基于甜甜圈模型视角的2016-2050年三种常规发展情景全球可持续性动态评估

本研究针对甜甜圈模型(SJOS)量化评估的空白，创新性地应用可持续性动态框架(SDF)，对三种常规发展(BAU)情景进行全球尺度分析。结果显示：中低BAU情景呈现微弱可持续性向不可持续性转变趋势，傅里叶分析首次定量揭示系统崩溃风险，为全球可持续发展决策提供重要预警。

　　

在全球可持续发展面临严峻挑战的背景下，甜甜圈模型(Safe and Just Operating Space, SJOS)作为新兴评估框架备受关注，但其量化评估始终存在方法论缺陷。传统方法如GDP指标、综合指数和集成评估模型(IAMs)存在明显局限：GDP忽视环境成本和社会不平等；综合指标易受构建者主观影响；IAMs则难以协调多尺度异质性。这些缺陷导致现有评估无法准确反映行星边界(PBs)与社会基础阈值(SFs)的动态平衡，严重制约了甜甜圈模型的实际应用价值。

为突破这一瓶颈，研究人员创新性地将可持续性动态框架(Sustainability Dynamics Framework, SDF)应用于甜甜圈模型评估。该研究选取Fanning等(2022)建立的全球尺度评估体系，包含6项生物物理边界指标和11项社会阈值指标，对2016-2050年间三种常规发展(Business-as-Usual, BAU)情景（高、中、低）进行系统分析。通过数学可持续性模型(MMS)量化环境状态(E)与人类需求(HNI)的动态关系，首次实现甜甜圈模型下可持续性水平(S(t))的精确计算，其值域界定为[-1.000,+1.000]。研究还创新性地引入傅里叶分析检测ΔS(t)的周期性特征，并通过地球系统分析理论解析N-A系统(自然-人类系统)的协同演化机制。

主要技术方法
研究采用多学科交叉方法：(1)基于SDF框架整合MMS、资本理论、地球系统分析和人类世方程四重理论；(2)运用Fanning等(2022)的全球评估数据集，包含气候变暖、生物多样性等6项PBs指标和营养、教育等11项SFs指标；(3)通过32年周期块的傅里叶变换分析ΔS(t)动态特征；(4)建立E-HNI-S动态关系模型，量化K_N(自然资本)与K_A(人类资本)的替代效应。

Levels and nature of S(t)
分析显示三种BAU情景均呈现可持续性退化趋势：低BAU情景从微弱可持续性(+0.175)恶化为弱不可持续性(-0.284)；高BAU情景从+0.135降至-0.064；中BAU情景保持微弱可持续性但趋势下行(+0.151→+0.115)。傅里叶分析发现低/高BAU情景的ΔS(t)呈现U型t-plot，首次定量指示社会性(低BAU)和环境性(高BAU)系统崩溃风险。

Broader context and implications
研究指出避免系统崩溃需三方面干预：(1)优化人口管理控制HNI增长；(2)重构可持续发展目标(SDGs)评估体系，当前SDGs过度侧重人类发展导致PBs持续超限；(3)重新定义可持续性概念框架，强调K_N与K_A的非替代性临界点。

Conclusions
该研究通过SDF框架首次实现甜甜圈模型的动态量化评估，揭示BAU发展路径下系统崩溃的早期预警信号。特别重要的是，中BAU情景虽保持微弱可持续性，但其持续下降趋势仍可能触发临界点。研究成果为全球可持续发展政策制定提供了基于定量分析的决策工具，证实维持SJOS需要严格控制人类系统对自然资本的攫取强度。论文发表于《Journal of Cleaner Production》，为环境管理与可持续政策研究领域提供了方法论创新案例。