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实现1.5°C温控目标,对中国碳排放影响几何?

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撰文|唐自华(中国科学院地质与地球物理研究所)
 
责编|王冠丽
 
美国主办的领导人气候峰会刚刚落幕,这标志着美国重返气候变化多方合作轨道,也意味着气候变化成为中美合作重要舞台。
 
4月18日,中美在上海就气候危机举行会谈并共同发表声明。双方强调:中美致力于相互合作,并与其他国家一道解决气候危机。双方肯定了巴黎协定中的温升限制目标,到本世纪末,气温上升控制在2°C以内,努力限制在1.5°C以内。
 
2°C温控目标在2009年气候变化大会后成为全球共识,1.5°C温控目标在2015年气候变化大会之后成为新的热点。
 
然而,有研究表明1.5°C温控目标的经济成本至少是2°C温控目标的3倍(Hof et al., 2017)。但是关于1.5°C温控目标的研究远远不足。
 
去年,习近平主席在联合国大会上承诺 “二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。但是,对比几个主要经济体的碳排放历史曲线,可以清晰感受到中国承诺背后的压力。
 
1 中国碳排放绝对值大,减排压力前所未有
2000-2019年主要经济体CO2排放量(来源:CDIAC)
 
IPCC首次气候变化评估报告发布于1990年,该年成为参考节点。
 
英国是世界上最早完成工业化的国家,温室气体排放早在1979年就达到历史峰值。1990年后稳步降低,到2019年排放量仅为1990年的51%。4月20日,英国政府宣布2035年温室气体排放量将比1990年降低78%。
 
美国是历史累积碳排放第一大国,2005年温室气体排放达到峰值66亿吨后逐渐降低。4月22日,美国总统拜登宣布,到2030年,美国温室气体排放量减少到2005年的一半,并于2050年实现碳中和。
 
正是在2005年,中国温室气体排放量首次超越美国,并保持了长期增长势头,仅在2014-2016年间出现了每年2.4亿吨的微弱下降。2019年,我国温室气体排放量是1990年的4.8倍。
 
2018年发布的《中国实现全球1.5°C目标下的能源排放情景研究报告》显示,我国二氧化碳排放量需要在2020年后每年减少3.84亿吨二氧化碳当量。该报告要求的减排速度前所未有,有必要梳理中国的减排策略和经济后果。
 
2 实施1.5°C温控举措对中国碳排放量的影响
 
从1990年代中期开始,评价碳排放及其后果的有力工具之一就是综合评估模型。综合评估模型不但可以量化气候稳定的条件,评估国际气候协议的经济影响,还可以评价全球或区域范围内快速变革的可行性。从2013年开始,德国波茨坦气候影响研究所主持的ADVANCE项目开发了新一代先进综合评估模型,并应用改进后的模型探索巴黎协议后不同气候缓解政策备选方案(Luderer et al., 2018; Vrontisi et al., 2018)。整个模型运行持续三年,2016年12月结束,产生了海量数据,成为各国、各行业研究气候适应的重要数据库。
ADVANCE项目
 
近日,中国科学院大学段宏波团队从ADVANCE数据库中调取了6个综合评价模型的数据,进行了必需的比较和敏感性实验后,又整合3个中国研发的综合评价模型结果,建立多模型比较框架。在IPCC第5次评估报告推荐的1.5°C温控条件下,首次系统评估了巴黎协定温控目标下中国低碳转型路径问题(Duan et al., 2021)。
 
即使不加政策干预,模拟结果显示,2050年中国的碳排放将达到102亿到198亿吨。多数模型(下图不控制排放绿色区域中,除了黄色WITCH模型外,其余8个模型)显示,中国有望在2035-2040年间实现碳达峰。
不同场景中国二氧化碳排放总量的变化(绿色,不控制排放;紫色,1.5°C温控场景。来源:Duan et al., 2021)
 
如果实施1.5°C温控举措,中国2050年的碳排放量仅为19亿到23亿吨二氧化碳,约为不控制排放的五分之一。1.5°C温控举措将使中国碳排放2020年开始显著降低。并且2050年前后将实现近零甚至是负排放。非碳温室气体虽然份额较小,但减排不可或缺。为实现1.5°C温控目标,二氧化碳需要减排90%,甲烷需要减排70.6%,一氧化氮需要减排52.2%。
 
不同部门受减缓政策影响程度不同,工业首当其冲。实施1.5°C温控举措,到2030年电力部门的碳排放将降低65.6%。随着脱碳的深入,有可能实现近零甚至负排放。
 
政策干预的效果可以用碳强度来表示,碳强度是指单位终端利用能源的碳排放量。尽管碳强度的改善不是气候政策的直接目标,却是能源政策落实的有效途径。跨模型一致的结果显示,1.5°C温控目标需要碳强度降低60%。
 
实现1.5°C温控目标,很大程度上取决于可再生能源对化石燃料的替代。而电力行业长期以化石燃料为主,面临巨大减排压力。实施1.5°C温控举措,中国电力部门有望在2050年实现碳中和,各种低碳技术,如风能和太阳能,将快速增长。
 
不难发现,这些综合评估模型在降低初级能源消费总量、减排温室气体,以及发展负排放技术等方面有高度共识。以上模拟结果同时显示,中国2060年实现碳中和与1.5°C温控目标大体一致。全球1.5°C的温控目标要求,2050年中国化石能源消费总量降低73%,初级能源消费总量降低39%;二氧化碳排放量降低90%,甲烷降低70.6%,一氧化氮52.2%,碳强度降低至少60%;不但碳捕集和封存技术对实现温控目标意义重大,还应推广可再生能源开发利用,加快替代碳基燃料。
 
3 出口有关的碳排放对总量影响约15%
 
温室气体排放过程为人类提供了产品和服务,产品从原材料开采、制造、运输、分销、使用到最终废弃阶段所产生的温室气体排放量的集合为 “碳足迹”。
 
有研究显示(Hertwich & Peters, 2009),非洲国家人均碳足迹每年1吨二氧化碳,而卢森堡和美国人均每年约30吨二氧化碳。
 
既然如此,中国目前每年产生的超100亿吨温室气体排放中有多大比例是由产品出口导致的呢?对中国2012年的碳足迹测度表明(Yang et al., 2020),出口驱动的碳排放总量为14.66亿吨,占同年中国工业二氧化碳排放总量的14.6%。
 
4 减少碳排放是科学支撑下的全球合作
 
实现1.5°C温控目标,需要清晰的碳排放减缓和清洁能源发展目标。综合评价结果不但描绘了我国零碳或低碳情境下能源系统的结构演化,而且肯定了我国碳中和目标与巴黎协定中1.5°C的温控目标殊途同归——我国减排战略及政策制定具有突出的科学支撑。
 
全球协作、共同削减温室气体排放是实现巴黎协定1.5°C温控目标、减缓气候变化带来灾难损害的关键。
 
广泛适应行动的开展提高了温室气体减排全球合作的可能性。碳足迹精确测算不但为制定基于消费的减排政策提供参考,还将推动发达国家通过技术转移等手段降低自身碳足迹、通过区域合作实现协同减排。
 
参考资料:
 
Duan, H., et al., 2021. Assessing China’s efforts to pursue the 1.5 °C warming limit. Science 372: 378-385.
 
Hertwich, E.G., Peters, G.P., 2009. Carbon footprint of nations: A global, trade-linked analysis. Environmental Science & Technology 43, 6414-6420.
 
Hof, A.F., et al., 2017. Global and regional abatement costs of Nationally Determined Contributions (NDCs) and of enhanced action to levels well below 2 °C and 1.5 °C. Environmental Science & Policy 71, 30-40.
 
López, L.-A., Cadarso, M.-Á., Zafrilla, J., Arce, G., 2019. The carbon footprint of the U.S. multinationals’ foreign affiliates. Nature Communications 10, 1672.
 
Luderer, G., et al., 2018. Residual fossil CO2 emissions in 1.5–2 °C pathways. Nature Climate Change 8, 626-633.
 
Vrontisi, Z., et al., 2018. Enhancing global climate policy ambition towards a 1.5 °C stabilization: a short-term multi-model assessment. Environmental Research Letters 13, 044039.
 
Yang, Y., Qu, S., Cai, B., Liang, S., Wang, Z., Wang, J., Xu, M., 2020. Mapping global carbon footprint in China. Nature Communications 11, 2237.
 
中国煤控项目1.5度能源情景课题组, 2018. 中国实现全球1.5℃目标下的能源排放情景研究, 北京, p. 70.



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