1.5℃温控目标下我国避免碳陷阱、促进碳脱钩实践与展望

《巴黎协定》开启了全球气候治理的新进程,进一步明确了全球应对气候变化的紧迫性和目标要求。对中国来说,如何尽快推动经济增长和碳排放的脱钩,不仅是实现应对气候变化中长期目标战略的核心任务,更是保障经济社会可持续发展的必然要求。为此,基于1.5℃温控目标的背景,本文通过梳理近年来关于碳排放脱钩的理论和实践研究,从产业结构升级、技术创新和对外开放三个维度对促进碳脱钩的现实和困境进行总结和分析。同时,从加快产业结构调整、优化能源结构,加强技术创新、制度创新,完善生态环境体制,建立低碳能源体系等四个方面提出相应的政策建议,以促进区域绿色、高质量发展。

1.5℃温控目标下地球工程对中国气温影响的区域差异预估

随着全球气候变暖进一步加剧,《巴黎协定》制定的1. 5℃温控目标面临的挑战愈发严峻。采用BNU—ESM模式的地球工程(G4试验)和非地球工程(RCP4. 5)情景下的2010～2099年日值气温数据,对比分析了地球工程实施中(2020～2069年)、实施后(2070～2099年)和整个研究时段(2010～2099年)对中国气温的影响及其区域差异。结果表明:(1)地球工程的实施显著降低了中国年均气温,尤其是地球工程实施的2020～2069年,多数地区的降温幅度超过了0. 75℃,有效缓解了全球气候变暖,地球工程实施前后的对比表明地球工程能够使中国多数地区降低1. 5℃,地球工程有助于《巴黎协定》1. 5℃温控目标的实现;(2)地球工程的实施并未改变中国年均气温气候态和波动特征的空间分异格局,却改变了年均气温变化趋势的空间分异格局,地球工程的实施对中国北方地区年均气温波动特征的影响要高于南方地区;(3)地球工程实施的2020～2069年使得中国多数地区的年均气温趋势减少,减少幅度超过了0. 3℃/10 a,同时地球工程实施前后中国年均气温变化趋势差异明显;(4)地球工程实施结束后并未产生气温的报复性反弹,且对依赖于可预测气候周期的部门生产运营不造成根本性的影响。地球工程对气候影响的讨论,有助于人类科学认识应对气候变暖的多样性措施。

全球温控目标下我国工业碳减排路径选择与国际经验借鉴

全球温控目标下,我国已做出“双碳”承诺,为实现碳减排目标,工业企业面临着巨大的机会和挑战,即传统工业的转型和能源结构重构,工业企业新旧动能转换,以及通过多条路径实现绿色工业化,缩小与发达国家工业优势之间的差距。工业作为碳排放的重点行业,需要积极探索和实施高效碳减排路径,引导行业向绿色高效目标发展。本文概述了全球温控下我国工业碳排放的现状,分析了当下工业碳减排的三条主要路径,并结合发达国家经验提出了可靠建议以供行业参考。

全球温控目标下中国钢铁工业低碳转型路径

加快钢铁工业低碳转型发展研究,是落实全球应对气候变化目标及生态文明建设的重要途径。从降低需求、能效提升、创新工艺3方面分别剖析中国钢铁工业低碳转型实施路径,并基于2℃及1.5℃温控目标预测不同路径的减排贡献。研究认为,2℃温控情景下,降低需求、能效提升、创新工艺分别贡献减排潜力46%、21%、33%;1.5℃温控情景下,降低需求、能效提升、创新工艺分别贡献减排潜力34%、16%、50%。全球温控目标的实现,将对钢铁工业发展带来深远影响,须从政策目标、技术创新、市场化机制、支撑体系、发展模式等方面进一步努力。

《巴黎协定》温控目标下未来碳排放空间的准确估算问题辨析

为了应对工业化以来的全球增暖问题,《联合国气候变化框架公约》缔约方通过《巴黎协定》设定了"将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2℃以内,并努力将温度上升幅度限制在1.5℃以内"的目标。当前,全球平均表面温度相对工业革命前的升温已超过1℃,累积二氧化碳(CO_(2))排放达到2390 Gt。因此,要实现《巴黎协定》的1.5℃和2℃温控目标,需要准确估算未来剩余的碳排放空间。文章在概述地球系统碳循环与升温关系的基础上,对未来碳排放空间的估算方法进行评述,分析讨论了政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)和IPCC第五次评估报告(AR5)发布以来在碳排放空间估算方面的国际研究进展,探究了造成估算结果差异的原因并指出影响未来碳排放空间估算准确性的关键因素。最后,围绕未来碳排放空间的准确估算问题,提出了亟待加强的研究领域。文章可为科学界在温控目标下准确估算未来碳排放空间核算数据及未来的研究重点方向提供参考。

中国的挑战:全球温控目标从2℃到1.5℃的战略调整

本文基于中国能源—经济—环境系统集成模型(CE3METL),从排放路径、能源重构和经济影响3个维度对比分析和阐释了全球温控目标从2℃到1.5℃的战略调整对中国的长期影响和涵义,得到如下结论:(1)中等可能性的2℃目标下,中国的二氧化碳排放量将于2030年前达到峰值,峰值水平较照常情景下低20亿吨左右,而1.5℃目标则要求碳排放从当下开始急剧下降,且最早到2060年前后实现近零排放;(2)1.5℃温控目标要求2010~2100年的平均能源消费量降至2010年的65.1%,且负排放技术将成为能源重构的重要力量,到2100年,其供能份额可达44.5%~49%,但这是以'挤出'风能等其他非化石能源技术的发展空间来实现的;(3)对比2℃目标,1.5℃目标下的平均社会碳成本要高出约350元/吨,且2020年的水平将超过600元,这一门槛值较2℃目标至少提前了20年。对比中等概率下的2℃和1.5℃气候目标,后者的经济损失较前者高出近8%,而负排放技术可将同等目标下的平均经济损失最高降低69.3%。

1.5℃温控目标背景下地球工程对中国不同区域气温影响的预估研究

基于BNU-ESM模式的地球工程(G4实验)和非地球工程(RCP4.5)情景下的2010~2099年中国日值平均气温数据,采用多种数理统计方法,诊断地球工程实施对中国不同区域气温变化的影响。结果表明:(1)2010~2099年两种情景下中国不同区域的年平均气温均呈增加趋势。地球工程实施的2020~2069年,地球工程有效降低了中国不同区域年平均气温的增加趋势。(2)地球工程实施的2020~2069年,中国多数地区的年平均气温降温幅度超过了1.0℃,对《巴黎协定》制定的1.5℃温控目标的实现具有积极推动作用。且地球工程实施结束后的2070~2099年中国不同区域的气温并未出现报复性反弹。(3)2010~2099年两种情景下的中国不同区域年平均气温均发生了突变。地球工程的实施使得中国绝大多数地区的气温突变推迟了11~19 a。(4)基于交叉小波变换的中国不同区域年平均气温序列的高能量波谱区振荡表明,两种情景下的高频年均气温在1~4 a尺度上存在反位相关系,表明地球工程短期内改变了气温变化方向。基于小波相干的中国不同区域年平均气温序列的低能量波谱区振荡表明,地球工程并未从根本改变气温长期变化趋势。

多模型比较框架下中国天然气消费的中长期发展路径

作为相对高效清洁的低碳化石能源,天然气在碳中和背景下将面临更多的不确定性。重新审视天然气消费的中长期发展趋势,是认清天然气地位、保障天然气产业自身可持续发展的重要前提。为此,基于8个代表性的综合评估模型(CE3METL、DNE21+、IPAC、AIM/CGE、IMAGE、REMIND、WITCH、POLES)构建了多模型比较框架,探讨了不同气候政策情景下中国一次能源消费总量和天然气消费量的中长期演变趋势,并针对2030、2045和2060年等关键时间节点进行比较分析。研究结果显示:①除国家自主减排(NDC)情景外,大多数模型的预测结果都表明2060年中国的一次能源消费总量将低于2019年水平;②到2060年碳中和目标年,在NDC情景、2.0℃情景、1.5℃情景下天然气消费量的跨模型平均水平分别为6943×10^(8)m^(3)、4342×10^(8)m^(3)和2502×10^(8)m^(3);③1.5℃情景要求一次能源消费总量从2020年开始下降,意味着需要更快速的技术进步和更有效的“助推”政策组合;④在2.0℃温控目标下,2060年天然气在中国一次能源消费结构中约占13.6%,该比例在更为严格的1.5℃温控目标下则下降至9%。结论认为,多模型比较结果能够较为全面地呈现中国2020—2060年一次能源消费总量、天然气消费量及其在一次能源中占比的不同发展路径,可以为气候变化挑战下天然气产业的中长期政策和战略制定提供支撑。

IPCC第五次评估报告历史排放趋势和未来减缓情景相关核心结论解读分析

IPCC历次评估报告是国际社会和各国决策者制定相关政策的重要依据。2014年4月发布的第五次评估报告第三工作组报告中有关排放历史趋势和未来减缓情景的相关内容是历次评估报告的核心内容,对国际谈判中有关各主要缔约方定位、减排责任划分、国别分组以及未来全球和国别中长期减缓目标确定、全球排放空间分配等问题产生重要影响,也是各国确定低碳发展目标和制定相关政策的重要参考依据。在综述分析报告有关排放趋势,驱动因子,2℃温控目标下的排放空间、路径、成本、技术选择和减排责任分摊等关键结论的基础上,探讨了相关结论对国际气候谈判和国内低碳发展的可能影响和启示,以及如何在决策过程中正确、科学地理解和应用这些结论。

应对气候变化国际谈判现状与展望

为了应对气候变化愈加严峻的负面影响和更有效控制温室气体排放,《联合国气候变化框架公约》下的国际谈判进程中各方正致力于在2015年达成一个新的协议(简称2015协议),以推动2020年后的国际气候合作。自2011年德班大会之后,各缔约方围绕着新协议展开了密集的磋商和探讨,对新协议的目标、原则、框架和元素形成了一定的共识,但在弥补各国减排目标与2℃温升控制目标的差距、落实"共同但有区别的责任"原则、保障各国承诺的长期有效性、平衡推进减缓、适应、资金和技术支持等各个要素以及国家自主贡献等问题上仍有分歧,目前各方对达成2015协议有强烈的政治意愿,按期达成协议的前景比较乐观。应对气候变化国际合作和谈判是一个长期的过程,2015协议只是其中重要的里程碑之一。

统一框架下中国气候预估多模式集合策略对比

科学可靠的未来预估对气候变化适应和相关政策的制定具有重要意义.多模式集合是实现该目标的有效途径之一.但是,目前研究中鉴于关注的目标对象、时空尺度以及所用模式库的不同导致集合方案效果存在差异,不同方案间难以直接相互比较.因此本文构建了统一的框架来评估比较5种不同集合方案在中国区域的性能,具体集合方案为多模式集合平均(MME)、秩加权、可靠性集合平均、结合模式性能和独立性加权(ClimWIP)以及贝叶斯模型平均方案.同时分析了全球变暖1.5℃和2℃温控目标下(相对工业化前,1861~1900年),中国全域及7个分区的年平均温度和总降水量相对于当前(1995~2014年)的未来变化.结果表明:与MME相比,加权集合方案预估平均温度和总降水量中位数变化的一致性较好,且降低了不确定性,提高了信噪比(SNR).其中ClimWIP方案综合最优,其预估中国区域温度不确定性减幅达30%,总降水减幅约15%.不同区域和指数的预估可靠性不同,温度的可靠性大于降水.基于优选的ClimWIP方案的预估结果表明,全球变暖1.5℃和2℃下,相对于当前气候(1995~2014年),中国区域年平均温度增加约1.1℃和1.8℃,总降水增加约5.4%和11.2%.其中东北地区增温最强,增幅(集合样本中位数,括弧内为第10到90分位数区间,下同)达1.3(0.6~1.7)和2.0(1.4~2.6)℃,华北和西北次之.西南地区温度预估增幅较弱但最可靠.西北地区总降水量增加最大,全球变暖1.5℃和2℃下增幅为9.1%(–1.6~24.7%)和17.9%(0.5~36.4%),华北次之,西南地区总降水量变化不确定性大,信噪比最小.额外0.5℃增暖对中国气候产生显著影响,整个中国地区温度的增幅将超过全球平均值,总降水量也将进一步增加,其中西北增湿最强.