系统的惯性，对减缓全球变暖的能力有很大影响。
* **2025年是关键的排放峰值时间**: 由于社会反应的时间滞后，化石燃料的排放量和CO₂排放量预计将在2025年左右达到峰值，但CO₂浓度要到2047年才会达到峰值。
* **模型验证与IAMs**: ISEEC模型能够重现历史数据和能源、CO₂排放、CO₂浓度和全球变暖的预测，并与其他综合评估模型（IAMs）的结果进行比较。
**对气候解决方案的启示**
1. **加速转型至零排放技术**: 强调了在制定和设计有效的气候解决方案时，需要充分考虑人类与自然系统之间的相互作用。
2. **紧急响应措施**: 为了将升温限制在1.5°C以内，需要采取紧急措施，包括改进能源基础设施、碳定价、确保清洁能源普及以及大规模的碳提取技术等。
3. **认识到社会和经济的约束**: 承认技术发展、能源效率、减碳和大气碳提取所面临的社会和经济约束，对于应对气候变化至关重要。
4. **强调时间尺度**: 该研究强调，在设计气候政策时，必须认识到在应对气候变化时，社会、政策和技术反应的时间延迟的重要性。
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