牛津科研热话题
低碳·减排·抗升温
春暖花开的四月，大家都喜闻乐见吧？不过，这篇文章里老师要说的此“暖”非彼“暖”：百年来人类活动造成的全球气候变化已经对生态、经济系统造成巨大影响，且情况还在不断恶化中。
“减排”、“净零”、“可持续”都是近些年世界范围的关键词，了解背后的科学，思考如何应对现状对于人类解决这个挑战至关重要，这也正是牛剑G5等一众顶尖高校研究人员努力许久的课题。近期有哪些新发现，科学家们是如何平衡人类活动与地球资源利用之间的关系，推动可持续发展这一目标实现的呢？跟老师一起来看看牛津大牛们目前都在忙些什么吧～
PART.01{气候变化会先牺牲哪些物种？}
本月，《科学》杂志发表牛津大学领导的一项新研究，表明了如何利用化石记录来更好地了解有哪些因素使动物更容易因气候变化而灭绝，可能有助于识别在当今人类驱动的气候变化中面临风险更大的物种。
历史上的气候变化（通常由火山活动导致的温室气体的自然变化引起）曾在地球生命历史上造成过无数物种的灭绝，但到目前为止，还不清楚气候变化的规模能够如何影响到灭绝风险。
这项新研究试图通过分析4.85亿年前海洋无脊椎动物（如海胆、蜗牛和贝类）的化石记录来回答这个问题。这类化石资源丰富且经过充分研究，有可能确定相应物种在何时、可能因什么而灭绝。
研究人员使用涵盖9200多个属类的超290000份化石记录，对可能影响灭绝的关键数据进行编组，包括以前没有深入研究过的性状（如温度），将这些特征信息与气候模拟数据相结合，开发出一个模型来了解在气候变化期间有哪些因素与灭绝风险关联紧密。
结果显示，气候变化是宏观进化时间尺度上对于灭绝风险预测的重要因素。牛津大学地球科学系Erin Saupe教授表示：“鉴于预测的气候变化来估计，全球生物多样性面临着悲惨的未来。我们的模型表明，生活在两极或热带温度小于15°C的物种会先面临灭绝风险。如果局部气候变化足够大，甚至会导致全球重大灭绝，使我们更接近第六次地球大规模灭绝。”
PART.02{碳抵消原则更新}
自2020年发布以来，数百个组织都在使用净零碳抵消指南。近期，牛津大学跨学科团队发布了更新版，强调了“牛津抵消原则”，呼吁对实际市场里的抵消实践进行纠正，概述了如何抵消才能帮助实现净零社会，并提到应支持开发创新方法，以实现净零。
牛津零碳能源研究所（NET ZERO）的合著者Nick Eyre教授说表示：“修订后，原则再一次强调了减少排放的重要性、减排的紧迫与扩大碳清除的必要性，这与全球协议一致。对于寻求达到净零标准的组织来说，应当优先注意在化石燃料的过渡中扩大对可再生能源的使用、提高能源效率。”
PART.03{英国二手车出口离岸排放}
前段时间，《自然气候变化》发表牛津人口健康中心人口科学部门研究员Saul Newman博士主导的一项研究，发现英国出口的二手车每英里产生的排放量比英国报废或在路上的二手车多出至少13-53%。
研究人员对2005年至2021年期间英国道路上所有6500万辆二手车进行强制性年度车辆检查（称为MOT测试），将出口车辆的污染和排放强度与英国报废销毁或正在驾驶的车辆进行了比较。
数据显示，出口车辆的二氧化碳和污染产生率要高得多：每公里产生的二氧化碳比报废汽车还多13%，比英国路上行驶的车多17%。出口车辆每加仑燃油效率也比报废车辆少了3.3英里。
Newman博士表示，因为境内车辆排放标准高，因此他们选择将车辆送到已经受气候变化影响严重的低收入国家。对中低收入国家的所有汽车出口中，有一半以上来自欧盟和英国，剩余的贸易都来自日本和美国。这些国家在自己国内保持高排放标准，但几乎所有接受他们车辆出口的国家都没有建立排放标准。
PART.04{全新经济模型方能满足能源转型}
《自然能源》专题评论邀请牛津大学新经济思维研究所和牛津史密斯学院在内的多名研究人员概述了公共政策、工业部门等使用传统经济建模战略的决策者目前正在面临的挑战。
学者们呼吁，需要从经济平衡的狭隘成本效益分析和建模思路转向动态模型，来匹配政府正在实际设计和实施的政策，例如中国的碳排放交易系统ETS、英国的海上风能拍卖和美国的《通胀削减法案》。
能源转型的发生速度将比人们意识到的还要快得多，因为可再生能源的成本远低于化石燃料。新经济思维研究所和牛津大学史密斯企业与环境学院的高级研究员Pete Barbrook-Johnson博士表示，全球政策对话已经发生了变化，对经济建模者提出了不同的要求。
牛津马丁学院复杂性系统科学教授Doyne Farmer则认为，传统经济建模者可能因能源转型而落后，应当开发一套基于不同原则的全新模型来解决问题，指导度过过渡期。
PART.05{气候变化会先牺牲哪些物种？}
近期，牛津大学公开自己的新研究：在分析了来自88个国家的8000余项政策后，研究小组揭示了新冠肺炎期间政府支出如何影响了全球气候适应能力和复原能力。团队发现，考虑到直接间接的影响，有近28%的新冠肺炎支出可能影响到了当下人类对气候的适应情况。
牛津大学史密斯企业与环境学院研究助理Alexandra Sadler解释说，政府强调在这次全球危机中“重建得更好”，研究却表明事实恰好相反，政府错过了在这方面进行有意义投资的机会。
《自然可持续性》日前发表了这项研究，十分精细地介绍了世界上有关气候适应和复原能力的融资分类方式，分析了从2020年3月至2021年12月新冠肺炎期间政府的相关投资情况，发现只有279-3340亿美元（占3万亿美元预计支出的9.7-11.1%）被分配用于适应当前或预期的气候变化影响，如备灾或绿色改造。文中进一步将缓解气候变化与适应气候变化的支出进行了比较，发现前者高出三倍。
通常有这么一个论调，认为更多投资关于如何适应气候变化其实意味着已经放弃了减排——但这其实是错误的。牛津大学弹性系统项目执行主任Nicola Ranger博士表示，研究强调政府在适应气候的支出上投入仍然太低了：“我们已经看到了气候变化在世界各地造成的极端天气带来的影响，现在迫切需要投资复原——同时减少排放，让这些影响不会继续恶化。”
PART.06{濒危动物个体表现出惊人的气候适应性}
《美国国家科学院刊》发表了一项由牛津大学领导的长达十年的研究，分享了对于使动物适应气候变化影响的机制的新见解。动物个体如何应对气候变化是种群能否延续的关键，随着环境变暖，许多物种正在改变分布范围。
比如欧洲的濒危海鸟巴利阿里海鸥（Puffinus mauretanicus），新研究表明该物种正在经历迁徙范围的快速转移，这种现象更多源于个体行为灵活性，而不是自然进化选择。
巴利阿里海鸥寿命长，但极度濒危，一般在地中海巴利阿里群岛的偏远角落繁衍生息，后迁徙到西班牙、法国和其他大西洋海岸区域度过夏天。近些年研究人员发现，这些鸟类一旦离开地中海就会越来越朝北迁徙。为了解释背后原因，他们观察比较了同一只鸟多年来的迁移轨迹变化，发现个别巴利阿里海鸥每年平均向北移动25公里。
牛津大学生物系和鸟类研究所研究员Joe Wynn表示：“我们发现，这些鸟类很可能正在跟随潜在海洋资源的变化而变化，主要因素是避暑地区的平均海面温度。”
不过，越向北迁移也就意味着它们必须在秋季提前飞回来。牛津大学生物系Tim Guilford教授补充说：“我们发现，个体在夏季越往北迁移，就越得加快返回，但这仍然影响到他们的归期，会更晚才能回到地中海。目前还不知道这种延迟会如何影响这类个体的繁殖或生存。”这些发现和进一步研究将有助于升级对于脆弱的候鸟物种所制定的保护战略。
PART.07{雄心壮志的碳循环塑料经济计划}
牛津大学“牛津马丁塑料未来计划”（ Oxford Martin Programme on the Future of Plastics）的研究人员在《自然》杂志上发表论文，概述了团队对于实现可持续的净零塑料经济的思考，包括如何巩固现状的技术、经济和政策模式。
目前，全球塑料每年产生超过1千兆吨的二氧化碳排放量，这与欧洲三大经济体（英国、德国和法国）总排放量相同。如果不加以控制，这些排放可能会上升到每年4-5千兆吨，并加剧其他形式的污染：大多数塑料废物只能被填埋或焚烧，由于管理不善进一步污染陆地和海洋生态系统。
研究人员给出了从目前直到2050年有关技术、法律和经济方面的干预措施，使人类社会尽快过渡到净零排放阶段，减少其他负面环境影响，提出了以四个目标为中心的未来愿景：
- 将未来的塑料需求减少一半，消除塑料材料及产品的过度使用。
- 改变塑料的生产制造方式，取代化石燃料作为碳氢化合物的来源，只使用可再生原材料，包括废生物质和二氧化碳等。
- 尽可能回收塑料，目标是达到95%的回收率。
- 将塑料制造、回收与可再生能源相结合，减少其他负面环境影响，包括添加剂等。
团队认为，需要在这四个目标领域采取一致行动，以确保遏制全球塑料系统对气候的影响，实现联合国可持续发展目标。
研究领头人，牛津大学化学系Charlotte Williams教授表示：“目前的全球塑料系统是完全不可持续的，需要大规模、快速地实施一系列非常大胆的措施来解决这个问题，要求联合性行动，特别是来自化学制造商的支持。”Williams教授的研究小组正在积极参与开发创新型解决方案以实现这一目标，其中重点是研究如何从丰富的可再生资源（如二氧化碳、生物质或工业废物）而非石化产品中制造塑料的技术。
PART.08{英国政府需尽快制定热复原战略}
由牛津大学研究团队牵头的一份新议会报告敦促英国政府尽快引入国家热复原战略，让英国为世界变暖的广泛影响做好准备。
牛津大学史密斯企业与环境学院的Radhika Khosla副教授和牛津马丁学院工程科学系的Nicole Miranda博士曾在环境审计委员会（EAC）的邀请下对“冷却未来”计划提出想法，强调了政策中如何抵御英国日益增长的热量和冷却计划的盲点。
草案被选中后，Khosla教授和Miranda博士担任该项目调查的专家顾问，帮助塑造调查范围并审查证据。全新的EAC报告强调了英国整体热复原力战略的迫切性，呼吁政府应当立刻采取行动。
研究发现，英国对于升温的炎热天气并“没有准备”，热量增加对健康、福祉和生产力构成严重挑战，其中包括：
- 脱水和中暑导致疾病或死亡的风险增加；
- 对冷却技术的需求增加，可能会导致高峰期的能源供应不足引发停电；
- 现有气候条件恶化引起居民生活质量下降，导致生产力损失；
- 对英国住房存量有严重影响，因为这些房屋未设计用于应对过热状况，甚至存在过热风险。
PART.09{修复食物体系能释放数万亿美元收益}
牛津大学和伦敦政治经济学院人员主导的一项新经济研究分析发现，改造全球粮食体系每年可以产生高达10万亿美元的收益。
该研究由来自粮食体系经济委员会（FSEC）的经济学家和科学家组成的国际小组完成，报告中提到的关键举措包括对具有破坏性和不可持续的食品征税；补贴农民使用可持续手段生产健康食品；投资新的农业技术——如遥感、现场传感器和市场准入应用程序等。这些能提高食品生产效率，同时减少排放。
Steven Lord博士
领导研究的Steven Lord博士来自牛津大学环境变化研究所，认为该分析展示了不同区域及全球经济在转变粮食体系方面所面临的机遇。
研究人员开发出一个独特的经济模型来量化人类粮食系统的隐藏成本，其中包括对气候变化、人类健康营养和自然资源的影响成本。随后，他们与Potsdam气候影响研究所（PIK）一起，将基于当前趋势的“一切照旧”模式与“食品体系转型”模式进行了比较，发现人类当前的粮食体系所破坏的价值比创造出的价值更多。
联合国粮食及农业组织（FAO）
联合国粮食及农业组织（FAO）去年发表的研究发现，2020年全球农业食品系统对环境、社会和健康成本造成的隐形影响远超过10万亿美元。
分析预测，若一切照旧，2050年世界局部地区将出现粮食不安全隐患，或将使6.4亿人口（包括1.21亿儿童）体重不足，同时导致全球肥胖症增加70%。另外，现有粮食系统将持续推动全球温室气体排放量，到本世纪末会直接导致2.7度的气温升高。此外，粮食生产越来越容易受到气候变化的影响，发生极端事件的可能性将急剧增加。
相比之下，转型后的粮食体系或许能够在2050年消除全球出现的营养不良状况，从与饮食相关的慢性疾病导致的过早死亡中挽救1.74亿人的生命。2040年，粮食系统可能达到净碳，有助于到本世纪末将全球变暖程度限制在1.5度以下，保护至少约14亿公顷的土地，几乎将农业的氮过剩减半，并扭转生物多样性的损失。此外，全球有4亿农场工人可以享受足够收入。
根据该模型，仅通过改变饮食就有经济机会：全球GDP平均每年能增加2%。重要的是，从低收入国家到高收入国家，所有收入群体都会受到经济刺激：低收入国家30年内平均增长12%，中等收入国家增长3.4%，高收入国家增长1.7%。
随着气候变化、生态环境保护、可持续性开发等领域日益受到关注，像地球科学、材料专业、环境工程、化学专业、生物工程等等这些专业的毕业生都能够在政府、企业、非营利组织等各种机构有广泛的职业发展机会。
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