根據(jù)美國1990年《全球變化研究法案》（GCRA），美國全球變化研究計劃（USGCRP）得以建立，由國會授權(quán)該計劃“協(xié)助國家和世界了解、評估、預(yù)測、以及應(yīng)對人為和自然過程引起的全球變化”（P.L.101-606）。該項目實施以來，對全球變化的科學(xué)認(rèn)識不斷增加，國家的信息需求產(chǎn)生了巨大變化。應(yīng)USGCRP的請求，美國國家科學(xué)院的美國全球變化研究計劃顧問委員會，通過多機(jī)構(gòu)規(guī)劃與協(xié)調(diào)，完成了本報告，對該項目在全球變化研究方面所取得的成就進(jìn)行簡要概述。

　　聯(lián)邦機(jī)構(gòu)對GCRA規(guī)定的響應(yīng)，為USGCRP帶來了兩大主要增值活動：（1）在參與全球變化研究的諸多聯(lián)邦機(jī)構(gòu)之間，進(jìn)行跨機(jī)構(gòu)全球變化研究活動的戰(zhàn)略規(guī)劃與協(xié)調(diào)；以及（2）高層次綜合全球變化研究的成果，并和決策者與美國公眾分享。USGCRP的這兩大主要活動——在全球變化研究分委員會、國家協(xié)調(diào)辦公室以及眾多跨部門工作組的共同指導(dǎo)下——已經(jīng)完善了各個獨立參與機(jī)構(gòu)的優(yōu)先項目安排，并在促進(jìn)科學(xué)能力、提高認(rèn)識、改進(jìn)應(yīng)用方面取得了很大進(jìn)步。

　　USGCRP的研究規(guī)劃與協(xié)調(diào)活動，最終推出幾期十年戰(zhàn)略計劃，最近的一期涵蓋2012－2021年。在該計劃戰(zhàn)略規(guī)劃指導(dǎo)下，全球變化研究取得的成就，被綜合整理到USGCRP計劃給國會的年度報告和各種評估報告中，包括定期的國家氣候評估報告，其核心焦點是觀察到的和預(yù)估到的全球變化對美國帶來的挑戰(zhàn)。戰(zhàn)略計劃和評估報告都是參與本計劃的13個機(jī)構(gòu)與部門共同協(xié)作的成果。該計劃還在國際合作中發(fā)揮了領(lǐng)導(dǎo)作用，包括參與合作研究計劃、開發(fā)全球觀測系統(tǒng)以及參與政府間評估活動。

　　通過跨部門與領(lǐng)軍專家開展合作及協(xié)作，自成立以來，USGCRP一直致力于推進(jìn)全球變化科學(xué)，提高全球環(huán)境變化如何對當(dāng)今社會以及未來社會產(chǎn)生影響的認(rèn)識。該計劃取得的這些進(jìn)展在大量現(xiàn)有文獻(xiàn)中以不同方式記錄下來，包括項目和參與機(jī)構(gòu)的各種產(chǎn)品、國家層面和國際方面的各項評估、國家科學(xué)院之前出版的各種報告，以及來自科學(xué)社區(qū)的許多報告。本報告精選了一批科學(xué)成就案例，這些成果是由USGCRP支持的多機(jī)構(gòu)共同協(xié)作完成的，包括：全球地球觀測系統(tǒng)的發(fā)展，地球系統(tǒng)建模能力的改進(jìn)以及對碳循環(huán)過程的理解。通過直接在USGCRP的評估，并通過對其成員單位及部門進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)過程，USGCRP項目始終起著領(lǐng)導(dǎo)作用，把對社會和社會動力學(xué)的理解帶入全球變化研究方面，盡管這方面的發(fā)展過程有時并不平衡。

　　這些努力以及其他許多方面，USGCRP項目為合作機(jī)構(gòu)提供了一個平臺，用于開展全球變化協(xié)作研究并共享信息。這樣做有助于向社會各層面的決策者提供信息，這種方式為國家層面提供了巨大的價值。除了上文提到的突出成就之外，本報告還包括一系列原理圖，展示了USGCRP項目在開展研究與應(yīng)用并由此提供價值時所發(fā)揮的重要作用。例如，USGCRP的活動指導(dǎo)農(nóng)民在使用肥料增產(chǎn)的同時保持環(huán)境質(zhì)量，指導(dǎo)社區(qū)官員、應(yīng)急管理人員和公民在發(fā)生酷熱事件時減少發(fā)病率和死亡率。

　　盡管在全球變化研究方面取得了一定進(jìn)展，USGCRP仍然并已經(jīng)面臨挑戰(zhàn)。該計劃是一個跨不同機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)組織，沒有權(quán)限管理個別機(jī)構(gòu)的任務(wù)或預(yù)算，這就限制了整個計劃的規(guī)劃與支持研究能力。此外，盡管之前已經(jīng)認(rèn)識到有必要把社會科學(xué)的研究整合到本計劃的全球變化研究組合之中，而且早先也提議過，但這一努力仍然存在障礙，比如缺乏持續(xù)資金和對數(shù)據(jù)資源的承諾，還需要積極地與參與機(jī)構(gòu)之外的大型環(huán)境社會科學(xué)團(tuán)體合作。

　　一系列重大成就標(biāo)志著USGCRP第一個25年所取得的貢獻(xiàn)。項目為觀察自然、建成環(huán)境以及記錄變化付出了前所未有的努力。同樣重要的是，在對全球變化了解及其建模能力方面取得了令人矚目的進(jìn)展。此外，科學(xué)知識對于決策者的支持也得到了顯著改善。在未來幾十年間，全球變化的影響將變得越來越顯著，本計劃需要擴(kuò)充知識基礎(chǔ)，探索在全球變化加速的情況下保護(hù)國家利益的有效選擇。本計劃應(yīng)當(dāng)在已取得成就的基礎(chǔ)上，通過維持、擴(kuò)展和協(xié)調(diào)地球系統(tǒng)觀測，維持在創(chuàng)新驅(qū)動和應(yīng)用激勵研究之間的平衡，來支持國家在地方、區(qū)域、國家及全球范圍內(nèi)的需求。本計劃能夠很好地完成這一任務(wù)。

第一章：引言

　　美國全球變化研究計劃（USGCRP）是美國為了解我們正在變化的星球以及這些變化對美國和世界人民的影響而付出努力中的主要貢獻(xiàn)。它是根據(jù)《全球變化研究法案》（GCRA）建立的跨機(jī)構(gòu)項目，旨在“協(xié)助國家和世界了解、評估、預(yù)測以及應(yīng)對人為因素和自然過程引起的全球變化”（P.L. 101-606）。

　　全球變化意味著地球環(huán)境的變化（包括在氣候、土地生產(chǎn)力、海洋或其他水資源、大氣化學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)等方面的改變），全球變化有可能改變地球維持生命的能力（NRC，2012a）。全球變化的過程包括氣候變異與變化，還包括生態(tài)系統(tǒng)的一些其他變化，會對自然資源供給、經(jīng)濟(jì)、人類福祉產(chǎn)生重大影響（NASEM，2016）。GCRA中定義的全球變化研究意味著研究、監(jiān)測、評估、預(yù)測以及信息管理活動，用來描述和了解：

• 調(diào)節(jié)整個地球系統(tǒng)的自然、化學(xué)及生物過程的相互作用；
• 地球為生命提供的獨特環(huán)境；
• 地球系統(tǒng)中正在發(fā)生的變化；
• 這些受人類活動影響產(chǎn)生的系統(tǒng)變化的途徑。

　　更好地了解正在發(fā)生的變化及其原因，將有助于公共及私營部門的決策者應(yīng)對正在發(fā)生的變化。比如，本計劃記錄了過去50年美國大部分地區(qū)大暴雨大幅增加的情況（見圖1）。這些強(qiáng)降水事件可以造成洪水泛濫、淹沒下水道以及那些設(shè)計時未具有應(yīng)對如此程度極端事件功能的道路等基礎(chǔ)設(shè)施。通過意識到這一趨勢，政府和企業(yè)可以設(shè)計出足夠應(yīng)對當(dāng)前和未來極端事件的設(shè)施。

圖1：此圖顯示，自1958－2012年間，美國大陸各地區(qū)在極端事件中暴雨降雨量增加的百分比。極端降雨事件（暴雨）被定義為所有日常事件中最嚴(yán)重的1%降雨過程。在美國東北、中西部地區(qū)、波多黎各、東南、大平原以及阿拉斯加地區(qū)極端降雨事件增加的趨勢大于自然變化的趨勢。在西南、夏威夷和西北地區(qū)極端降雨事件增加的趨勢小于自然變化的趨勢。

來源：Melillo等，2014。

　　自1990年建立以來，作為對人類影響――包括經(jīng)濟(jì)全球化、高速城市化以及溫室氣體排放增加等的回應(yīng)，盡管應(yīng)對全球變化的步伐在不斷加速，本計劃對全球環(huán)境變化的科學(xué)認(rèn)識做出了顯著貢獻(xiàn)。在這段時間里，有關(guān)變化的速率及原因的重大問題得到了解答。該計劃擴(kuò)展了研究范圍，以解決對人類和自然系統(tǒng)以及社會響應(yīng)的多種影響，并在為社會各層面決策者提供可行性信息方面――從家庭到全球范圍也包括當(dāng)?shù)亍⒅?、國家政府等的協(xié)作方面，進(jìn)行了重大投資。在綜合各機(jī)構(gòu)、辦公室提供的不同結(jié)果，為決策者和公眾提供相關(guān)的及時信息時，該計劃的協(xié)調(diào)功能發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

　　除了通過協(xié)同研究產(chǎn)生新的科學(xué)知識以外，USGCRP項目還利用這些信息，為國家?guī)砹艘幌盗欣?。本報告用一些案例對此價值鏈進(jìn)行了展示。其中一個案例是對碳、氮、磷以及其他關(guān)鍵元素的循環(huán)研究。除其他方面之外，這些循環(huán)研究的結(jié)果能夠指導(dǎo)農(nóng)民如何優(yōu)化使用化肥，在保持高產(chǎn)的同時，減少其投入成本，而且減少因化肥過量使用注入河流而對生態(tài)產(chǎn)生破壞（見圖2）。另一個案例是關(guān)于極端天氣和氣候事件發(fā)生的頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時間變化方面的認(rèn)知，這些知識能夠用來減少這些極端事件的人力與經(jīng)濟(jì)損失。關(guān)于氣候變異和氣候變化對水循環(huán)影響的研究，已促使干旱早期預(yù)警系統(tǒng)及其他輔助設(shè)備的發(fā)展應(yīng)用于實際決策成為可能（見圖4，原文第20頁）。還有一個案例是關(guān)于熱浪對人類健康影響的研究如何促使“國家綜合熱健康信息系統(tǒng)”誕生，諸如熱浪早期預(yù)警系統(tǒng)等決策支持工具降低了發(fā)病率和死亡率（Ebi等，2004；見圖5，原文第30頁）。

　　USGCRP為實現(xiàn)這些以及其他許多結(jié)果所做出的貢獻(xiàn)，在研究、開發(fā)及應(yīng)用全過程的不同階段展現(xiàn)出來，如圖2、4、5（圖4、5見原文）所示。USGCRP協(xié)調(diào)各機(jī)構(gòu)開展研究，以解決科學(xué)界和利益相關(guān)者所確定的關(guān)鍵問題。它在其報告和評估中綜合了我們從這項研究中所獲得的知識，將這些信息提供給決策人員。這些報告為各級決策者提供信息，同時支持資源開發(fā)以保護(hù)生命財產(chǎn)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)繁榮、提高環(huán)境質(zhì)量。這些互動將有助于指導(dǎo)新研究朝最有效的方向發(fā)展。

　　本報告強(qiáng)調(diào)了在過去四分之一世紀(jì)也就是USFCRP成立以來關(guān)于全球變化科學(xué)研究的成長，記載了本計劃通過其主要的整合規(guī)劃及協(xié)作、合成研究與實踐服務(wù)于決策制定者的功能，對于全球變化科學(xué)研究成長所付出的努力。本報告從委員會的任務(wù)與途徑開始，包括項目簡史。然后，該計劃的主要成就從兩個功能展開討論：（1）在參與全球變化研究的多家聯(lián)邦機(jī)構(gòu)間，開展全球變化研究活動的戰(zhàn)略規(guī)劃與協(xié)調(diào)；（2）對全球變化研究成果的高層次綜合，并將其與決策者和美國公眾分享。在結(jié)尾部分，本報告基于這些成就，對該計劃未來發(fā)展方向進(jìn)行了評論。（譯者按：結(jié)尾部分見本期第2篇戰(zhàn)略譯文）

歷史背景

　　在羅納德·里根總統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)的越來越多的跨部門活動與規(guī)劃期間，1990年，國會基于《全球變化研究法案》（GCRA，法案的全文見原文附錄A），正式建立了美國全球變化研究計劃（USGCRP）[1]。美國國會要求USGCRP以“協(xié)助國家和世界了解、評估、預(yù)測以及應(yīng)對人為因素和自然過程引起全球變化”為任務(wù)（P.L.101-606）。在組織行政與政治資源，應(yīng)對日益加劇的全球變化問題方面，這一創(chuàng)舉是一個里程碑式的成就。

　　USGCRP建于20世紀(jì)80年代聯(lián)邦政府各機(jī)構(gòu)與部門最初開始著手研究當(dāng)時新興的地球系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域的合作研究基礎(chǔ)之上。歷屆政府持續(xù)對USGCRP提供支持，總統(tǒng)行政辦公室從一開始就參與協(xié)調(diào)其活動，盡管其協(xié)調(diào)的行政結(jié)構(gòu)隨時間的推移而改變。在喬治·H.W.布什總統(tǒng)任期內(nèi)，該計劃由地球和環(huán)境科學(xué)委員會（CEES）協(xié)調(diào)。在威廉·克林頓總統(tǒng)的任期內(nèi)，作為一項更大的科技重組工作內(nèi)容之一，CEES被解散，在美國國家科學(xué)技術(shù)委員會（NSTC）下屬的子委員會中，重組為美國全球變化研究計劃。美國氣候變化科學(xué)計劃（CCSP）和氣候變化技術(shù)計劃是在喬治· W. 布什總統(tǒng)任期內(nèi)建立的；CCSP與布什總統(tǒng)于2001年建立的氣候變化研究倡議一起組合成立了USGCRP。在巴拉克·奧巴馬總統(tǒng)的任期內(nèi)，CCSP的工作持續(xù)以USGCRP向前推進(jìn)。今天，USGCRP包括13個機(jī)構(gòu)與部門（見欄1當(dāng)前參加單位）。

　　圖釋：

　　1、科學(xué)問題包括該領(lǐng)域科學(xué)界基本研究問題的案例。

　　2、USGCRP的研究與協(xié)調(diào)包括USGCRP研究與協(xié)調(diào)活動與機(jī)制案例。

　　a/b. 例如，在USGCRP向國會遞交的年度報告和戰(zhàn)略規(guī)劃中（比如，CCSP，2002，2008a；全球變化研究組委會，1996；USGCRP，2012a，2015），可以找到美國農(nóng)業(yè)部、國家海洋與大氣管理局、能源部、內(nèi)政部、環(huán)境保護(hù)署、國家航空航天局和國家科學(xué)基金會等部門開展的研究。

　　c. 更多部門間工作組的相關(guān)信息，請見鏈接：http://www.globalchange.gov/about/iwgs。另外，詳見本報告原文第22頁的示例3。

　　d. 美國生態(tài)學(xué)會（ESA）一份特殊開放獲取期刊《生態(tài)學(xué)與環(huán)境前沿》（英文名稱：Frontiers in Ecology and the Environment）中，關(guān)于北美陸地生態(tài)系統(tǒng)中生物溫室氣體的研究（2012），包括了得到碳循環(huán)跨部門研究組成員機(jī)構(gòu)及其他機(jī)構(gòu)資助的8篇論文（ESA，2012）。詳見Suddick與Davidson的論文（2012）。

　　e. 2013年，ESA的特殊開放獲取期刊《生態(tài)學(xué)與環(huán)境前沿》是第三次國家氣候評估（NCA3）生態(tài)系統(tǒng)一章小組（ESA，2013）的成果。

　　f. 2013年5月29日，由21個機(jī)構(gòu)和USGCRP代表組成的小組，在USGCRP辦公室召開了為期一天的會議，以改進(jìn)氮循環(huán)研究部門的協(xié)調(diào)，并確定跨部門合作機(jī)遇。

　　3、我們所學(xué)到的知識，見欄2，包括在研究與協(xié)調(diào)中的一些高層次成果。支持這些表述工作的引用信息可以參見原文中欄4的USGCRP綜合產(chǎn)品內(nèi)容。

　　4、USGCRP的綜合內(nèi)容包括由該計劃開展的評估案例，以及向決策者和公眾傳達(dá)的評估結(jié)果。

　　a. 國家綜合評估小組（2000，第72-88頁）；Karl等（2009，第74-88頁，149頁）；Melillo等（2014，第350-368頁）。

　　b. CCSP（2007）。

　　c. CCSP（2009）。

　　d. CCSP（2008e）。

　　5、如何使用這些結(jié)果，包括利用這些信息為國家提供利益的案例。

　　a. 參見Hong等（2007）。

　　b.密西西比河流域/海灣缺氧精準(zhǔn)生態(tài)保護(hù)倡議藍(lán)圖是一個工具，包含大量地理空間產(chǎn)品包括水質(zhì)層、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)層、地球物理層、魚和野生動物重點領(lǐng)域以及其他內(nèi)容。更多信息可訪問：http://tallgrassprairielcc.org/resource/mississippi-river-basingulf-hypoxia-initiative-precision-conservation-blueprint

　　6、USGCRP確定的研究優(yōu)先事項包括在USGCRP戰(zhàn)略規(guī)劃中重點強(qiáng)調(diào)的優(yōu)先領(lǐng)域案例（USGCRP，2012b）。

　　聯(lián)邦機(jī)構(gòu)對GCRA規(guī)定的響應(yīng)，為USGCRP帶來了兩大主要增值活動：（1）制定戰(zhàn)略規(guī)劃和協(xié)調(diào)在參與全球變化研究的諸多聯(lián)邦機(jī)構(gòu)之間，進(jìn)行全球變化研究活動與；以及（2）產(chǎn)生全球變化研究的高層次綜合成果，在決策者與美國公眾之間共享。以下關(guān)于本計劃所做貢獻(xiàn)的討論，圍繞這兩個主題進(jìn)行。我們主要利用回顧GCRA授權(quán)USGCRP開發(fā)的產(chǎn)品，特別是在13個機(jī)構(gòu)合作的戰(zhàn)略規(guī)劃與評估，以及向國會提交的題為《我們的變化星球》報告，該文件每年出版，強(qiáng)調(diào)最近取得的成就并提供相關(guān)的預(yù)算信息。

我們　　的任務(wù)

應(yīng)USGCRP的請求，委員會作為粗略審查撰寫了本報告，在該計劃任務(wù)與職責(zé)的背景下，確定USGCRP取得的最有效和最重要的科學(xué)研究成就，以及從這些成就中可以學(xué)到哪些關(guān)于該計劃未來發(fā)展的經(jīng)驗教訓(xùn)（委員會的全部任務(wù)描述見原文附錄B）。本報告并不是對該計劃的全面評估，相反，委員會針對那些不熟悉該計劃的人，以案例的方式來說明它對全球變化科學(xué)以及這些科學(xué)應(yīng)用方面，所做出的最有價值的貢獻(xiàn)。報告中提供的案例還說明了哪些機(jī)制對該計劃具有較好的效果，以及計劃在未來實施過程中還存在哪些挑戰(zhàn)。

　　為了撰寫這份報告，委員會審查了該計劃出版的許多文件（參見原文附錄C，提供了USGCRP擴(kuò)展產(chǎn)品清單），以及對該計劃各方面進(jìn)行評論的國家科學(xué)研究院發(fā)表的報告（參見原文附錄D，提供了相關(guān)報告清單）。委員會還就該計劃所取得的成就、阻礙進(jìn)步的壁壘，以及推動全球變化研究的機(jī)遇等方面，咨詢了少數(shù)對USGCRP有深入了解的科學(xué)家、分析人士和前政府官員。委員會從一個外聘咨詢機(jī)構(gòu)獲得了審查該計劃產(chǎn)品的研究支持。我們對在本報告致謝中列出的這些專家的貢獻(xiàn)，表示極大的肯定。在這一背景下，委員會利用其成員在全球變化科學(xué)與政策方面的廣泛專業(yè)知識，以及對USGCRP及其歷史的了解，自其成立以來，根據(jù)其使命及任務(wù)，選出了最重要的成就。

　　委員會采用GCRA法定框架的方式，在一項大型聯(lián)邦研究工作的活動與成果中選擇其中一小部分，便于非專業(yè)讀者能夠快速獲得該計劃的概述。GCRA（見原文附錄A）為USGCRP提供了授權(quán)和優(yōu)先事項，委員會選取一些案例來說明該計劃如何響應(yīng)這些職責(zé)。具體來說，本報告討論了該計劃如何進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃與協(xié)調(diào)，提供了與GCRA和戰(zhàn)略規(guī)劃相關(guān)研究要素所獲成就的案例，并描述了該計劃在評估知識狀態(tài)并將知識與決策者聯(lián)系起來等方面所付出的努力。

　　該計劃在其主要工作領(lǐng)域，以明智而富有成效的方式，橫跨GCRA的一些要素。本報告討論了跨越這些要素所取得的成就：（1）全球觀測系統(tǒng)，相對于研究要素1和2（§104(c)；參見欄2）以及信息管理需求（§104 d）；（2）地球系統(tǒng)建模，對應(yīng)于研究要素3和4（§104(c)）；以及（3）碳循環(huán)科學(xué)，提供了該計劃響應(yīng)研究要素5（§104(c)）的直接案例。這些案例也討論了該計劃國際與評估功能的交叉（分別見原文§102(e)和§106）。本報告的第4個案例，將人文維度整合到全球變化研究中，討論了隨著全球變化不斷發(fā)展和擴(kuò)大，向該計劃推薦的一個領(lǐng)域，有必要把全球變化人文維度納入國家研究組合中，并且該計劃在其后續(xù)的戰(zhàn)略規(guī)劃中對選定此領(lǐng)域進(jìn)行了認(rèn)可（§104(e)）。最后，本報告對該計劃的評估工作和評估進(jìn)展進(jìn)行了討論(§106)。

　　這些案例與上述圖表（圖2、4、5）（圖4、5見原文）一起，展示了一種不同形式的成就，這些成就是各政府機(jī)構(gòu)與部門通過該計劃的協(xié)調(diào)與領(lǐng)導(dǎo)取得的，同時也展示了該計劃如何不斷發(fā)展以滿足國家需求。展示該計劃的全部成就超出了向本委員會提出的任務(wù)范疇；因此，我們的選擇是為了展示成就，而不代表分析意義。

　　本報告展示了科學(xué)進(jìn)步的亮點，強(qiáng)調(diào)了獲得信息的價值，強(qiáng)調(diào)了USGCRP通過其規(guī)劃與協(xié)調(diào)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)在全球變化研究過程中所發(fā)揮的作用。像USGCRP這樣涉及那么廣泛領(lǐng)域的項目，本來還可以確定很多其他方面的成就案例，但在本報告中，委員會強(qiáng)調(diào)的是在過去25年里，該計劃在推動全球變化科學(xué)所發(fā)揮的作用中特別具有影響力和代表性的案例。

　　原文題目：Accomplishments of the U.S. Global Change Research Program

　　資料來源：http://www.nap.edu/24670

（黃銘瑞、王化編譯，殷永元審核）