能源低碳转型是实现碳达峰、碳中和的关键,关系到我国经济社会发展全局.基于LEAP能源系统模型,以电力行业为重点减排行业,提出中国中长期"双碳"发展路径构想,模拟多情景下的能源需求、能源供给、CO2 排放量和成本,分析能源配置的生态及经济影响.研究发现能源消费呈现"减煤稳油增气,电能替代加速"的局面,终端能源消费可在2040年前达峰,终端能源消费CO2 排放可在2030年前达峰,碳捕集利用与封存(CCUS)技术是实现CO2减排,同时保持一定火电规模以维持电网安全稳定运行的重要手段,且未来逐步具有技术优势.最后,提出了持续推进碳排放总量和强度"双控",以技术革新促进电力系统低碳转型,以及完善全国碳市场建设促进碳排放交易等三方面实现"双碳"目标的政策建议.
沙尘暴是一种灾害性天气现象,全球每年大约有 20 亿t的沙尘排放到大气中,包括自然和人为因素造成.世界气象组织(WMO)从2017 年开始每年发布《大气浮尘公报》,介绍自 2016 年以来每年全球沙尘变化 [1-2].全球变暖对沙尘暴的发生和变化有什么影响,是公众关心的问题,本文综述观测到的沙尘暴的变化特征和未来在全球变暖的背景下对沙尘暴变化的预估与展望.
全球变暖背景下,中国区域极端冷事件发生明显变化.由于观测资料的限制,近百年极端冷事件变化特征的研究还较少.通过对比观测资料和两套百年尺度的再分析资料计算得到的 13 个极端冷事件指数,对中国区域极端冷事件变化特征的分析表明:同全球变暖一致,20 世纪早期以来,中国极端冷事件的强度、频率、持续时间均呈减小趋势,基于过冷系数定义的寒流次数、持续日数均呈现减少趋势,采暖度日数减小,反映我国供暖能源需求呈减少趋势.1951年以后极端冷事件的特征的变化更为显著,一些指数的变化明显超过百年尺度的变化,说明20世纪中期以后冷事件迅速减弱、减少.两套百年尺度的再分析资料可用来研究中国区域极端冷事件变化,但在资料匮乏的地区不确定性很大,需要谨慎考虑资料分布范围和资料质量等问题.
当前的全球气候治理体系处于"混合驱动"的多元格局之下,气候混合制度复合体应运而生.气候混合制度复合体内的成分制度具有非正式等级性、异质性和双向遵从性,这超越了传统制度复合体的等级性、同质性和单向遵从性.该优势促使其成分制度在互动上基于功能效率理论和治理权力转移理论,表现出更高的实质性契合和政治契合,有助于推进全球气候治理朝着善治的方向前进.面对全球气候治理体系所处的态势和发展趋势,新时代的中国气候外交应进一步全方位增进在气候混合制度复合体中的参与维度,系统性增强其成分制度间的耦合协调度,并创新性地将中国优秀传统文化内蕴于气候混合制度复合体中,提供中国智慧和中国贡献.
厄尔尼诺事件与全球冷暖和旱涝密切联系,因此一直是受到关注的问题 [1].本文综述在全球变暖背景下,观测到的厄尔尼诺变化和与人类活动的关系以及预估未来在全球变暖背景下的变化.
以大量文献和报告为据,阐述了"非能源利用环节"的内涵,且对国际现有的非能源利用温室气体(GHG)排放量核算模型的核心特征、搭建理念、框架设计原则、发展历程、适用范围和优缺点进行综述和对比,结果表明,IPCC-RA方法可提高非能源利用温室气体排放量的核算效率,IPCC-SA可识别其源项性分布特征;NEAT模型可刻画国际贸易结构对化工产品中碳流动的影响程度;EPA专设模型仅适于美国.IPCC-RA可宏观把控中国非能源利用温室气体排放特征,故基于IPCC-RA核算了中国工业终端部门非能源利用的碳排放与储存量,结果表明,2010-2020年间非能源利用以石油为主,原煤和石脑油对非能碳排放的贡献度高于其他化石燃料.国际既有模型并不能精准描绘我国化工产品贸易结构对非能源利用环节碳流动的作用程度,建议在后续研究中开发出企业层面工艺级别的原料-产品矩阵和非能源利用的本土化碳储存与排放因子,自下向上地搭建符合我国国情的非能源利用温室气体排放量核算模型.
伴随着我国城市化的飞速发展,城市热岛效应日益严峻,对生态环境和人类健康的危害也逐渐加强.文中以我国 84 个主要城市为例,利用气象观测和遥感数据基于城乡气象站点温度差异,对比分析了 2007-2017 年我国大气与地表城市热岛效应的差异,并得出以下主要结论:2007-2017年白天和夜晚平均大气热岛强度分别为0.37℃和1.15℃,变化趋势分别为﹣0.10℃/(10 a)和﹣0.15℃/(10 a);平均地表热岛强度分别达1.08℃和1.32℃,变化趋势分别为﹣0.03℃/(10 a)和0.13℃/(10 a).大气热岛效应与地表热岛效应在强度、空间分布、日变化、季节变化和年际变化趋势方面均存在明显差异.此外,发现现有的国家气象站点观测数据存在低估城市热岛效应的风险.本文结果证实了我国大气热岛效应的极大时空异质性及其与地表热岛效应时空格局的巨大差异,强调了从大尺度开展多方法集成研究,进而全面把握城市热岛效应演变规律的重要性.未来需加强对大气热岛效应的高密度观测与驱动机制的研究.
在工业化进程中,化石能源利用使大气中二氧化碳(CO2)浓度不断增加 [1].中国力争在2060 年前实现碳中和,中国碳中和战略目标须使碳排放尽早达峰,并降低峰值 [2].当前国内外研究主要集中在"减少碳排放"的路径和手段, 但对于碳中和目标的实现而言, 在减少碳排放的同时, 很大程度上需依赖于"增汇",即增加对大气中CO2 的吸收 [3-4].CO2 移除已成为将温升控制在 1.5℃以内目标不可或缺的重要手段 [5].《巴黎协定》间接引入了CO2 移除,并为CO2 移除的大规模应用预留政策空间,以期实现在碳排放和碳移除之间取得平衡.CO2 移除可用于补偿难以脱碳或降碳成本高的行业的碳排放.
当前全球金融系统仍然未能有效驱动金融资源支持气候行动,具体表现为全球气候融资规模与《巴黎协定》下温升控制目标所对应的资金需求之间存在着数量级的资金缺口.多年来《联合国气候变化框架公约》(以下简称《公约》)下的资金谈判一直围绕发达国家对发展中国家的资助展开,然而在2022年《公约》第27次缔约方会议(COP27)上,除了在长期气候资金、新的集体量化目标、损失和损害资金3个"资助"议题下形成了单独决定之外,大会还开启了《巴黎协定》2.1(c)条的讨论窗口,呼应了全球金融系统改革.这标志着《公约》下气候资金的内涵拓展到了广义的气候资金和系统性解决方案,即如何在全球范围内调动更多的气候资金来响应贫穷国家和气候脆弱国家的急迫需求,以及《巴黎协定》温升控制目标所对应的广义资金需求.目前来看,这一转变既有可能模糊《公约》下资金谈判焦点和共同但有区别的责任原则,又使资金议题谈判的内容进一步泛化,超越《公约》的边界,与发展中国家债务减免、全球金融体系改革等议题紧密关联.针对正在发生的变革,我国应积极准备有关《巴黎协定》2.1(c)条相关内容的谈判,把握全球金融系统变革的重大机遇,积极参与新资金机制的讨论以及国际标准和规则制定.
人类活动已被认为是造成城市热岛效应的关键因素.然而市域尺度下人为因素对热岛效应强度的影响尚不明确.基于多源地理数据计算了 2012-2018 年中国市域尺度的日间地表城市热岛效应强度(SUHI),分析了市域尺度SUHI的时空演变规律和驱动机制,并构建驱动因子与SUHI的关系模型;结合IPCC提出的共享社会经济路径(SSPs)来预测不同情景下的人类活动强度,并模拟2020-2100 年的SUHI.结果表明:2012-2018 年市域尺度上,年均SUHI空间分布呈现出南方整体高于北方,东南沿海最强、西北地区最弱的特征,且具有明显的正向空间自相关性,2012-2018 年间SUHI有略微的增强(均值增幅达0.08℃).SUHI受人为因素与自然因素共同影响,其中GDP及城乡植被差异(ΔNDVI)对SUHI影响显著.2020-2100年5种SSPs情景下中国大部分城市的SUHI显著增强,其中SSP5情景下SUHI变化最剧烈(均值增幅达0.67℃).此外,大体量城市未来的SUHI在不同发展情景下差异明显.从驱动因素来看,大多数城市的GDP是SUHI增长的主要人为驱动因素.对典型城市的对比分析发现,在21世纪末上海城市群、天津市、乌鲁木齐市及南宁市的SUHI波动范围可能分别达到4.83～8.98℃、3.24～4.95℃、1.11～1.55℃、2.61～4.05℃.研究结果揭示了不同社会经济发展路径下SUHI可能的时空变化趋势,对实现城市生态环境的健康发展具有重要意义.
利用1961-2020年中国逐日地表气温观测资料,综合考虑其概率密度分布与空间范围,定义了全国一致冷日、一致暖日与全国反位相型冷暖日 3 种全国性极端冷、暖日,并分析了各自的变化特征.结果表明,中国冬季全国性极端冷、暖日共 960 d.其中一致冷日358 d,一致暖日271 d,反位相型冷暖日331 d.在21世纪前,一致冷日数与累计强度随时间逐渐下降,冬季与2月的一致冷日数均在20世纪80年代出现显著突变减少;一致暖日则随时间呈上升趋势,其中只有12月的一致暖日数在70年代末突变增加.21世纪前冬季一致冷(暖)日的下降(上升)受2月的影响最大.进入 21 世纪后,1 月一致冷日的增加使冬季一致冷日出现小幅度上升,而 2 月一致暖日迅速减少导致冬季一致暖日在21世纪初有小幅度下降,之后1月一致暖日的迅速增加使得冬季一致暖日继续上升.冬季、1月、2月的反位相型冷暖日的天数均在20世纪70-80年代突变减少,21世纪10年代前,冬季反位相型冷暖日主要受到2月变化的影响,之后1月的贡献更大.
从碳交易市场配额分配相关制度中可知,我国目前主要采用基准值法分配配额.如何对行业设定基准值是应用该方法时面临的关键问题,然而目前关于基准值设定问题的研究较少且聚焦于对单个行业的分析.随着我国控排行业的增加,单独设定每个控排行业的基准值会忽视不同行业成本变动对整体行业经济的影响.基于此,文中提出在"全行业层面+单个行业层面"的研究框架下对基准值进行设定,一方面弥补了现行单个行业基准值设定方式对经济影响的忽视,另一方面保留了现行基准值设定方式的优势.结果表明,基础性行业的价格变动会对整体行业产生较大影响,因此往往需要对其设定较高的基准值.
为系统了解广东省废弃物处理领域甲烷(CH4)排放特征和管理现状,对2010-2020年广东固体废弃物、废水处理的CH4 排放量进行核算,并基于排放结果对广东CH4 管理现状进行分析,结果表明:2010-2020 年CH4 排放占广东废弃物处理温室气体排放的七成以上,主要来自固体废弃物填埋处理CH4 排放.废弃物处理领域CH4 总排放增势在"十三五"期间实现扭转,其中2020 年广东固体废弃物填埋处理CH4 排放分别较 2018 和 2010 年减少排放约 38.1万t和1.3万t,而废水处理CH4 排放总体仍然呈现上升趋势,广东废弃物处理甲烷排放管理工作取得了一定成效.此外,建议政府管理部门通过出台甲烷减排行动方案、完善废弃物处理甲烷减排管理机制、持续提升废弃物处理设施运营管理水平等措施,助力我国和广东在"双碳"目标下不断深化甲烷减排工作.
基于清单法计算了 1981-2060 年中国农业源CH4 排放量,基于情景设计分析了 5 种健康膳食结构的农业源CH4 减排效应.研究表明:1981-2021 年中国农业源CH4 排放从18.46 Mt上升至22.23 Mt,其中肠道发酵、水稻种植和淡水养殖是CH4 排放的主要来源.基准情景下,中国农业源CH4 排放于2036 年达到峰值24.91 Mt,2022-2060 年累积排放940.40 Mt.5种健康膳食情景将促进全国CH4 提前到2030年之前(2021-2027年)达峰,2022-2060年累积减排170.22～343.31 Mt(18%～37%)CH4,其中动物性食物消费相对较少的健康膳食情景CH4 减排潜力更大.
甲烷控排是有效减缓全球温升效应的重要举措,已引起国内外广泛关注.文中基于EDGAR数据库,采用脱钩指数和对数平均迪氏指数(LMDI)分解法对G7 国家固体废弃物(以下简称固废)处理领域甲烷排放与经济发展之间的关系进行量化分析.研究发现,G7 国家固废甲烷排放均已出现峰值,美国、加拿大、法国、德国、英国和日本达峰时人均GDP集中在3万～4万美元,意大利人均GDP刚超过2万美元,各国排放均未与经济发展实现绝对脱钩.以人口、人均GDP、固废产生强度、甲烷排放系数为驱动力进行结构分解,结果表明,人口和人均GDP的增长持续驱动G7各国固废处理甲烷排放量攀升,但驱动力随发展速度下降而显著减弱.甲烷排放系数的降低是实现控排的最主要因素,固废产生强度下降在大部分时期同样能够抑制甲烷排放增加.通过不断强化垃圾分类回收、推动填埋场甲烷收集利用,甲烷排放系数有望持续降低.结合G7国家采取的主要控排政策与行动,为助力中国在固废领域甲烷控排,提出了制定减排战略、控制固废产生强度、减少进入填埋场的有机物、强力推进填埋气回收利用或是销毁等建议.
民航绿色发展是推进中国民航高质量发展的内在要求,是提高我国民航业供给竞争力的重要体现之一.中国民航市场需求潜力巨大,随着市场的恢复,能源消费和二氧化碳排放将刚性增长.在民航业关注的减排技术或措施中,与飞机及发动机技术改进、航班地面与空中运行水平提升以及市场机制等减排措施相比,可持续航空燃油的使用减排潜力巨大,但投资及成本高昂.文章从航空公司的角度出发,采用实物期权方法构建了减排投资价值模型,重点讨论了可持续航空燃油投资策略,包括投资阈值、投资时点、掺混比例、最优投资条件等,分析市场机制、燃油成本等不确定性因素对航空公司减排投资行为的影响,并提出航空公司开展减排投资时需要重点关注的碳排放约束下激励投资的条件以及使用何种掺混比例等问题,为航空公司减排策略、政府相关政策的制定提供一定参考.
为了避免减排效益的双重计算,《巴黎协定》第6 条下的市场机制,包括第6.2 条的合作方法和第6.4 条机制均要求对市场机制参与方的排放量进行相应调整(corresponding adjustment).格拉斯哥气候大会通过了关于第6条机制的实施细则,包括相应调整的具体要求.针对提出了单年度国家自主贡献(NDC)减排目标的缔约方,实施细则提供了两种相应调整方法:平均法和排放轨迹法.平均法在操作上更加简洁方便,允许缔约方以更灵活的排放路径实现NDC目标;而排放轨迹法降低了缔约方能否实现NDC目标的不确定性,且受碳排放权交易市场(ETS)中配额存储和借贷政策的影响较小.对我国NDC减排目标、未来可能的排放路径等的分析表明,平均法更适合我国.建议主管部门从如下几个方面着手,为我国参与第 6 条市场机制做好相应准备工作:量化NDC减排目标、追踪NDC进展、建立追踪"国际转让的减排成果"(ITMOs)交易和报告的系统等.
使用 2000-2020 年中国省级碳排放及现代化指标数据,采用传统统计和空间自相关分析方法分析省级碳排放及现代化指标的时空演变特征,并利用地理探测器方法探测现代化水平对碳排放的影响.结果表明:中国 30 个省的碳排放总量在近 20 年整体上呈现持续增长,碳排放总量增长率却在波动下降;碳排放总量呈现由东部向西部梯次递减的走势,并且东、中部地区之间的碳排放量差距有所缩小;中国碳排放量高值区域主要集中在环渤海地区,以2015 年为转折点,碳排放量高值区域的变化大致划分为扩张阶段和收缩阶段;中国省域尺度碳排放具有显著的空间正向相关性,省级碳排放的空间集聚水平表现出先不断提升再逐渐降低的特征;在局部空间自相关分析中,呈正向空间关联的区域数量均多于负向空间关联的区域数量,中国大多数省份的碳排放量受其周围省份的影响较大;现代化指标时间变化趋势显著,空间分布演变特征鲜明;交通运输、平均受教育年限、信息化水平、人口绝对规模、工业化水平对碳排放有较强的解释力度,影响因子两两共同作用对碳排放的影响均强于单个因子的作用.
基于建立的需求-排放-成本模型,结合情景分析,评估海南省房间空调行业温室气体协同减排潜力与成本.研究表明,海南省房间空调器行业在氢氟碳化物(HFCs)制冷剂转型的同时推进能效提升,既可大幅度减少直接和间接排放,实现房间空调制冷剂近零排放,同时通过节电获得相对收益.在基加利修正案能效情景与加速转型能效情景中,2021-2060年海南省房间空调器行业可分别累计减排50～62 Mt CO2-eq和77～94 Mt CO2-eq,直接减排量占比分别约为30%和55%,平均减排成本分别为-219.3～-219.1元/t和-115.6～-112.8元/t.
