当前,气候变暖、极端天气频发、生物多样性下降、海陆生态系统退化等全球变化问题相互交织,呈现跨圈层、跨尺度、强耦合的复杂特征。
传统单一学科路径往往侧重局部环节的“诊断式”研究,难以在系统层面形成可落地、可验证的综合方案。
如何在保障发展与安全的前提下,推进绿色低碳转型、提升生态环境治理现代化水平,已成为各国共同面对的现实课题。
问题的凸显,既源于自然系统本身的长期演化,也与人类活动强度显著提升密切相关。
工业化与城市化加速带来能源结构、土地利用和资源消耗方式深刻变化,叠加产业链全球化、区域生态承载差异等因素,使得环境风险从局地扩展至区域乃至全球范围。
同时,科技创新链条中“科学认知—工程实现—制度支撑—社会协同”之间仍存在断点:科学研究成果转化为工程技术、进而形成治理工具和产业应用的路径有待进一步贯通,这在一定程度上制约了系统性治理能力提升。
在此背景下,天津大学成立国内首个地球系统工程研究中心,旨在以系统工程方法推动地球系统科学与工程技术的深度融合,探索从“认识地球”到“系统设计与审慎干预”的新路径。
中心由中国科学院院士、天津大学地球系统科学学院院长刘丛强担任首任主任,并设立由24名中外院士领衔的战略咨询专家委员会,为学科方向、关键技术路线和重大工程议题提供高层次咨询。
相关研讨活动还汇聚多所高校、中国科学院系统科研单位及企业代表,显示出产学研协同推进的明确导向。
从影响看,这一平台建设具有多重意义。
其一,在科学层面,有望推动研究范式由“分析还原”向“系统综合”加速转变,围绕地球系统关键过程与反馈机制,形成面向行星尺度挑战的交叉研究体系,提升对复杂耦合系统的预测能力与调控能力。
其二,在教育层面,将推动跨学科人才培养机制创新,探索具备系统思维、工程能力与全球责任意识的复合型人才培养路径,为未来绿色低碳与生态治理领域储备领军力量。
其三,在国家战略层面,面向碳达峰碳中和、美丽中国建设、生态文明体制机制完善等重大任务,中心可在监测评估、情景模拟、风险预警、工程化治理方案等方面提供科技支撑,促进从“末端治理”向“源头防控+系统优化”转变。
其四,在国际层面,通过链接全球知识网络、参与相关规则与标准讨论,有助于在全球环境治理议程中更好贡献中国方案与中国智慧。
围绕对策路径,业内普遍认为,地球系统工程研究需坚持“目标导向、问题牵引、协同攻关、审慎实施”的原则。
一是强化多学科协同,打通地球科学、环境科学、工程技术、管理与社会科学之间的壁垒,形成从机理研究到工程验证的完整链条。
二是聚焦关键技术与重大场景,围绕碳循环、水循环、生态修复、污染治理、极端事件风险等核心议题,构建可评估、可比较、可迭代的技术体系与解决方案。
三是完善产学研用协同机制,将基础研究、工程试验与产业应用有效衔接,提升成果转化效率,增强技术可推广性与经济可行性。
四是加强伦理与治理框架研究,在开展系统性设计与主动干预相关议题时,重视风险边界、评估机制与社会共识,推动科学审慎与制度创新相互支撑。
从前景判断看,随着我国“双碳”目标推进、绿色生产生活方式加快形成以及生态环境治理体系现代化水平持续提升,对系统化、工程化、可规模化的综合解决方案需求将不断扩大。
地球系统工程研究中心的成立,为探索“科学认知—工程技术—治理工具—产业应用”闭环提供了重要抓手。
未来,能否在若干关键领域形成可复制的示范项目、在国际学术与治理体系中提出具有影响力的中国主张、在人才培养上形成可推广的模式,将成为检验平台成效的关键指标。
与此同时,跨学科组织方式、数据与模型共享机制、重大工程评估制度等配套建设,也将决定其长期推动力与辐射面。
地球系统工程研究中心的成立,标志着我国在全球环境治理领域从被动应对转向主动塑造。
这一创新实践不仅关乎科学技术突破,更体现了对人类文明未来的深刻思考。
在“人类世”的十字路口,中国正以系统思维和全球视野,为地球可持续发展探索新路径,其经验与成果将为世界提供重要借鉴。