全球2℃温升背景下青藏高原植被对气候变化的响应

《巴黎协定》提出全球暖化程度在21世纪末相对工业革命前控制在2℃以内的目标。青藏高原高寒植被对全球变暖非常敏感,在2℃温升这个边界增温条件下研究高原植被对气候变化的响应关系到高原生态安全问题,有重大现实意义。本文基于CMIP5多模式模拟预测结果研究了高原植被对2℃温升的响应,并探讨了高原植被对于气候因子变化的敏感性,得到主要结论如下:在全球2℃温升背景下,高原植被叶面积指数(Leaf Area Index, LAI)较历史参考期显著增加,高原变绿,其中高原中部LAI和植被碳存储增加最为显著,三江源是植被LAI增加较快的区域。增温后裸地面积迅速减少,植被覆盖率总体增加,大部分地区草地呈增加趋势,森林减少趋势变缓,说明在2℃温升期高原植被有所改善。在全球2℃温升背景下,高原植被覆盖率表现出对温度和降水率等气候因子更强的依赖性和敏感性,在增暖环境中,气温仍是影响高原植被生态系统变化的主控因子。

2℃温升情景下中国气象干旱特征变化

全球变暖造成区域降水模式与蒸散量的改变,从而导致干旱特征变化,分析未来气象干旱对气候变暖的响应特点可以为全球变暖背景下干旱的预防和应对提供决策依据。利用第六次国际耦合模式比较计划的18个气候模式数据计算了标准化降水蒸散指数,基于游程理论识别干旱事件并提取了历史基准期及全球2℃温升情景下中国的4个干旱特征指标(干旱频次、平均干旱历时、平均干旱强度和平均干旱峰值),进而分析了2℃温升情景下中国及其7个自然地区的气象干旱特征变化情况。结果表明:干旱频次在东部季风区呈南高北低的特点,平均干旱历时、平均干旱强度和平均干旱峰值呈西北高、东南低的特点。在2℃温升情景下,干旱频次、平均干旱历时、平均干旱强度和平均干旱峰值的全国均值分别为1.72次·a^(-1)、2.46个月、1.37和1.70,相比历史基准期分别增加了0.17次·a^(-1)、0.27个月、0.14和0.25。干旱频次、平均干旱强度和平均干旱峰值的均值在各地区均增加,平均干旱历时的均值仅在东北湿润半湿润温带地区表现为减小,4个干旱特征指标增加值最大的地区均为西北荒漠地区。

全球2℃温升碳约束下中国煤电搁浅资产研究

作为全球煤电装机规模最大且仍在扩张的国家,中国需要慎重评估兑现《巴黎协定》温室气体减排承诺带来的潜在煤电资产搁浅问题。研究运用“上下交互”的碳锁定曲线模型,识别不同产能扩张情景下(无新增、新增200、300和400 GW)的搁浅煤电机组。首先,从“自上而下”角度匡算中国煤电行业2℃温升目标下的碳配额。然后,从“自下而上”角度,根据高精度的燃煤电站信息核算煤电累积CO2排放量。最后基于“上下交互”模式筛选出搁浅燃煤电站,在此基础上运用现金流量法估算其潜在的搁浅价值,并对其关键因素进行敏感性分析。结果表明,在无新增情景下,煤电搁浅资产规模约为0.38万亿元;若继续增加200~400 GW煤电装机,则搁浅价值将较无新增情景增加3.7~8.2倍。因此,建议“十四五”期间应树立煤电规模峰值意识,严控煤电新增产能,避免错过最佳减排时机。

1.5℃与2℃温升目标下“一带一路”主要陆域气温和降水变化的CMIP6多模式预估

基于CMIP6的16个全球模式试验数据,多模式集合预估了《巴黎协定》1.5℃/2℃温升目标下“一带一路”倡议的主要陆域未来气温和降水变化。与观测相比较,多模式集合能够比较准确地刻画“一带一路”主要陆域1995~2014年气温和降水的空间结构特征。在SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5三种不同路径情景下,相对于工业革命前(1850~1900年),全球升温1.5℃与2℃分别将发生在2020年代中后期与2040年左右。全球1.5℃与2℃温升目标下,预计“一带一路”陆域平均的气温分别显著升高1.84℃和2.43℃,两者相差0.59℃,模式间标准差分别为0.18℃和0.21℃;区域平均的降水分别显著增加20.14 mm/a和30.02 mm/a,相差9.88 mm/a,模式间标准差分别为10.79 mm/a和13.72 mm/a。两种温升目标下,“一带一路”主要陆域气温空间上均表现为一致性显著增暖,高纬度的增温幅度普遍比低纬度大;降水变化具有明显的空间差异性,地中海与黑海地区、中国南部至中南半岛地区减少,其他地区的降水普遍增加。P-E指数表征的干旱化未来在欧洲地区、中国南部至中南半岛地区、南亚印度东部地区、东南亚和赤道非洲中部地区达到最大。

1.5℃和2℃目标下中国交通部门2050年的节能减排协同效益

利用能源系统模型IMED|TEC,构建可实现2℃和1.5℃温升目标的碳约束情景(2度情景和1.5度情景),分析中国交通部门低碳化的能源结构变化和空气污染改善的协同效益。研究结果表明, 2℃和1.5℃温升目标下,2050年能源消耗比基准情景分别下降12%和33%,能源结构从传统的油制品占主导转变成使用更清洁的生物质能,甚至电能和氢能。2度情景下生物质能占总能耗的35%,而在1.5度情景下,氢能、电能和生物质能占总能耗的67%以上。同时,中国交通部门脱碳能够带来显著的空气污染物减排协同效益。2度情景下,到2050年CO2排放量减少38%,对应交通部门主要排放空气污染物NOx,SO2和PM2.5分别减排35%,34%和38%。1.5度情景下,污染物减排量是2度情景的两倍以上,但对于航空部门和水运部门,其污染物减排量较小。

丝绸之路核心区达到1.5度和2度温升的时间和相应的气候变化（英文）

研究目的:本文采用CMIP5多模式的集合平均,针对多种排放情景,估算了丝绸之路核心区达到1.5度和2度温升的时间,比较了全球平均温度达到1.5度和2度温升阈值时丝绸之路核心区的平均气候和极端气候指标的变化。创新要点:中国西部和中亚位于古丝绸之路核心区,是连接东西方的桥梁。1.5度和2度温控目标的设定,是国际社会应对全球变暖的重要举措。理解在上述增暖阈值下丝绸之路核心区平均气候和极端气候的可能变化,将为一带一路战略的实施提供重要科学参考。研究方法:CMIP5多模式集合平均重要结论:相较于当前气候态(1986–2005年),在四种排放情景下,即RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5,CMIP5多模式集合预估的丝绸之路核心区到21世纪末将分别增温1.5、2.9、2.6和6.0°C。在四种排放情景下,年平均降水较之当前气候态均显著增加,其中在RCP8.5情景下增加约14%。四种排放情景下的预估结果,均显示丝绸之路核心区将在2020年前温升达到1.5°C。在RCP8.5情景下,该地区将在2020年代温升达到2.0°C,而在RCP4.5情景下,温升达到2.0°C的时间则推迟到2030年代。比较全球温升1.5和2.0°C的气候变化,发现全球额外升温0.5°C(较之1.5°C温升阈值)将导致丝绸之路核心区升温0.73°C(0.49–0.94°C),高于全球平均温度的变化,极端热浪的天数将增加4.2天,年平均降水增加2.72%(0.47%–3.82%),而连续干旱日数的变化则具有区域依赖性。

我国能源活动CO2排放在2020-2022年之间达到峰值情景和可行性研究

全球到2100年实现将温度上升控制在和工业化前相比2℃以内,已经成为一个政策目标。本文结合中国能源环境政策综合评估(IPAC)模型的近期研究结果,分析了实现全球2℃温升目标下我国能源活动的CO_2排放情景,并对其关键因素进行研究,得到实现这些情景的可行性。研究表明,考虑到我国经济转型、能源效率提升、可再生能源和核电的发展、碳捕获和碳封存技术,以及低碳生活方式的转变,我国能源活动的CO_2排放是可以在2025年之前,甚至更早(如在2020—2022年)实现排放峰值,峰值总量在90亿t左右,之后开始下降,这和我国在全球2℃温升目标情景中给予的碳空间相一致,支持我国未来在全球温室气体减排中的国际合作路径,以及国内低碳发展政策的制定。实现这样的减排路径,需要在既有的环境和能源政策之外制定针对气候变化减缓的明确和长期的政策,如碳定价。

国家自主决定贡献的减排力度评价

基于气候变化综合模型——全球变化评价模型(GCAM-TU),分析了2030年各国家/地区减排承诺下能源相关CO_2的全球排放路径与不同可能性下2℃温升目标对应的最优排放路径的差距。研究发现,当前减排承诺下的全球排放路径与最优路径仍存在一定差距,各国家/地区需加大2030年后的减排承诺力度。进一步分析了主要国家/地区在各自减排承诺下的碳强度下降率、减排成本和人均碳排放,得出中国在全球减排进程中的努力和贡献是巨大的,而南非、日本等国承诺力度不足。为实现自主决定贡献,中国终端能源消耗将较参考情景有所下降,能源结构将进一步优化。

《巴黎协定》下中国燃煤发电耗水压力的长期评估

水资源匮乏问题越发严重的背景下,电力部门对水资源需求仍不断增加。该研究基于世界资源研究所(WRI)开发的“水道”水风险地图集定义了煤电机组耗水压力指数(煤电机组耗水量与当地可用水资源总量的比值),并基于微观煤电机组数据库,在全球2℃温升目标下考虑机组是否提前退役以及有无新增装机两种情况,设定了4种不同的煤电逐步退出情景来评估它们对中国煤电机组耗水量及耗水压力空间分布变化的影响。分析结果表明:①2019年中国煤电机组总耗水量约48.29亿t,全国有近1/3的省份耗水压力为极高等级,且主要集中在黄河中下游及淮河流域等北方地区。②煤电机组耗水量与煤电有无新增容量趋势一致,在无新增装机的S0、S2情景下,机组耗水量呈持续下降趋势,而有新增装机的S1、S3情景下,机组耗水量于2025年达峰后开始下降。③碳中和目标约束下煤电装机逐步退出,随着煤电耗水量不断减少,耗水压力将逐年减弱,且高耗水压力区逐渐向长江、黄河中下游等东部地区汇集,最终于2050年前后煤电耗水压力指数均降为低等级。④若在现役机组的基础上无新增装机且煤电机组因碳约束部分提前退役,则到2050年可累计节约近171.07亿t水,按现行水价折合约558亿元人民币;若在现有基础上严控煤电新增,则到2050年煤电机组提前退役可比自然退役情况下累计减少共557.39亿t的水资源消耗,约1817亿元人民币。依据研究结果认为,提高燃煤电厂的水资源利用效率,合理制定远期的煤电有序退出路线图,有利于从根本上降低煤电发展对水资源的影响。