温控1.5℃对中国意味着什么

2021-04-25 13:55:50 来源:中国科学报
温控1.5℃对中国意味着什么

  作者|韩扬眉

  2016年实施的《巴黎协定》正式提出,“要把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2摄氏度(℃)之内,并为把升温控制在1.5℃以内而努力”。

  这一目标对中国意味着什么?

  作为气候变化综合评估研究专家,中国科学院大学经济与管理学院副教授段宏波一直在思考这个问题。

  然而,在调研文献时他意外地发现,能够回答且被国际公认的“科学性结果”,居然几乎全部来自国外。

  “他们有着先进的综合评估模型技术,且其相关研究结果是联合国政府间气候变化专门委员会平均每5年一轮的气候变化综合评估报告的重要参考。”

  段宏波解释道,所以尽管有些研究与我国实际有差异,但由于我们没有自己的科学性研究,在国际气候谈判时较为被动。

  “我们必须有自己原创的综合评估模型技术,增加气候谈判的底气和话语权。”他深知此举颇难,但必须要做。

  经过多年努力,段宏波与中国科学院数学与系统科学研究院研究员汪寿阳等组成的国际团队建立了多模型比较框架,首次分析了《巴黎协定》温控目标下中国的长期低碳转型路径问题。

  这对提高我国减排战略及政策制定的可靠性、推动综合评估建模理论的发展,有着显著意义。

  相关成果4月23日发表于《科学》。

  “众说纷纭”求真知

  目前,气候变化仍是世界面临的最严峻挑战之一。

  中国在全球应对气候变化挑战的进程中担当着重要角色,全球相关专家学者都极为关注。

  但是,由于中国未来碳排放的演化趋势受多种因素影响,在中国的能源与气候政策路径及目标可行性方面远没有达成一致的结论。

  “国内外学者有着各自的模型。一方面,由于国外模型研究起步早,他们的模型相对更有影响力,但其刻画我国的情况未必真实;另一方面,不同模型各有差异,比如究竟每年花多少钱来做这件事,不同模型可能有3~5倍的差距。众说纷纭下,决策者‘无所适从’。”

  段宏波告诉《中国科学报》,他也是该论文的第一作者。

  2 ℃升温将给中国带来近4%的累计产出损失,高于全球2.3%的平均水平,而1.5 ℃目标下的经济损失则高达9.5%。

  “我们从国家层面专门针对1.5℃目标下中国能源、经济和技术挑战的研究尝试依然较少,更不用说基于多模型比较框架。”段宏波表示。

  综合评估模型是刻画复杂的气候—经济动态交互、研究最优气候政策的基本工具,近年来已得到越来越多的应用。

  段宏波和汪寿阳希望在集成现有全球知名模型和新的国家模型基础上,构建综合评估模型,以期探讨中国达成1.5℃温控目标与碳中和目标的关系,及其对中国排放路径、能源结构调整和经济发展意味着什么。

  “多模型”构建之路颇不易

  这是第一次由我国科学家团队主导、联合国际知名模型团队开展的气候目标综合评估跨模型研究。

  然而,从参与到主导的转变,段宏波坦承一路“并不易”。

  这其中十分关键的是,研究团队创建了考虑化石能源、可再生能源和负排放技术等复杂技术体系的中国能源一经济一环境(E3)系统集成模型。

  这是该项研究中中国独立区域的综合评估模型。

  段宏波介绍,E3模型由宏观经济、能源技术和气候三大模块构成。

  与传统模型不同的是,它可将多种因素及其之间的关联性集成在同一个模型系统中,进行全面刻画,客观、准确地分析未来我国能源与碳排放演化。

  目前该模型已被广泛应用于全球及中国的能源和气候政策模拟与评估工作中。

  E3模型是段宏波博士期间的研究课题。

  当时,课题组中还尚未开展过该研究。

  导师得知段宏波的想法后很吃惊,但十分支持,并告诉他,这将会是个漫长的过程。

  3年后,段宏波即将毕业,但仍未有成果发表,“很焦虑,那是我掉头发最严重的时候”。

  后来,段宏波加入汪寿阳团队做博士后,继续研发了3年模型。

  为什么开发一个模型如此困难?段宏波说,早在上世纪五六十年代,国际知名模型团队已开始探索,且都较为成熟。

  “别人‘玩’了很久了,重建框架是非常困难的。”

  6年的沉淀,终得回报。2015年,段宏波完成了E3模型的开发和应用,成果被环境模型领域的国际高水平杂志《环境建模与评估》接收发表,一系列成果也随之“喷涌而出”。

  “后面的研究和合作阻力就小了很多。”段宏波说。

  2018年,英国物理学会旗下《环境研究快报》邀请汪寿阳和段宏波撰写关于多模型比较在气候政策领域的应用,使得他们对多模型比较研究有了更为系统的认识。

  自那时起,他们开始与清华大学、国家发改委能源研究所,以及德国、荷兰、日本、意大利、美国和欧盟联合研究中心等多家科研团队合作,以期构建多模型比较框架。

  依据模型结构的可操作性及其与研究任务的贴合程度,研究团队最终选取了内生技术诱导的综合评估模型(CE3METL)、中国集成政策评估模型(IPAC)、全球变化评价模型(GCAM-TU)、亚太集成评估模型(AIM/CGE)等9个综合评估模型。

  “一致”与“不一致”

  段宏波介绍,多模型比较框架仅重点关注全国宏观与主要产业层面,考虑的时间尺度从2010年到2050年,1.5 ℃温控目标下考察的主要对象是能源结构转型、排放路径演化、碳中和时间选择以及政策经济成本等方面。

  研究结果显示,在很大程度上,中国2060年的碳中和目标与全球1.5 ℃温控目标一致,但后者更为严格。

  1.5 ℃温控目标要求中国的二氧化碳排放总量最高减少90%,碳强度(即单位GDP的二氧化碳排放量)要平均下降75.6% 。

  要想2050年之前实现近零排放,可能要求碳捕获占比最高达到20%。

  二氧化碳捕获和封存技术将在温控目标的实现中扮演重要角色,但其不是主力,归根到底还是要依靠清洁能源替代传统能源。

  温控目标要求总化石能源消费量急剧下降,但石油的一次消费量相对稳定,尤其是2040年之前,这意味着中国经济对石油消费的依赖较为刚性,减排贡献有限。

  此外,中国的气候政策成本存在着很大的不确定性,尤其到2050年,政策成本最大占到GDP的10.89%, 而最小占比为2.34%,相差近4倍,而最优碳价路径的跨模型差异达10倍以上。

  “严格的政策目标下,中国未来能源结构变化的不确定性较大,但我们依然可以得到跨模型一致的发现,即大规模减碳要求经济快速脱煤以及风能和生物质能等新能源技术的大力发展。”段宏波解释。

  多模型比较也揭示了各行业部门在必要减排方面有着巨大差异;而一致的是,要求电力部门在2050年前实现全面脱煤。

  这些结果为我国未来能源发展带来了重要启示。汪寿阳指出,要实现与1.5℃温控目标一致或碳中和的目标,就需要在未来的“十四五”规划和中期战略中明确工业层面的碳减排和清洁能源发展目标。

  同时,政策成本也应受到关注,建立充分考虑最新能源和气候政策的机制。

  此外,模型需要通过将碳排放的边际损害货币化来量化碳排放的社会成本(额外排放一吨二氧化碳所带来的经济成本),这可以减少政策成本评估的不确定性。

  亟须自创有影响力的模型

  《科学》经济学版只刊发极少的研究长文,这是首篇由中国学者主导参与的研究论文作为长文在《科学》发表。

  但段宏波相信,这并非“终点”。

  “与国外相比,我们模型的竞争力并不强。先进的模型技术是提出合理减排方案、争取公平排放权的关键。”段宏波直言。

  模型开发属于基础研究,要想原创且获得国际认可,耗时长且风险高。国外知名模型团队大多有着数十年的研究历史。

  段宏波表示,想要克服后发劣势,我们亟须发展出一批先进且具有国际竞争力的模型。

  对此,需要国家持续稳定的支持,鼓励一批热爱这项事业的科研人员“甘坐冷板凳”,组成研发团队潜心钻研。

  此外,由于开发模型科研产出低,需要配套宽松的科研考核环境,弱化“唯论文”的考核机制。同时,也要加强国内外交流合作。

  “综合评估模型已发展数十年,如今已相当成熟,实现根本性的创新更为艰难。但是,由于对支撑国际谈判、服务减排战略的重要性,我们亟须努力开发有影响力的自主知识产权模型体系,提高话语权。”段宏波说。

原标题:温控1.5℃对中国意味着什么