溫控1.5℃，對(duì)中國(guó)意味著什么

2016年實(shí)施的《巴黎協(xié)定》正式提出，“要把全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2攝氏度（℃）之內(nèi)，并為把升溫控制在1.5℃以內(nèi)而努力”。

這一目標(biāo)對(duì)中國(guó)意味著什么？

作為氣候變化綜合評(píng)估研究專家，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院副教授段宏波一直在思考這個(gè)問(wèn)題。

然而，在調(diào)研文獻(xiàn)時(shí)他意外地發(fā)現(xiàn)，能夠回答且被國(guó)際公認(rèn)的“科學(xué)性結(jié)果”，居然幾乎全部來(lái)自國(guó)外。

“他們有著先進(jìn)的綜合評(píng)估模型技術(shù)，且其相關(guān)研究結(jié)果是聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)平均每5年一輪的氣候變化綜合評(píng)估報(bào)告的重要參考?！?/span>

段宏波解釋道，所以盡管有些研究與我國(guó)實(shí)際有差異，但由于我們沒(méi)有自己的科學(xué)性研究，在國(guó)際氣候談判時(shí)較為被動(dòng)。

“我們必須有自己原創(chuàng)的綜合評(píng)估模型技術(shù)，增加氣候談判的底氣和話語(yǔ)權(quán)?！彼钪伺e頗難，但必須要做。

經(jīng)過(guò)多年努力，段宏波與中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員汪壽陽(yáng)等組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)建立了多模型比較框架，首次分析了《巴黎協(xié)定》溫控目標(biāo)下中國(guó)的長(zhǎng)期低碳轉(zhuǎn)型路徑問(wèn)題。

這對(duì)提高我國(guó)減排戰(zhàn)略及政策制定的可靠性、推動(dòng)綜合評(píng)估建模理論的發(fā)展，有著顯著意義。

相關(guān)成果4月23日發(fā)表于《科學(xué)》。

“眾說(shuō)紛紜”求真知

目前，氣候變化仍是世界面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。

中國(guó)在全球應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)的進(jìn)程中擔(dān)當(dāng)著重要角色，全球相關(guān)專家學(xué)者都極為關(guān)注。

但是，由于中國(guó)未來(lái)碳排放的演化趨勢(shì)受多種因素影響，在中國(guó)的能源與氣候政策路徑及目標(biāo)可行性方面遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)成一致的結(jié)論。

“國(guó)內(nèi)外學(xué)者有著各自的模型。一方面，由于國(guó)外模型研究起步早，他們的模型相對(duì)更有影響力，但其刻畫我國(guó)的情況未必真實(shí)；另一方面，不同模型各有差異，比如究竟每年花多少錢來(lái)做這件事，不同模型可能有3~5倍的差距。眾說(shuō)紛紜下，決策者‘無(wú)所適從’?！?/span>

段宏波告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，他也是該論文的第一作者。

2 ℃升溫將給中國(guó)帶來(lái)近4%的累計(jì)產(chǎn)出損失，高于全球2.3%的平均水平，而1.5 ℃目標(biāo)下的經(jīng)濟(jì)損失則高達(dá)9.5%。

“我們從國(guó)家層面專門針對(duì)1.5℃目標(biāo)下中國(guó)能源、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)挑戰(zhàn)的研究嘗試依然較少，更不用說(shuō)基于多模型比較框架?！倍魏瓴ū硎尽?/span>

綜合評(píng)估模型是刻畫復(fù)雜的氣候—經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)交互、研究最優(yōu)氣候政策的基本工具，近年來(lái)已得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

段宏波和汪壽陽(yáng)希望在集成現(xiàn)有全球知名模型和新的國(guó)家模型基礎(chǔ)上，構(gòu)建綜合評(píng)估模型，以期探討中國(guó)達(dá)成1.5℃溫控目標(biāo)與碳中和目標(biāo)的關(guān)系，及其對(duì)中國(guó)排放路徑、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)發(fā)展意味著什么。

“多模型”構(gòu)建之路頗不易

這是第一次由我國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)、聯(lián)合國(guó)際知名模型團(tuán)隊(duì)開(kāi)展的氣候目標(biāo)綜合評(píng)估跨模型研究。

然而，從參與到主導(dǎo)的轉(zhuǎn)變，段宏波坦承一路“并不易”。

這其中十分關(guān)鍵的是，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了考慮化石能源、可再生能源和負(fù)排放技術(shù)等復(fù)雜技術(shù)體系的中國(guó)能源一經(jīng)濟(jì)一環(huán)境（E3）系統(tǒng)集成模型。

這是該項(xiàng)研究中中國(guó)獨(dú)立區(qū)域的綜合評(píng)估模型。

段宏波介紹，E3模型由宏觀經(jīng)濟(jì)、能源技術(shù)和氣候三大模塊構(gòu)成。

與傳統(tǒng)模型不同的是，它可將多種因素及其之間的關(guān)聯(lián)性集成在同一個(gè)模型系統(tǒng)中，進(jìn)行全面刻畫，客觀、準(zhǔn)確地分析未來(lái)我國(guó)能源與碳排放演化。

目前該模型已被廣泛應(yīng)用于全球及中國(guó)的能源和氣候政策模擬與評(píng)估工作中。

E3模型是段宏波博士期間的研究課題。

當(dāng)時(shí)，課題組中還尚未開(kāi)展過(guò)該研究。

導(dǎo)師得知段宏波的想法后很吃驚，但十分支持，并告訴他，這將會(huì)是個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。

3年后，段宏波即將畢業(yè)，但仍未有成果發(fā)表，“很焦慮，那是我掉頭發(fā)最嚴(yán)重的時(shí)候”。

后來(lái)，段宏波加入汪壽陽(yáng)團(tuán)隊(duì)做博士后，繼續(xù)研發(fā)了3年模型。

為什么開(kāi)發(fā)一個(gè)模型如此困難？段宏波說(shuō)，早在上世紀(jì)五六十年代，國(guó)際知名模型團(tuán)隊(duì)已開(kāi)始探索，且都較為成熟。

“別人‘玩’了很久了，重建框架是非常困難的?！?/span>

6年的沉淀，終得回報(bào)。2015年，段宏波完成了E3模型的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，成果被環(huán)境模型領(lǐng)域的國(guó)際高水平雜志《環(huán)境建模與評(píng)估》接收發(fā)表，一系列成果也隨之“噴涌而出”。

“后面的研究和合作阻力就小了很多?！倍魏瓴ㄕf(shuō)。

2018年，英國(guó)物理學(xué)會(huì)旗下《環(huán)境研究快報(bào)》邀請(qǐng)汪壽陽(yáng)和段宏波撰寫關(guān)于多模型比較在氣候政策領(lǐng)域的應(yīng)用，使得他們對(duì)多模型比較研究有了更為系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

自那時(shí)起，他們開(kāi)始與清華大學(xué)、國(guó)家發(fā)改委能源研究所，以及德國(guó)、荷蘭、日本、意大利、美國(guó)和歐盟聯(lián)合研究中心等多家科研團(tuán)隊(duì)合作，以期構(gòu)建多模型比較框架。

依據(jù)模型結(jié)構(gòu)的可操作性及其與研究任務(wù)的貼合程度，研究團(tuán)隊(duì)最終選取了內(nèi)生技術(shù)誘導(dǎo)的綜合評(píng)估模型（CE3METL）、中國(guó)集成政策評(píng)估模型（IPAC）、全球變化評(píng)價(jià)模型（GCAM-TU）、亞太集成評(píng)估模型（AIM/CGE）等9個(gè)綜合評(píng)估模型。

“一致”與“不一致”

段宏波介紹，多模型比較框架僅重點(diǎn)關(guān)注全國(guó)宏觀與主要產(chǎn)業(yè)層面，考慮的時(shí)間尺度從2010年到2050年，1.5 ℃溫控目標(biāo)下考察的主要對(duì)象是能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、排放路徑演化、碳中和時(shí)間選擇以及政策經(jīng)濟(jì)成本等方面。

研究結(jié)果顯示，在很大程度上，中國(guó)2060年的碳中和目標(biāo)與全球1.5 ℃溫控目標(biāo)一致，但后者更為嚴(yán)格。

1.5 ℃溫控目標(biāo)要求中國(guó)的二氧化碳排放總量最高減少90%，碳強(qiáng)度（即單位GDP的二氧化碳排放量）要平均下降75.6% 。

要想2050年之前實(shí)現(xiàn)近零排放，可能要求碳捕獲占比最高達(dá)到20%。

二氧化碳捕獲和封存技術(shù)將在溫控目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)中扮演重要角色，但其不是主力，歸根到底還是要依靠清潔能源替代傳統(tǒng)能源。

溫控目標(biāo)要求總化石能源消費(fèi)量急劇下降，但石油的一次消費(fèi)量相對(duì)穩(wěn)定，尤其是2040年之前，這意味著中國(guó)經(jīng)濟(jì)對(duì)石油消費(fèi)的依賴較為剛性，減排貢獻(xiàn)有限。

此外，中國(guó)的氣候政策成本存在著很大的不確定性，尤其到2050年，政策成本最大占到GDP的10.89%， 而最小占比為2.34%，相差近4倍，而最優(yōu)碳價(jià)路徑的跨模型差異達(dá)10倍以上。

“嚴(yán)格的政策目標(biāo)下，中國(guó)未來(lái)能源結(jié)構(gòu)變化的不確定性較大，但我們依然可以得到跨模型一致的發(fā)現(xiàn)，即大規(guī)模減碳要求經(jīng)濟(jì)快速脫煤以及風(fēng)能和生物質(zhì)能等新能源技術(shù)的大力發(fā)展。”段宏波解釋。

多模型比較也揭示了各行業(yè)部門在必要減排方面有著巨大差異；而一致的是，要求電力部門在2050年前實(shí)現(xiàn)全面脫煤。

這些結(jié)果為我國(guó)未來(lái)能源發(fā)展帶來(lái)了重要啟示。汪壽陽(yáng)指出，要實(shí)現(xiàn)與1.5℃溫控目標(biāo)一致或碳中和的目標(biāo)，就需要在未來(lái)的“十四五”規(guī)劃和中期戰(zhàn)略中明確工業(yè)層面的碳減排和清潔能源發(fā)展目標(biāo)。

同時(shí)，政策成本也應(yīng)受到關(guān)注，建立充分考慮最新能源和氣候政策的機(jī)制。

此外，模型需要通過(guò)將碳排放的邊際損害貨幣化來(lái)量化碳排放的社會(huì)成本（額外排放一噸二氧化碳所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)成本），這可以減少政策成本評(píng)估的不確定性。

亟須自創(chuàng)有影響力的模型

《科學(xué)》經(jīng)濟(jì)學(xué)版只刊發(fā)極少的研究長(zhǎng)文，這是首篇由中國(guó)學(xué)者主導(dǎo)參與的研究論文作為長(zhǎng)文在《科學(xué)》發(fā)表。

但段宏波相信，這并非“終點(diǎn)”。

“與國(guó)外相比，我們模型的競(jìng)爭(zhēng)力并不強(qiáng)。先進(jìn)的模型技術(shù)是提出合理減排方案、爭(zhēng)取公平排放權(quán)的關(guān)鍵?！倍魏瓴ㄖ毖浴?/span>

模型開(kāi)發(fā)屬于基礎(chǔ)研究，要想原創(chuàng)且獲得國(guó)際認(rèn)可，耗時(shí)長(zhǎng)且風(fēng)險(xiǎn)高。國(guó)外知名模型團(tuán)隊(duì)大多有著數(shù)十年的研究歷史。

段宏波表示，想要克服后發(fā)劣勢(shì)，我們亟須發(fā)展出一批先進(jìn)且具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的模型。

對(duì)此，需要國(guó)家持續(xù)穩(wěn)定的支持，鼓勵(lì)一批熱愛(ài)這項(xiàng)事業(yè)的科研人員“甘坐冷板凳”，組成研發(fā)團(tuán)隊(duì)潛心鉆研。

此外，由于開(kāi)發(fā)模型科研產(chǎn)出低，需要配套寬松的科研考核環(huán)境，弱化“唯論文”的考核機(jī)制。同時(shí)，也要加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外交流合作。

“綜合評(píng)估模型已發(fā)展數(shù)十年，如今已相當(dāng)成熟，實(shí)現(xiàn)根本性的創(chuàng)新更為艱難。但是，由于對(duì)支撐國(guó)際談判、服務(wù)減排戰(zhàn)略的重要性，我們亟須努力開(kāi)發(fā)有影響力的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)模型體系，提高話語(yǔ)權(quán)。”段宏波說(shuō)。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1126/science.aba8767