面向提高非洲可持续发展目标效益的水-能-粮关系评价
文献类型：学位论文
| 作者 | Fabien Muhirwa |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 沈镭 |
| 关键词 | 水-能源-粮食 生态平衡 可持续发展目标 关联 共同生产 温室气体 非洲 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然资源学 |
| 英文摘要 | 该博士学位论文从支持非洲国家实现水、能源和粮食（WEF）安全的可持续发展目标的视角，探讨关联方法的紧迫性和潜力并摸清非洲各国是否运用了该关联方法。最近12年间，全球研究和政策实践已经证明了水、能源和粮食是相互依存并与生态系统（水、土壤和土地要素）存在相关性，并强调要以综合方式管理水、能源和粮食等资源。然而，非洲在实施水、能源和粮食关联方面仍存在较大的差距，对水、能源和粮食的生产、管理系统及其社会生态系统相互作用的理解和定量评价也比较有限，开展这些工作将有利于实现资源可持续利用和生态可持续性以及减缓水、能源和粮食等资源对气候变化的适应能力。为了弥补上述不足，本论文研究了非洲国家对水-能源-粮食关联方法的运用和理解程度，以及运用该方法评估需要考虑的各种因素、相互联系和潜力与挑战，这对于非洲国家实现可持续发展目标具有重大影响和应用价值。 总体上讲，本文首先介绍了关联方法研究的主题并进行了文献综述，然后通过七个不同的章节展开研究和提出主要结论，其中：第一章和第二章梳理了一些研究问题；第3章至第6章分别讨论了非洲开展水、能源和粮食关联评价概况、潜力和挑战；第7章是全文主要结论与建议。论文的主要研究内容包括在非洲背景下如何评估水、能源和粮食的关联关系，从关联视角如何量化水、能源和粮食的共同生产，如何识别温室气体排放和气候变化对水、能源和粮食生产与消费产生的挑战，如何评估实现联合国可持续发展目标中第2、第6和第7目标，因为这三项目标彼此之间以及与水、能源和粮食等安全存在明显的关联。 论文对非洲所有国家的评估采用了大量的文献综述、现有的全球数据库和国家统计报告、遥感数据以及水、能源和粮食等资源的基础数据，但有些情况也存在数据可用性的挑战。论文运用了许多定量与定性相结合的分析方法，包括系统评价和元分析的首选报告项目（PRISMA）方法、机器学习方法、结构方程建模、基于气候与土地的回归分析、生态足迹（EF）方法和Tapio解耦模型。 论文的主要创新点是充分吸收了现有关于水、能源和粮食三种资源管理的研究思想并构建了一种可行的综合分析方法，突出理解三种资源的生产并跟踪三种资源在温室气体排放中的相互依赖性及其相互关系的影响。从应用角度看，该研究还开发了一个创新性框架，可以快速地从定性到定量分析大量有关水-能源-粮食关联的出版物和政策制定者的相关项目报告，通过使用PRISMA和机器学习工具，捕捉不同利益相关者报告或出版物之间的想法异同。此外，该研究还为可持续发展目标中纳入水、能源和粮食关联关系的分析提供了一种新的评估工具，即水-能源-粮食-生态平衡（WEFEB）关联指数，它可以衡量水、能源和粮食的生产系统与其生态生物能力的平衡程度。研究表明，增加非洲水、能源和粮食等资源的可持续生产并减少温室气体排放和生态赤字的压力，仍有大量的工作要做，这对于实现非洲可持续发展目标至关重要。例如，第3章中，作为第一个研究问题，通过使用PRISMA和机器学习工具，为利益相关者特别是学者和政策制定者在非洲国家开展水-能源-粮食关联关系评价是一个初步尝试。 论文的主要研究结果如下： （1）非洲水、能源和粮食等资源部门的利益相关者，特别是政策制定者和学者，对水-能源-粮食关联关系及其背景的描述各不相同。非洲各国政府和政策制定者的许多意愿都与提高资源生产率相一致，而各种学术研究都侧重于促进社会学习、系统思维、开发分析工具和未来资源意识情景的能力建设。这些与水、能源和粮食关联研究的范围和属性一致，但该研究更侧重于基础、评估和应用知识，而如何操作非常有限，因为决策者和投资者非常需要了解如何将关联方法付诸于实践。 （2）计算结果表明，研究人员的项目目标背后的想法与政府机构的大型项目目标之间的耦合相似性很低，尤其是在这些项目中采用资源关联想法的感知水平仅为0.25。这表明，需要为科学界和政策制定者提供一个连续平台，帮助双方从业者加强相互了解，并在实施与他们的项目有关水、能源和粮食可持续发展目标方面展开合作。非洲各国提出或实施的具有水、能源和粮食关联概念的大型项目仅占项目总数的11%，而其余89%的项目在每个资源部门的优先事项方面有所不同，这可能需要三个部门管理之间加大权衡力度。 论文第3章对各种关联潜力进行了综述，分析了波恩会议提出的关联概念、项目分配和政策制定者对增加产量的需求，之后提出了第二个研究问题（第4章），重点反思水、能源和粮食生产中现有的研究差距。这里提到的水、能源和粮食联合生产是三个部门合作的概念，这意味着减少资源部门之间的权衡可能有助于决策者树立这样的理念，即一个部门已开发的项目应该想到如何为另一个部门生产做出贡献。 （3）研究表明，2000年至2020年间非洲各国几乎所有部门的水、能源和粮食生产的年均变化都增加了1.2个百分点，但近半数非洲国家仍然缺乏水、能源和粮食等资源。粮食部门对水和能源安全的贡献仍然很低，为9.6%；能源部门的努力也需要水资源安全和粮食安全的贡献，目前估计分别为9.5%和8.1%。主要原因是水、能源和粮食部门的共同生产或合作非常低，这可能导致水、能源和粮食等行业继续提高生产水平但生产方式不可持续，一个部门投入的增加将导致另一个部门的损失或权衡。 （4）水、能源和粮食生产普遍存在非替代性和非均衡性，这对于实现可持续发展目标以及水、能源与粮食安全的关联构成了长期的重大挑战。为此，本研究对水、能源和粮食等资源部门合作生产的分析是一个新的创新，有助于决策者知道随着需求的增加，他们需要在哪里为水、能源和粮食等资源的可持续生产下更大的功夫。 （5）为了进一步探讨不断调整水、能源和粮食关联关系并实现可持续发展目标第2、第6和第7个目标的问题，第5章进一步利用1990年至2017年的数据，分析讨论了温室气体排放对水、能源和粮食等资源生产和消费构成的挑战，利用Tapio解耦模型对这些资源需求进行了应用研究。研究结果表明，温室气体排放特别是通过污染正在影响许多非洲国家的水、能源和粮食资源的生产和管理系统，这也是上述第3章结果中讨论的影响水、能源和粮食生产的因素之一。总体看，一些非洲国家在减少温室气体对粮食生产的影响方面具有良好或极好的脱钩条件，但温室气体排放主要是对水和能源资源产生负面影响。非洲许多国家需要制定相关政策来防止温室气体排放、水和能源之间存在的耦合污染问题，特别是在北非国家以及尼日利亚和南非等国家，关键是要采取一些措施，例如，促使其温室气体排放脱钩、发挥森林固碳和可再生能源在温室气体排放中的作用。 （6）第6章进一步分析评估并量化了非洲国家在水、能源和粮食关联框架内已经或需要建立的地球边界或生态能力，以实现基于生态足迹分析的可持续发展目标。此外，该研究计算了16种不同的水、能源和粮食等资源活动，以了解其中哪些活动对社区的生态效益可能比其他活动更大，特别是在面临生态赤字高的国家。研究结果表明：尽管100%可获得与可持续发展目标相关的水、能源和粮食等资源，还有很多国家存在严重的不平衡和巨大的生态赤字。例如，北非国家、毛里求斯和南非等非洲富裕国家，它们在实现与水、能源和粮食相关的可持续发展目标方面的分值很高，从0.5到1不等，但在水、能源、粮食生态可持续性方面的平衡得分甚至为负值，分别从-8.8、-7.02、-6.5和-2.1不等。大多数非洲国家也是如此，说明如果按照目前的资源利用模式并实现联合国可持续发展目标，这些国家预计将继续遭受生态系统失衡的影响。 （7）本论文研究强调了许多友好且生态足迹较低的水、能源、粮食资源及其活动，它们与其国家生态生物能力相平衡。例如，保存在生态系统中水分可以维持其生态可持续性和生态系统安全。此外，使用水能和增加蔬菜及其他食物消费，比畜禽的食物消费和使用不可再生能源具有更大的生态效益。 （8）综合看，论文揭示了在非洲实施水、能源、粮食关联方面存在的挑战，在水、能源、粮食等部门资源管理的整合和合作、较少的合作生产以及考虑温室气体排放对非洲水、能源、粮食生产和经济增长的影响等方面研究初步取得了一些有限认识，预计温室气体排放将对非洲国家的水、能源和粮食资源的生产与消费、可持续发展目标和生态可持续性产生长期限制性影响。论文还讨论了政策含义和研究作用在水、能源、粮食等资源生产系统、资源分配和部门合作优先事项中的重要性，特别是有助于将研究成果转化为投资和合作的实践之中。 （9）社会生态系统相互作用问题也需要纳入未来的关联研究之中，如人口增长以及资源的物理稀缺和经济稀缺。需要充分挖掘一些生态系统服务潜力，并将其与其承载能力联系起来。无论经济结构、人口增长、气候变化问题，还是政策和管理不善、缺乏部门合作等其他影响，政策制定者应关注水、能源、粮食三个资源因素的协调增长模式需求。将三个部门的独立管理转变为三者相互关联、相互协同的有效管理，不仅在技术层面而且在政策执行、环境保护和人类福祉方面都将形成一个高效且有意义的关联系统。 |
| 语种 | 英语 |
| 页码 | 201 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199762]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | Fabien Muhirwa. 面向提高非洲可持续发展目标效益的水-能-粮关系评价[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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