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觀點|碳中和可能成為第五次工業革命

2021-10-19 文章來源:中國大氣網 瀏覽量:0

碳中和是指二氧化碳的凈零排放,即通過平衡二氧化碳的排放和二氧化碳的去除,以阻止二氧化碳在大氣中的增加導致全球變暖。截至2021年2月,已有124個國家承諾到2050年或2060年實現碳中和。這是自1995年聯合國大會,特別是京都會議(1997年)、波恩會議(2001年)、巴厘會議(2007年)和巴黎會議(2015年)以來取得的顯著進展,各締約方(國家)對減排作出了越來越具體的約束性承諾。

氣候影響將會持續

到2020年,全球大氣中二氧化碳的平均濃度達到了415ppm,遠超于1850年工業革命前的285ppm。在1850年至2020年期間,全球平均地表溫度上升了約1.2°C。由于大氣中額外的CO2繼續產生溫室效應,即使我們立即停止碳排放,地球仍將繼續變暖。到2050年,碳中和的目標是在2100年前將氣溫升幅限制在工業化前水平的1.5-2.0°C以內。實現這一目標需要各國作出巨大努力。由于氣候變化甚至會威脅到我們人類在地球上的生存,因此這些努力可以被看作是面對氣候變化的最后努力。

最近的氣候變暖已經對我們的生活環境造成了巨大的破壞:昆蟲、干旱、洪水、野火、物種滅絕、生物多樣性喪失、海洋酸化、冰川退縮、北極和南極冰層融化、海平面上升等等。在我看來,海平面上升是一個特別嚴重的問題,在本世紀可能會威脅到1億多人的生存,長期來看可能會影響到更多人。歷史上,海平面變化在200米上下,溫度變化約10℃,即敏感性為每立方米20米每℃。始新世時期,約4000萬年前,地球表面溫度比現在高3.5℃左右,海平面比現在高75米左右;大約在2萬年前,冰川的最后一次高峰時期,當時的氣溫比現在低6攝氏度,海平面比現在低125米。盡管自工業化前時期以來,地球表面溫度上升了1.2℃,但海平面僅上升了0.24米,根據化石燃料排放情景,到2100年,預計海平面上升幅度在0.3-1.5 m之間。由于海洋的平均水深在3600米左右,海洋要達到最大的海冰融化和海水熱膨脹將是一個緩慢的過程,因此,海平面上升到預期的高度需要數千年的時間。

我們預計,即使到2050年大氣中CO2濃度增加停止,海平面仍將繼續上升,因為現有的CO2和其他溫室氣體將繼續為地球系統增加更多的熱量。我們能阻止海平面長期上升的唯一方法,是將大氣中的CO2盡量減少到工業化前的水平。這需要的不僅僅是實現碳中和,即我們不僅需要平衡碳排放和去除(如生態系統中的碳匯),而且還要使去除大于排放。因此,碳中和將是人類停止加速破壞我們生活環境的第一步。

碳中和將促進更多低碳技術的實現

國際社會共同努力實現碳中和,可能是人類歷史上達成的最大的國際協議。這是國際社會發展的一個積極跡象,但也可以看作我們保護自己不受自己造成損害的一種絕望行為。我們已經浪費了太多時間在意識到全球變暖的嚴重性上,以及花了太多時間在如何采取必要措施解決這個問題,因為跨國科學在發表第一個評估報告來表達對此問題的共識是在1992年。我們現在應該竭盡全力采取行動,不僅要遏制碳排放,還要找到能源危機的解決方案。自1850年以來,在短時間內,我們耗盡了將近一半的化石燃料,這些燃料花費了數億年才形成。

按照目前的開發速度,石油和天然氣可能只能維持供應40 - 80年,煤炭約100年。很明顯,目前的化石能源消耗是不可持續的。因此,我們應該不顧一切尋找解決能源危機的方法。碳中和將是這場危機的最終解決方案。

為了實現碳中和,我們首先需要盡可能多地減少碳排放,包括(1)利用可再生能源、水電和核能取代化石燃料;(2)使用工業CO2捕獲、去除、儲存和利用技術;(3)固體廢物再利用;(4)降低能源消耗,提高能源利用效率。同時,我們還應該加強陸地和海洋碳匯。風能、太陽能、生物質能、地熱能、潮汐能、氫能等可再生能源的潛力是巨大的,完全可以滿足我們對能源需求。隨著技術的發展,這些能源可能將變得像化石燃料一樣便宜,或是其成本低于化石燃料成本和碳的社會成本的總和,美國聯邦政府最近將碳的社會成本定為每噸CO2約52美元。換句話說,如果國際社會一致認為全球變暖是一個嚴重的問題,基于CO2對地球環境潛在破壞的評估,對碳進行適當高的定價,這將為開發可再生能源提供強大的經濟激勵,我們的社會將朝著正確的無碳未來前進。加強陸地碳匯最初可能是一種低成本的從大氣中去除碳的選擇,因為植樹和森林管理可以在成本上比工業去除碳低得多。

因此,最大限度地利用陸地匯應該是實現碳中和議程中的優先事項。然而,陸地碳匯有其局限性,儲存在生物質和土壤中的碳匯并不能永久安全地返回到大氣中,因此我們可以考慮將陸地碳匯作為一種選擇,以爭取時間。同樣,利用土地來“飼養”大氣中的碳也有很大的潛力,即種植生物質并將其用作替代化石燃料的能源。在我們邁向碳中和的道路上,生物質能源可以發揮持續而重要的作用。此外,如果沒有工業碳捕獲、去除和儲存技術,我們不可能達到碳中和,因為在未來我們還將在某種程度上繼續依賴化石燃料。碳市場的建立以及較高的碳定價將鼓勵這些工業減排技術和基礎設施的發展,并最終在實現碳中和中發揮主導作用。同樣地,節約能源的生活方式也應該被提倡。

碳中和可能將成為第五次工業革命

碳中和將極大地減緩全球變暖,解決我們的能源危機,并為空氣質量的提升、生態的恢復和景觀的美化帶來好處。因此,它可以被視為一場工業革命,標志著人類發展的一個重要里程碑。繼之前四次工業革命,碳中和可能是第五次工業革命(圖)。

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圖 碳中和可能將成為第五次工業革命

第一次工業革命發生在1750年左右,這次革命在1785年詹姆斯·瓦特(James Watt)設計的蒸汽機成功運行后加速進行,為大規模工業提供動力。第二次是在1850年左右發生,本杰明·富蘭克林在1732年發現了電力,促使電力機器和生產線的廣泛使用,極大地提高了工業生產率。1946年,約翰·莫切利(John Mauchly)和普雷斯珀·埃克特(Presper Eckert)發明了第一臺計算機,使自動化生產和工業生產成為可能。第四次是在1983年第一個萬維網形成后逐漸出現的,它推動了物聯網+人工智能+大數據的數字時代,實現了商品的高效生產、流通和定制服務,極大地提高了每個人的幸福度。這些工業革命提高了我們的生活水平,代價是各種自然資源的消耗,其中許多是不可再生的資源。人類與自然關系的核心問題是我們對化石燃料的消費,這不僅導致全球變暖,也導致環境的退化。第五次工業革命可以解決這些核心問題,因此,碳中和將是邁向人類與自然和諧共存的可持續未來的第一步。

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