行业动态

　　全球年平均气温

　　自1850-1900年的工业化时期以来

　　不断增高，

　　可以看到目前为止大约升高了1度。

　　并且如果我们对人类活动不加限制，

　　未来全球温度还将继续增高。

　　在2021年世界经济论坛的全球风险报告中，位列第一的是气候行动失败，第二是传染病，第三是生计危机……这些危机有社会的、有自然系统的，但每一种危机都不是单独存在的。

　　英国的经济学家尼古拉斯·斯特恩(Nicholas Stern)在2006年出版的《斯特恩报告》里指出，不断加剧的温室效应将会严重影响全球经济发展，其严重程度不亚于世界大战和经济大萧条。

　　“但是碳中和过程所造成的气候变化到底对经济有多大的影响、有哪些风险，我们现在实际上是不清楚的，需要加强研究。”

　　中国科学院院士，复旦大学大气科学研究院院长、大气与海洋科学系主任张人禾在“瞰见未来”2023复旦大学管理学院新年论坛上介绍了“大气科学中与碳中和有关的一些科学问题”。

　　以下为张人禾此次在复旦管院新年论坛上所做《大气科学在实现碳中和目标中的作用》报告的主要内容：

　　什么是碳中和?

　　即大气中碳的收支要相抵，也就是说排入大气的碳和自然系统能够吸收的碳达到平衡，大气中的二氧化碳不再增加。

　　第一个科学问题，首先我们要理解碳中和的过程，需要知道大气中到底有多少碳，因此必须要认识气候变暖背景下大气、陆地和海洋之间碳的变化，还要知道它们之间的碳循环过程。这一点现在并不是很清楚，可以说是实现碳中和目标第一个与大气科学直接相关的问题。

　　第二个科学问题，就是建立数值模型，即建立海陆气耦合的大气温室气体的数值模拟和数值预测模型系统。由于观测站点有限，仅靠观测是无法知道碳在大气、海洋和陆地的精确分布、碳循环过程及其时间变化，因此需要建立数值模拟系统，实现海-陆-气过程与温室气体排放源、吸收汇、区域和全球温室气体变化、以及区域之间传输的准确测算并预测未来变化。

　　第三个科学问题，我们要建立大气、陆地、海洋界面的物理、化学、生物过程的一体化观测系统，认识各圈层的相互作用，以及物质和能量交换过程。目前我们对陆气、海气界面的观测总体上比较匮乏，特别是在海洋上，并且现在使用的算法也需要去改进，这是我们在大气科学方面需要解决的第三个问题。

　　第四个科学问题，是建立社会经济系统的动力学数学模型，认识社会经济系统与自然系统之间的相互作用，并在一体化动力学模型中实现双向耦合。我们说的碳中和问题不仅仅是自然系统问题，跟人类活动有密切关联。实际上到目前为止都没有一个完善的模型，包括中国在内的世界许多国家都在做这方面的研究。

　　我们还需要准确预估未来的气候变化。

　　在考虑大气中温室气体变化造成的增温效应时，我们需要考虑自然系统的多年代际变化，但这类多年代际变化在我们目前的预估里并没有很好的体现，这是准确预估温室气体增加造成的未来气候变化需要考虑的问题，也是大气科学中与碳中和有关的一个基础科学问题。

　　实现碳中和将带来哪些影响?

　　我们知道气候变暖是由于人类活动向大气中排放二氧化碳以及其他的温室气体导致的。气候变暖不仅是大气温度的变化，刚才我们看到海洋也在变暖，还有极端降水和极端气温都在增加、北极海冰范围和全球冰川减少、海平面上升等。实际上人类活动引起的气候变暖会对自然环境产生一系列的冲击。现在要实现所谓的碳中和，减少温室气体排放，我想首先应对其可能的后果有一个清醒的认识。考虑实现碳中和的过程会造成什么样的自然环境变化，这对于经济社会等一切人类社会的发展都是至关重要的。

　　现在的研究大量集中在气候变暖对公众健康的影响上，我们可以看到气候变化导致的极端天气、海平面上升、生态系统的变化，可以导致一系列的跟健康有关的环境问题，包括高温、恶劣天气、空气污染、过敏反应等等，这些环境变化会影响人体健康。最近几年，全球疾病负担也是不断在增加。因此我们还需要知道碳中和的实现过程所导致的气候变化对公众健康到底有什么影响，会带来什么风险。

　　现在我们如果控制碳排放直到实现碳中和，由此导致的气候变化到底对经济会产生什么样的影响?经济的发展与天气气候有密切联系。德国经济议题观察家弗里德黑姆·施瓦茨(Friedhelm Schwarz)撰写的《气候经济学》，他指出天气在全世界4/5的经济活动中扮演着决定性的角色。

　　另外，涉及到能源安全、与大气科学有关的是极端天气气候事件，极端天气气候事件对能源的生产和供应会产生重大影响。

　　2022年夏季大家深有体会的就是中国东南部极端高温事件对电力供应的影响，在全球其他地方，包括在北极也可以看到有创记录的极端高温事件;2008年1月，我国南方遭遇冰冻雨雪灾害天气，整个电力设施几乎都被毁坏;还有就是2021年2月在美国东部百年一遇的极冷天气，使得美国东部一些地区的电力系统、整个能源系统全部崩溃。目前来看，近几十年来极端天气气候事件增多增强，因此我们需要加强极端天气气候事件的成因、影响以及预报的研究，这也是保证能源安全的一项重要基础性工作。

　　如何通过加强研究

　　推动碳中和目标更好地实现?

　　首先，大气与陆地和海洋之间的碳循环及其介面之间的物质和能量交换过程，以及地球自然系统和人类社会经济系统之间的相互作用研究，是大气科学与其他学科之间的深度交叉研究，是深入认识地球系统科学的关键所在，也是涉及碳中和领域最前沿的科学挑战。对于这些科学挑战，我们目前还给不出比较好的答案。

　　第二点，建立自然和社会经济耦合模型，不仅是科学制定和评估碳中和实现路径的重要工具，也是人类社会实现可持续发展的基础数字设施。现在强调数字地球建设，上海也在建设数字化城市，自然和社会经济耦合模型将建立经济社会发展模型，将自然和社会经济系统数字化，这将会成为数字地球的重要组成部分。

　　第三点，认识碳中和过程中的气候变化及其影响，这是实现碳中和目标的一项基础性工作。各个国家都在减排和进行能源替代，因此我们尤其要知道这一过程对气候变化有什么影响，对经济社会发展和公众健康有什么潜在风险，这也是实现碳中和目标的一项基础性工作。