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地球限度理论

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地球限度图案：橘色部分表示限度（9项中有5项）已遭跨越，绿色部分表示仍在安全范围内（迄2022年）。[1]

地球限度理论（英语：Planetary boundaries，或称行星限度理论）是种概念，强调人类行为对地球系统（英语：Earth system science）的冲击的限度，若超过该限度，自然环境将丧失正常的自我调节能力，现代人类所处的相对稳定的全新世将会结束。[2][3]跨越这类限度会为环境带来骤然巨变的风险。这个概念的框架是依据科学方式，证明人类行为——尤其是第一次工业革命以来所建立工业化社会的行为，已成为改变全球环境的主要驱动力。依据这个框架，“跨越一个或多个行星限度是有害，甚至灾难性的，因为跨越阈值的风险是引发地球上大陆（洲级）尺度，甚至是行星尺度的非线性及急剧的环境变化。”[2]

这个框架的规范前提（英语：Normativity）是人类在全新世相对稳定的气候和生态条件下蓬勃发展。只要不跨越这些地球系统限度，就表示人类社会可在“安全区”中存在。[3]此后，这个概念对国际机构（例如联合国可持续发展大会（英语：United Nations Conference on Sustainable Development）（简称UNCSD，或Earth Summit 2012）），以及各级政府、国际组织、民间社会和科学界间均发生影响。[4]框架中包含9个全球变化的过程。根据瑞典籍科学家约翰·洛克史托姆（英语：Johan Rockström）及其他人在2009年的说法，已有两个限度遭到跨越，而另一些限度则面临即将被跨越的风险。[5]

同一组科学家中的几位在2015年发布更新，引入新的作者和由新模型产生的分析。在这次更新中，显示已有4个限度遭到跨越：气候变化（全球暖化）、生物圈完整性丧失（生物多样性丧失及物种灭绝）、土地系统（英语：land systems）变化及生物地球化学循环（磷和氮循环）变化。[1]科学家们还把限度的名称中“生物多样性丧失”更改为“生物圈完整性变化”，以强调不仅是物种的数量，而是整个生物圈的功能对地球系统的稳定性都甚重要。同样的，“化学污染”限度被重命名为“新实体引入”，把会破坏地球系统的不同人造材料范围加以扩大。

根据现有文献，“新实体引入”在2022年已成为第5个被跨越的地球限度。[6]

限度框架概述和原理

地球限度框架的基本概念是让地球系统维持在全新世既有的复原力，这是人类追求长期社会和经济发展的先决条件。[7]这个框架有助于理解全球的可持续性，因为框架同时把全球性和长期性作为关注的焦点。[1]

框架描述维持“理想的全新世状态”所需的9个“地球生命支持系统”，并试图把人类在其中7个系统中造成的影响予以量化。[5]设定限度是为协助界定“人类发展的安全空间”，是种尽量减少人类对地球影响程度的改进做法。[7]

概念的框架是根据科学方式，证明人类行为——尤其是第一次工业革命以来所建立工业化社会的行为，已成为改变全球环境的主要驱动力。依据这个概念框架，“跨越一个或多个地球限度是有害的，甚至是灾难性的，因为跨越阈值的风险会引发地球上大陆洲级规模，到行星级规模的非线性及骤然的环境变化。”[7]框架包含9个全球变化。人类在2009年已跨越其中两项，而另一些则面临被跨越的危险。[5]后来的估计显示有3个限度——气候变化、生物多样性丧失和生物地球化学循环——可能已被跨越。

科学家们概述跨越限度何以会增加地球生物物理系统功能被破坏，甚至是崩溃的风险，而对人类福祉造成灾难。虽然他们强调概念有科学上的不确定性，但表示突破限度会“ 因跨越阈值而触发反馈，进而大幅降低返回安全水准的能力”。这些限度“仅为粗略，及初步的估计，包含有众多的不确定性和知识差距”，这些因素以复杂的方式相互作用，人们对其尚未充分了解。[7]

框架跳脱以往对解决成长限制（负面外部因素）所做的片面分析，转向估计人类发展的安全空间，为经常变动的治理和管理方法奠定基础。如要避免人类行为而引起的重大环境变化，那么这个框架就是为人类制定“在地球上的运作规则”。[1]

拟定框架的作者

这个框架是2009年由斯德哥尔摩恢复力科学中心（英语：Stockholm Resilience Centre）的约翰·洛克史托姆和当时在澳洲国立大学服务的威尔·斯特芬（英语：Will Steffen）（美国籍）领导的一组地球系统和环境科学家所发表。他们与另外26位世界顶尖学者合作，包括诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑、戈达德太空研究所气候科学家詹姆斯·汉森、海洋学家凯瑟琳·理查森（英语：Katherine Richardson Christensen）、地理学家戴安娜·利弗曼（英语：Diana Liverman）和德国总理首席气候顾问汉斯·约阿希姆·谢尔恩胡伯（英语：Hans Joachim Schellnhuber）。

大多数参与著作的科学家也都参与地球系统科学伙伴关系的战略制定，这个伙伴关系是未来地球计划（国际全球变化研究网络）的前身。这群人希望为广泛的科学界定义一个“人类安全的操作空间”，作为可持续发展的先决条件。

9个限度

阀值和临界点

科学家在2009年根据当时的科学理解，对提出的9个地球限度中的7个予以量化：

  1. 气候变化（大气中的CO2浓度<百万分之350和/或辐射强迫的最大变化为+1瓦特/米2（W/m2）；
  2. 海洋酸化（霰石在海水表层的平均饱和状态≥工业化前水准的80%）；
  3. 大气平流层臭氧消耗（大气中的O3总量与工业化前的290个多布森单位相比，减少低于5%）；
  4. 生物地质化学循环中氮循环（把工业和农业对N2的固氮作用限制在每年3,500万吨（Tg N/yr））和磷循环（每年流入海洋的磷不超过自然风化所造成的10倍）；
  5. 全球淡水使用（每年消耗的径流资源<4000立方千米）；
  6. 土地系统变化（无冰表面土地中作为耕地的面积<15%）；
  7. 生物圈完整性的侵蚀（生物多样性的年损失率小于每百万物种中有10种灭绝）。
  8. 化学污染（把新物质引入环境中）。

科学家对于框架中的一项并未设定全球量化数字，即：

  1. 空气污染

把各个限度予以量化，可观察它们在地球系统中相互作用的动态。而所设定的控制变量，是因为它们加总，可提供一种有效方法来跟踪人为原因所造成（从全新世以来）的变化。

对于地球的一些动态过程，历史数据已提供在相对稳定条件之中的明确阈值。例如在过去几个冰河时期里的冰期高峰时，大气中的二氧化碳浓度约为180-200ppm。在间冰期（包括在全新世之中），二氧化碳浓度在280ppm左右波动。要了解过去当大气中二氧化碳浓度超过350ppm时期气候条件，科学家们需要回顾大约300万年去找答案。根据古气候学记录中的天气、生态和生物地球化学变化，地球系统曾经历过跨越气候临界点，当控制变量（如二氧化碳）的一个非常小的增量会触发响应变量（全球变暖）的反馈，而触发一个更大，可能是灾难性的变化。

对于框架中的几个过程，很难找到单独偏离全新世阀值的条件。这是因为地球系统非常复杂，而科学证据仍是既片面又零散。但反过来，框架已确定许多地球系统阈值的规模，这些阈值会受到控制变量增加而产生的影响。[5]相关的例子有地球上悬浮微粒（气溶胶）浓度和淡水耗用的变化会影响到季风的模式。

地球限度（于2011年定义）[8]
地球系统过程 控制变量[7][9][1] 限度
2011所拟数字		 当前数字（即取得数字的当年） 当前数字是否已
超过2011年所拟限度？		 工业革命前
数字（推算）
1. 全球变暖 大气中二氧化碳（英语：Carbon dioxide in Earth's atmosphere）浓度 (ppm)[10]
参见：气候临界点
 350 412[11] 已跨越 280
或是:从第一次工业革命开始（约1750年）辐射强迫的变化 1.0 3.101[12] 已跨越 0
2. 生物多样性丧失 遗传多样性: 灭绝率的定义为每年每百万物种中灭绝的数目（E/MSY） 10 >100–1000 已跨越 0.1–1
功能多样性（英语：Functional diversity）: BII (Biodiversity Intactness Index(生物多样性完整指数)） 90-30% 尚未量化 100%
3. 生物地球化学循环 (a) 人为氮循环由大气中移除氮 (每年数百万公吨) 62 150[1] 已跨越 0
(b) 人为磷循环把磷引入海洋 (每年数百万公吨) 11 22[1] 已跨越 −1
4. 海洋酸化 全球表层海水碳化钙饱和度中数（以每秒弧度衡量） 2.75 2.90 尚未跨越 3.44
5. 土地利用 未受人为干扰的森林面积（百分比）[1] 全部森林的75%，包括85%的北方针叶林、50%的温带森林（英语：Temperate forest）和85%的热带雨林[1] 62[1] 已跨越 low
6. 水资源短缺 全球水资源（每年立方千米） 4000 不明 未知 415
7. 臭氧消耗 大气平流层中臭氧浓度 (以多布森单位衡量) 276 283 尚未跨越 290
8. 气溶胶 各地区大气中的悬浮微粒的浓度 尚未量化
9. 污染 毒性物质、塑料、内分泌干扰素、重金属和放射性污染物进入环境的数量 尚未量化 尚未量化 已跨越[6] 尚未量化

安全操作空间

框架为限度的控制变量提出一组数字范围。在范围之内应包含有可维持全新世动态的“安全操作空间”，如果地球系统发生变化，就可能把甚高的不确定性、难以预测的社会风险增加。 所谓“限度”的定义是这种范围的下限。如果持续的跨越，世界就会进一步跨入危险地带。[5]

在地球限度概念中所描述的人类“安全操作空间”很难恢复，即使以往发生过的生物物理变化得以缓解也一样，但社会和经济发展的主要范式似乎对人类活动引发的大规模环境灾难，所造成迫在眉睫的程度并不关心。[7][13]法律限制可用以控制人类活动，但有效性取决于制定和执行这些法律者的政治意愿。[14]

各限度之间的相互作用

森林地貌完整指数（0-10，指数高表示完整性高，颜色越深） 显示人类对世界幸存的森林产生的影响。[15]

了解地球系统，从根本上说是了解环境变化过程之间的相互作用。地球限度理论是根据地球系统的动态条件而定义，但关于不同限度之间如何相互关联，原本属于科学的讨论往往在哲学和分析上发生混淆。对基本概念和名词作更清晰的定义将有助于厘清。

框架之内的过程之间存在非常多的相互作用。[1][3]框架作者们建议，当这些相互作用在地球系统中产生稳定和不稳定的反馈，一方过程的越界会减少其他过程的安全操作空间，而非把他方安全操作空间扩大。[3]其中一个例子是如果淡水限度遭到破坏，土地利用的限度可能会“向下移动”（缩减），导致土地变得干旱，无法供农业使用。在区域间的层面，如果持续在亚马逊盆地进行森林砍伐，亚洲的水资源就会下降。这种原本基于全新世生物物理定义构建的相互作用，转变为以人类为中心的定义（对农业用地的需求）。虽然有概念上的移动，但对已知地球系统间越界相互作用会产生的影响而言，需要“在接近或越过任何单独的地球限度时，得格外小心。”[3]

另一个例子与珊瑚礁和海洋生态系统有关：研究人员在2009年发表报告，他们自1990年开始检查位于澳大利亚的大堡礁，其钙化在过去400年中以前所未有的速度下降（在短于20年的期间内已下降14%）。[16]作者们所得的证据显示，由于海水温度上升和海水中霰石的饱和度下降，让珊瑚礁难以蓄积碳酸钙。另有几种压力源，例如海中的营养物质增加和过度捕捞活动，让珊瑚礁的生态系统生长不佳。[17]海洋酸化对整个海洋生物的分布和丰度产生显著的影响，尤其是“对需要透过钙化作用，把生物碳酸钙构建为骨骼、外壳等的物种。温度升高、海面紫外线辐射水准增加以及海洋酸化都会对海洋生物群系造成压力，而这些压力的组合作用会大幅度导致海洋生物系统的丰富性和多样性受到干扰，大幅超出单一压力源作用所能造成的影响。”[18][19]

自2012年以来发表的新限度或扩张限度

美国教授史提夫·朗宁（英语：Steven Running）在2012年提出第10个限度，即所有陆生植物的年度净初级生产数量，当作一种容易确定的衡量标准，这种衡量把许多变量整合，可提供“有关生态系统健康的明确信号”。[20][21][22]

到2015年，有第二篇论文在《科学》杂志发表，以更新地球限度的概念。[1]更新的结论是当今的人类已超越4个限度：气候、生物多样性、土地利用和生物地球化学循环。 这篇论文强调9个限度间的相互作用，并将气候变化和生物多样完整性的丧失两项定为框架中具有重要性的“核心限度”，因为气候和生物圈的相互作用是科学定义中，地球系统条件的要素。[23]

到2017年，一些参与作者认为海洋系统在框架中的代表性不足。他们提议的补救措施是把海床纳入地球表面变化限度的一个组成部分。他们还写道，框架应考虑到“海水中垂直混合和洋流模式的变化”。[23]

随后关于地球限度的工作开始把这些阀值做地理区域层面中的联系。[24]

针对限度的辩论和进一步研究

参见：环境问题列表

气候变化

参见：全球暖化效应

在2018年所做的一项研究，对《巴黎协定》中规定把升温控制在不超过工业化前温度2摄氏度的做法是否足够而提出质疑。[24]科学家们提出一种可能性：即使把温室气体排放数量大幅减少，以把暖化程度限制在2度，由于全球暖化的自我强化反馈，超越“阈值”，直到气候系统在温室气候状态中稳定（参见温室与冰室气候（英语：Greenhouse and icehouse Earth）），导致世界部分地区不适合人类居住、海平面将上升高达60米（200英尺），而气温将升高4-5°C（7.2-9.0°F），高于在过去120万年间任何间冰期的水准。[25]

生物圈完整性的变化

参见：[[:生物多样性丧失]]、森林砍伐、昆虫种群减少（英语：Decline in insect populations）和全新世灭绝事件

根据生物学家克里斯蒂安·萨普的说法，“设定限度以表达物种随时间演进而消失的可能性，更清楚反映我们人类对地球未来生命具有的潜在影响。”[26]把生物灭绝率当作是生物多样性限度的唯一标准也受到批评。地球上的灭绝率在地球史上有过很大的变化，因此将其用作唯一的生物多样性变量，可能用处不大。[23]

氮与磷

美国生物地球化学家威廉·施莱辛格（英语：William Schlesinger）认为，等到我们接近建议的氮沉积和其他污染限度时，会让我们已达为时已晚的地步。他说，为磷提出的限度是不可持续的，这会让人类在不足200年的期间内耗尽地球上已知的磷储量。[27]

海洋化学家彼得·布鲁尔（Peter Brewer）[28]质疑“在没有认真计划如何达成这些限度要求的情况下，却创建一个环境限度列表，是否真的有用……它们可能成为另一种打击公民的工具。论及全球氮循环的破坏是一个明确的例子：如果没有人工化肥，今天地球上的大部分人都无法生存。这些伦理和经济问题如何与单纯设定限度的呼吁相匹配？……粮食是无可取代的。”[29]

磷峰值是个描述时间点的概念，届时全球磷的生产达到顶点。磷是地球上一种定量，而且数量有限的资源，由于其以非气态形式循环，除采矿以外，就没别的生产方式。[30]据有些研究人员称，地球的磷储量估计将在50至100年内完全耗尽，而磷的峰值将大约会在2030年达到。[31][32]

海洋酸化

表层海水酸度与气候变化限度有明显的关联，因为大气中二氧化碳的浓度也是海洋酸化限度的潜在控制变量。[9]

彼得·布鲁尔认为“海洋酸化除简单的pH值变化之外，还有其他影响，而这些也该设定限度。”[29]

土地系统改变

在全球的森林、湿地和其他植被地被转变为农业和其他的土地用途，对于淡水、碳和其他的循环均会产生影响，生物多样性也会因此减少。[9]在2015年，限度被定义为75%的森林完好无损，包括的是85%的北方针叶林、50%的温带森林和85%的热带雨林。但因为截至2015年只有62%的森林仍完好无损，限度已被跨越。[1]

为土地利用所设的限度，受到的批评如下：“在实际情况中，把土地利用变化的限度设定为15%是个不成熟的指导方针，而把作者群的整体科学主张淡化。相对的，作者可能该考虑设立一个关于土壤退化或土壤流失的限度。这将会是种更有效和更有用的陆地健康状况指标。”[33]

淡水

淡水循环是另一个受到气候变化显著影响的限度。[9]如果开采或抽取水资源的速度超过地球所能供给的，淡水就遭到过度开采。水污染和海水倒灌也会导致世界上大部分的地下水和湖泊淡水变成稀有的资源，而引起如与石油（石油峰值）类似的“峰值水”的辩论。[34][35]

水文学家大卫·莫尔（David Molden）[36]在2009年表示，在“增长的极限”的辩论中，地球限度是种受欢迎的新方法，但他表示，“限制全球用水量有其必要，但所建议的每年4,000立方千米的限度是个过于慷慨的数字。”[37]

绿水和蓝水

有项研究，其结论是“淡水使用”限度应重命名为“淡水变化 ”，淡水由“绿水”和“蓝水”组成。[38]“绿水是指陆地的降水、蒸发和土壤水分的变动。[38]而“蓝水”是地表水及地下水，储藏在河流、湖泊、含水层及水库之中。[39]缺水会对农业产生重大影响。[40][41]在针对气候变化测量和预测农业水资源短缺时，“绿水”和“蓝水”具有相关性。[40][41]

科学家在2022年4月提出，透过植物根区的土壤水分与全新世变异性的偏差来衡量，初步评估水循环中的“绿水”使用，极有可能已跨越限度。[38]

臭氧消耗

主条目：臭氧层空洞

平流层中的臭氧层可过滤来自太阳的紫外线辐射，让生物系统免受破坏。世界各国在《蒙特利尔议定书》之后，所共同采取的行动似乎已让地球维持在安全限度之内。[9]

1995年诺贝尔化学奖得主马里奥·莫利纳 说：“5%是个合理，可接受的臭氧消耗量限度，但这数字并不是个临界点”。[42]

大气内气溶胶

在全球，每年约有800,000人因受污染空气中的气溶胶颗粒影响而导致过早死亡。[43]把大气中的气溶胶含量纳入限度也很重要，但尚不清楚是否可制定出适当的安全阈值。[9]

新实体（化学污染）

参与斯德哥尔摩公约的国家，图表最后更新日期为2019年9月26日，绿色代表已经核准的国家，浅棕色代表尚未核准，或是非参与国。
主条目：化学废料

一些化学物质，如持久性有机污染物、重金属和放射性同位素，对生物有机体具有潜在不可逆转的累积和协同作用，会降低生育能力及导致永久性基因突变。海鸟和哺乳动物因摄入亚致死量，而造成数量大幅减少。这个限度看来很重要，但很难量化。[9][6][44]有人在2019年提出新实体也该包括转基因生物、农药，甚至是人工智能。[4]

目前已有一种贝氏推论模拟器，可用于模拟持久性有机污染物的影响，或可把化学污染的限度予以量化。[45]迄今已得到多氯联苯 (PCB) 的临界暴露水准，跨越后就会造成海洋哺乳动物大规模死亡，这数据被建议当作地球化学污染的限度。[46]

世界上目前至少有350,000种人造化学物质，包含来自“塑料、农药、工业化学品、消费品中的化学品、抗生素和其他药品”。它们大多会“对地球健康产生负面影响”。这些物质自1950年以来的产量已增加50倍，预计到2050年将另增加3倍。仅塑料一项就含有超过10,000种化学物质，并造成很大的问题。研究人员呼吁限制化学品生产并转向循环经济，即采用可重复使用和回收的产品。[47]

一组科学家在2022年1月得到结论，地球在化学污染的限度早已遭到跨越，地球系统的稳定性受到威胁。[48]这个结论是他们把一些新实体（包括塑料和危险物质）的生产和释放，在过去几十年如何快速增加，以及对于地球运作发生严重影响的文献整合后而得。[6]

2022年8月，有科学家得出结论，世界上可能有几个新的实体限度将会出现，其中包括含氟表面活性剂污染。他们说雨水中所含有的这些“持久有机污染物”的浓度普遍高于世界的安全指导水准。[49][50]现已有一些行动以限制和取代这些物质的使用。[49]

相关概念

地球完整性

地球完整性也称为“地球的生命支持系统”或“生态完整性”，需要维持，才能达成长期的可持续性。[51]:140这个概念源自其词根“生态完整性”，最初开发是用来描述亚全球生物多样性下降的状态。在此背景下，“完整性”是一种有关生态健康受到人类行为影响的思维。地球完整性的概念在几个分析层面中变得流行。例如，它也隐含在地球限度的概念中。[51]:141

一个专家小组在1998年把生态完整性定义如下：“当一个生态系统被认为能代表其所存在自然区域所具有的特征，包括当地物种和生物群落的组成和丰度、变化率和支持过程时，就表示它有完整性。用通俗的语言来表达：当生态系统的原生成分（植物、动物和其他生物）和过程（如生长和繁殖）维持完好无损时，生态系统就具有完整性。”[52]

现在似乎大家已有普遍共识，即地球完整性正以前所未见的方式受到影响，而迫切需要通过可持续发展目标之类经深思熟虑和完善的指导机制。从人类对环境造成的负面影响，以及预言我们正迅速接近全球气候临界点，可明显看出我们地球完整性已有衰退的迹象。[51]:142

《增长的极限》（1972）和盖亚理论

地球能承担人类活动带来影响的能力有其限度，这种想法已存在许久。地球限度框架承认在1972年发表的《增长的极限》研究报告，其中所提人类对地球的影响——世界人口、工业化、污染、粮食生产和资源枯竭呈指数型增长，已超越利用技术以增加资源的能力。[53]但随后这份报告被尤其是经济学家和商界人士广泛驳斥，[54]>批评者经常声称历史证明这些预测并不正确。[55]2008年，服务于联邦科学与工业研究组织 (简称CSIRO) 的格雷厄姆·特纳 (Graham Turner)[56]发表一篇“增长的极限与30年实际状况的比较”。[57]增长的极限理论受到广泛讨论，有对作者建模方法及其结论的批评者，[58][59]也有分析人士赞同报告所提社会并非生活在一个资源无限的世界中，以及自1970年代以来己有数据支持报告的调查结果所具的洞见。[60][61]这理论采用方法，探讨世界经济的社会技术动态如何把人类的机会限制，同时并引入崩溃的风险。相较之下，地球限度框架侧重于地球系统的生物物理动力学。[1]

联合国世界环境与发展委员会于1987年出版《我们共同的未来》。[62]这份报告试图重拾斯德哥尔摩会议的精神，目的是为在未来的政治讨论中把发展和环境的概念做联系。报告中引入著名的可持续发展的定义：

“任何符合现代需求的发展，不能损害未来世代发展符合他们需求所需的能力。”

——Brundtland Report 1987

对地球限度框架产生影响的另一个关键思想是盖亚假说。这是英国科学家詹姆斯·洛夫洛克和美国微生物学家琳·马古利斯在1970年代提出的概念——地球上所有生物及其无机环境已被整合成为一个单一的自我调节系统。[63]这个系统具有对扰动或偏差作出反应的能力，就像生物具有调节机制以适应环境变化（如温度）并维持体内平衡一样。但这种调节能力有其限度。例如，当生物曝露于低于或高于其适合生存的温度时，如果它的调节机制无法进行必要的调整，就会死亡。同样的，地球可能无法对关键参数的大偏差做出反应。[1]在洛夫洛克的另一本著作《盖亚的复仇（英语：The Revenge of Gaia）》中，他提出地球的热带雨林和生物多样性受到破坏，加上人类温室气体排放增加而导致的全球变暖，可能会把地球系统中的反馈从能自我调节达到平衡，转变为极端 （强化）式的反馈循环。

人类世

主条目：人类世
已有科学证据显示我们正在跨越一个限度，而人类文明在过去一万年是在这个限度之内安全存在。有越来越多的证据表明人类产生的压力已开始超过地球具备的缓冲能力。现在的人类是全球变化中最重要的驱动力，推动地球进入一个新的地质时代，即人类世。我们不再能排除人类的集体行动会触发临界点的可能性，冒着对人类社区和生态系统造成突然和不可逆转的风险。
– 斯德哥尔摩备忘录 & 2011年

科学家们已经确认地球已进入一个新的时代，即人类世。[64] In the Anthropocene, humans have become the main agents of not only change to the Earth System[65]人类在这个时代不仅是改变地球系统的主要推动者，[66]也是破坏地球系统的驱动因素，[66]把地球系统的弹性和恢复能力破坏掉，最终会威胁到地球适居性。人类世之前的地质时代是全新世，始于大约一万年前。现在正处于间冰期，是地球环境相对稳定的时期。在全新世期间有自然环境波动发生，但关键的大气和生物地球化学参数均保维持在相对狭窄的变动范围内。[67]这种稳定性让全世界的社会蓬勃发展，农业兴起、大规模定居点随后出现，并建构复杂的贸易网络。[68]

根据洛克史托姆等科学家的说法，人类“现在已经变得非常依赖这些过往投资来维持已有的生活方式，以及如何围绕它们来组织社会、技术和经济，因此我们必须采用全新世时的地球系统限度范围，作为理想状态的科学参考点。”[7]

由于人类活动，对维持地球系统弹性很重要的各种生物物理过程也在发生巨大而快速的变化。[69]例如自从人类世出现开始，物种的灭绝的速度增加100倍以上，[70]人类已是改变全球河流流量[71]以及陆地表面水汽蒸发流量的驱动力。[72]人类活动对地球系统过程的持续干扰，如再进一步的施加压力，就有破坏稳定的可能，而导致地球系统做出非线性、突然、大规模或不可逆转的环境变化，其规模是整块大陆式，甚至可把整个地球包含在内。[1]

对框架整体的接纳与辩论

“总之，地球限度是个非常重要的概念，现在应该讨论各种限度之间的关联，以及它们与其他概念（例如“增长的极限”）的关联。重要的是，这一新颖的概念突显地球系统的非线性或突然变化，有达到阈值或临界点的风险。因此有助于人类社会间达成协议，来有效应对已成为全球环境的共同威胁，如气候变化。 ”
– 诺贝尔化学奖得主马里奥·莫利纳[42]

洛克史托姆等科学家在2009年撰写的报告[3]已提交给在阿姆斯特丹举行的罗马俱乐部大会。[73]这份报告的编辑摘要被整理为一篇特色文章，发表在2009年的《自然》杂志[2]特刊中，同时邀请诺贝尔奖得主和生物学家克里斯蒂安·萨普等知名学者发表批评性的文章。[42]

发展研究学者一直对框架的各个方面，以及采用后可能对南方世界（英语：Golbal south）施加的限制等予以批评。为地球上一定比例的剩余森林提供保护的提议，可被看作是对欧洲等国家的奖励，这些国家已从枯竭森林和土地，将之转为农业用途后而获得经济利益。相较之下，尚未实现工业化的国家，虽然在破坏全球环境方面尚有较小的贡献，却被要求做出牺牲。[23]

生物地球化学家威廉·施莱辛格质疑设定阈值，对于已发生的污染是否是个好主意。他认为等到我们接近某个设定的限度时，可能已到为时已晚的地步。“因为根据阈值做管理是易于执行，而成为具有吸引力的做法，但会容许有害、缓慢和扩散的退化几乎无止境的持续。”[27]

后续发展

“安全公正的空间”甜甜圈

甜甜圈 (经济模型)图示。

本节摘自甜甜圈 (经济模型)。

甜甜圈（经济模型）是个描述可持续发展的视觉框架——形状如甜甜圈或救生圈——把地球限度的概念与社会边界的互补概念相结合。[74]这个名称来自图表的形状，即模型中间圆形的孔描绘的是无法获得基本人权（医疗卫生、教育、社会公平等）的人口比例，而图形外围的一层则代表生命所依赖的生态极限（地球限度），不可跨越。[75]这个图表由牛津大学经济学家凯特·拉沃斯（英语：Kate Raworth）在她2012年乐施会中发表名为《人类安全和公正的空间》（A Safe and Just Space for Humanity）的论文所揭示，然后在她2017年的著作《甜甜圈经济学：像21世纪经济学家一样思考的7种方法（英语：Doughnut Economics: Seven Ways to Think Like a 21st-Century Economist）》和论文中再做详细的阐述。[76]

凯特·拉沃斯提出这个框架的目的是借由不超过地球生态上限的情况下而能满足人们需求的程度，以衡量经济的表现。[77]这个新模型的主要目标是重新定义经济问题，并设定新目标。在此模型中，当12个社会基础全部都能满足，而没有超过9个生态上限中的任一个时，经济就被认为达到繁荣（英语：prosperity）的境界。这境界存于生态上限（Ecological ceiling）和社会基础（Social foundation）两个环状之间，凯特·拉沃斯认为此处是人类安全和公正的空间。

国家环境足迹

有几项研究依据地球限度来评估各国的环境足迹：瑞典、[78]瑞士、[79] 荷兰、[80][[欧洲联盟|欧盟}}、[81]印度、[82][83]许多参与一带一路倡议的国家[84]以及世界上最重要的经济体。[85][86]虽然对于各国所应用的指标和分配方法并不相同，但有一个趋同的结果，即较富裕国家的使用资源方式，如果外推到全世界的人口，则无法与地球限度相容。

与农业和食品消费有关的限度

图示，显示地球限度与农业及营养物质之间的关系。[87]

全球与农业和营养相关的人类活动导致9个限度中已有4个被跨越。流入水生和陆地生态系统的过剩养分（氮和磷）最为重要，其次是过度的土地系统变化和生物多样性丧失。而在生物多样性丧失之中的磷循环和土地系统变化，跨越的情况尚不确定，显示的是风险增加（图中黄色圆圈），与农业相关的氮循环限度被跨越的程度已超过200%，显示的是高风险（图中红色圆圈）。所谓营养，包括有食品加工和贸易，以及食品消费（家庭烹饪和食飨）。与消费相关的淡水使用、大气气溶胶浓度（空气污染）和平流层中臭氧消耗产生的影响，尚未做全球量化以与限度做比较。[87]

个人和集体容许配额

基于一般生态限制框架所做广泛描述的建议解决方法包括（可转让的）个人碳配额（personal carbon trading）和“经过立法的”国家温室气体排放限制。[88]消费者将在（集体）范围内做知情的自由选择。[89]

国际政策层面的采用

联合国

2012年3月16日，联合国当时的秘书长潘基文在联合国大会非正式全体会议上，介绍其全球可持续发展问题高级小组（High Level Panel on Global Sustainability）准备的报告要点时，认可地球限度的概念。[90]潘基文表示：“这个小组的愿景是消除贫困和减少不平等，让增长具有包容性，生产和消费更具可持续性，在应对气候变化之时，也尊重其他各种限度。”[91]这一概念被纳入于2012年6月20日至22日在里约热内卢召开的联合国可持续发展大会结论中的“零草案”之内。[92]但有关采用这个概念的文字随后从会议的记录撤回，“部分原因是一些较贫穷的国家担心采用这个概念会导致它们的减少贫穷和经济发展活动遭到搁置。观察人士说，也是因为这个想法太新才无法受到正式采用，需要经历挑战、风化和反复试验，确定其稳健性，然后才有机会在国际谈判中获得认可。”[93]

2011年，联合国全球可持续发展高级小组在其第二次会议上将地球限度的概念纳入其框架，并指出目标是：“消除贫困和减少不平等，实现包容性增长，让生产和消费更具可持续性，同时能应对气候变化，并尊重其他地球限度的规范。”[94]

在程序中的其他方面，小组成员对地球限度概念在政治上的有效性持保留态度：“这种限度仍然是个发展中的概念，应谨慎使用 [...]地球限度概念会引起分歧，因为它会被视为“北方世界”的工具，告诉“南方世界”不要仿效富国所走的资源密集型和环境破坏性的道路……这种语言对大多数发展中国家而言属无法接受，因为它们担心强调限度，等于让穷国的发展嘎然而止。”[95]

但这一概念经常出现在联合国的议程，[96]和联合国每日新闻（UN Daily News）之中。例如联合国环境署(UNEP) 执行主任雅勤·斯泰诺（英语：Achim Steiner）指出，农业的挑战是“在不将人类足迹跨越到限度之外，又能养活不断增长的全球人口。”[97]UNEP的2010年年报中也重述洛克史托姆的信息，在概念上将其与生态系统管理（英语：ecosystem management）和可持续环境治理指标（英语：Sustainable Governance Indicators）作联系。[98]

小组在其2012年标题为“有韧性的人，有韧性的星球：值得选择的未来”的报告中呼吁全球勇敢尽力，“包括发起重大的全球性科学倡议，以加强科学与政策之间的联系。我们必须把科学家所提的地球限度、环境阈值和临界点透过科学手段来定义。”[99]

欧盟委员会

地球限度的概念也在欧盟委员会的议程使用，[100][101]并在欧洲环境署综合报告《欧洲环境——状态和展望2010》中被提及。[102]

参见

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资料来源

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外部链接

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