背景：粮食系统是全球和局部尺度上行星边界越界的重要驱动因素。越来越多的证据表明，当多个行星边界同时被越界时，这种越界会放大其对地球系统过程的负面影响。因此，在局部尺度上审视全球边界越界至关重要。方法：本研究通过定义十个全球和八个局部边界指标，并使用全球环境综合

　　背景：粮食系统是全球和局部尺度上行星边界越界的重要驱动因素。越来越多的证据表明，当多个行星边界同时被越界时，这种越界会放大其对地球系统过程的负面影响。因此，在局部尺度上审视全球边界越界至关重要。方法：本研究通过定义十个全球和八个局部边界指标，并使用全球环境综合评估模型（IMAGE）框架进行模拟，评估了不同粮食系统转型（EL2）情景以及粮食系统转型与气候减缓联合（ELM）情景下，全球和局部尺度上的未来行星边界越界情况。结果：研究人员识别出各情景中局部边界越界的热点区域。针对粮食系统的政策（如饮食改变、生产率提高和减少一半粮食损失与浪费）有助于减少未来越界。饮食改变在土地系统变化（70%）和生物圈完整性（69%）领域带来最大降幅。聚焦农业生产率的政策改善了生物地球化学流（磷）领域（92%），而减缓措施推动了淡水变化（蓝水62%、绿水82%）、气候变化（67%）和气溶胶负荷（75%）领域的大部分改善。在全球尺度上，EL2和ELM情景之间不存在权衡，但在局部尺度上可能出现权衡，边界越界存在显著区域差异。在常规情景（BAU）下，具有六个或更多局部边界越界的网格单元占陆地总面积的6.1%，在EL2下为4.5%，在ELM下为3.1%，而历史参考期2020年为4.9%。解释：同时针对粮食系统和气候变化的政策可有效减少各情景下的边界越界，尽管多尺度方法有助于识别在全球尺度上被隐藏的区域权衡。

　　行星边界框架（Planetary Boundary Framework）定义了九个关键地球系统过程及其安全阈值，以维持人类的安全运行空间。已有评估显示，当前已有六个全球边界（生物圈完整性、气候变化、土地系统变化、淡水变化、生物地球化学流、新实体）被越界，且海洋酸化边界也已越界。粮食系统是这些越界的主要驱动因素之一，尤其是在全球和局部尺度上。当多个边界同时被越界时，其负面影响可能被放大，进一步缩小安全运行空间。然而，现有研究多聚焦于全球尺度或仅涵盖少数局部边界，缺乏一个统一的多尺度评估框架来同时考虑全球和局部越界，以及粮食系统转型与气候减缓政策之间的相互作用和潜在权衡。因此，开展这项研究旨在通过多尺度建模评估，揭示不同政策情景下未来行星边界越界的变化，并识别局部热点区域，为政策设计提供依据。该论文发表在《The Lancet Planetary Health》。

　　研究人员使用全球环境综合评估模型（IMAGE）框架，该框架整合了能源系统、农业、物质流和政策等多学科模型，能模拟人类发展与环境的相互作用。研究设定三个情景：常规情景（BAU，business-as-usual，基于SSP2社会经济路径和RCP7.0气候情景）、粮食系统转型情景（EL2，包括饮食转向行星健康饮食、生产率提升至SSP1水平、2050年减少一半粮食损失与浪费、以及高效农业管理）和联合缓解情景（ELM，在EL2基础上增加RCP2.6气候减缓政策，包括保护高碳生态系统和提高氮肥效率）。研究定义了十个全球边界指标（含生物圈完整性、气候变化、土地系统变化等）和八个局部边界指标（如生物圈完整性用平均物种丰度MSA，气候变化用湿球温度>

　　32°C的天数，淡水变化用土壤水分和径流相对于工业化前变幅的偏离等），并利用IMAGE在0.5°分辨率下模拟至2050年。此外，通过分解分析（饮食改变、生产率提升、损失浪费减少、气候减缓四类政策）量化各政策的贡献。

　　**行星边界**：2020年，八个行星边界域中有六个被越界。在BAU情景下，到2050年海洋酸化将额外被越界，多数边界越界加剧，仅消耗臭氧层物质和气溶胶负荷略有改善。粮食系统转型（EL2）可减少全球边界压力，但不足以使所有边界回到安全阈值内，其中生物地球化学流（氮和磷）改善最大。联合气候减缓（ELM）进一步缓解影响，使海洋酸化回到安全阈值内，气溶胶负荷和磷流接近安全阈值，但生物圈完整性、土地系统变化和氮流仍处于风险增加区，气候变化处于高风险区。

　　**局部边界越界分布**：2020年，局部边界越界在生物圈完整性和土地系统变化上集中在自然土地比例低的区域，气候变化（湿球温度）在赤道附近湿润地区（如亚马逊）突出，生物地球化学流（氮和磷）在农业密集或人口密集区（如南亚、东亚）常见，气溶胶负荷在人口密集工业区及土地系统变化剧烈区（如亚马逊、中非、印尼）高。

　　**彩神IIV登录首页越界总数**：2020年，6.41亿公顷（全球陆地4.9%）的网格有六个及以上局部边界越界。BAU下增至8亿公顷（6.1%），EL2降至5.89亿公顷（4.5%），ELM降至4.04亿公顷（3.1%）。越界热点集中在印度、中国，以及欧盟和美国部分地区。BAU下巴西和中非越界加剧（巴西因畜牧业增加氮磷污染，中非因湿球温度升高和生物质燃烧PM2.5增加）。EL2下，巴西、澳大利亚和新西兰等畜牧业密集区改善显著（土地恢复自然状态，改善生物圈完整性和土地系统变化），而东南亚和印度改善有限。

　　**各政策驱动因素的分解**：饮食改变对生物圈完整性（69%）和土地系统变化（70%）改善贡献最大，生产率提升对磷流（92%）改善贡献最大，气候减缓措施对淡水变化（蓝水62%、绿水82%）、气候变化（67%）和气溶胶负荷（75%）改善贡献最大。粮食系统转型政策（饮食、生产率、减少损失浪费）共同贡献了气候变化域的小幅改善，以及蓝水、绿水和气溶胶负荷的改善。ELM情景下，全球层面无权衡，但区域层面存在权衡，如澳大利亚北部生物能源扩张导致土地系统变化和生物圈完整性越界增加。

　　**讨论部分总结**：研究结果表明，粮食系统转型与气候减缓政策结合可大幅减少多重边界越界，但并非所有边界都能恢复至安全水平。饮食改变在畜牧业密集区（如巴西）最有效，与先前研究一致；生产率提升主要改善生物地球化学流，但需注意高效施肥可减少污染；减少粮食损失浪费贡献较小，但仍对公平性和可负担性重要。多尺度评估揭示了全球层面隐藏的区域权衡（如生物能源与土地保护冲突），强调了多尺度方法的重要性。研究局限性包括仅使用单一SSP2基线、未考虑边界间相互作用（可能低估越界影响）、局部边界指标与全球不完全一致（如气溶胶负荷采用健康标准而非地球系统过程），以及未纳入新实体和海洋酸化局部指标。未来研究可探索新型食品（如培养肉）的潜力，并分析贸易与健康收益。