溫控1.5℃的目標，對中國意味著什么？

　　2016年11月11日，《巴黎協定》正式提出“全球平均氣溫升幅控制在1.5℃以下”，這一目標對中國意味著什么？中國未來將走怎樣發(fā)展路徑？

　　作為氣候變化綜合評估研究專家，段宏波一直在思考這個問題。自2018年起，他開始著手研究。然而，令他意外地是，能夠回答且被國際公認的“科學性結果”，居然幾乎全部來自國外的研究。

　　“他們有著先進的綜合評估模型技術，基于其模型的相關研究結果，是聯合國政府間氣候變化專門委員會平均每5年一輪的氣候變化綜合評估報告的重要參考?！倍魏瓴ń忉尩?，所以盡管有些研究與我國實際有差異，但由于我們沒有自己的科學性研究，在國際氣候談判上也會處于被動。

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

　　經過多年努力，中國科學院大學經濟與管理學院副教授段宏波與中國科學院數學與系統科學研究院研究員汪壽陽等組成的國際團隊建立了多模型比較框架，首次分析了巴黎協定溫控目標下中國的長期低碳轉型路徑問題，在國家總體和關鍵部門兩個尺度上，給出了未來碳和非碳可能的近零排放路徑，這對提高我國減排戰(zhàn)略及政策制定的可靠性，同時推動綜合評估建模理論的發(fā)展都有著顯著意義。相關成果發(fā)表于4月23日在《科學》雜志。

　　“眾說紛紜”求真知 

　　目前，氣候變化仍是世界面臨的最嚴峻挑戰(zhàn)之一。2020年9月，我國進一步提高國家自主貢獻力度并提出目標：力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。

　　中國在全球應對氣候變化挑戰(zhàn)的進程中擔當重要角色。然而，中國未來碳排放的演化趨勢與未來經濟增速、技術進步、能源效率的改善、能源碳強度與能源結構調整，及其各要素間的關聯影響等因素密切相關。

　　也因此，全球相關專家學者對中國的能源與氣候政策路徑和目標可行性都極為關注，但遠沒有達成一致的結論。

　　“國內外學者有著各自的模型。一方面，由于國外模型研究起步早，他們的模型相對更有影響力，但他們刻畫我國的情況未必真實；另一方面，不同模型各有差異，比如究竟每年花多少錢來做這個事兒，不同模型可能有3-5倍的差距。眾說紛紜下，決策者‘無所適從’?！倍魏瓴ǜ嬖V《中國科學報》，他也是該論文的第一作者。

　　比如：一些觀點認為，中國能源與氣候政策目標具有很大的挑戰(zhàn)性，需要付出很大努力才能實現；而另外一些學者則認為，碳達峰目標比較容易地實現，甚至認為中國2025年之前即可達到碳排放的峰值；還有一些觀點認為中國很有可能會在2030年達峰之前快速增加碳排放，以使自己達峰后仍然有一個較為寬松的排放空間。

　　2 ℃升溫將給中國帶來近4%的累計產出損失，高于全球2.3%的平均水平，而1.5 ℃目標下的經濟損失則高達9.5%?！拔覀儚膰覍用鎸ｉT針對1.5℃目標下中國能源、經濟和技術挑戰(zhàn)的研究嘗試依然較少，更不用說基于多模型比較框架?！倍魏瓴ū硎?。

　　綜合評估模型是刻畫復雜的氣候-經濟動態(tài)交互，研究最優(yōu)氣候政策的基本工具，近年來已得到越來越多的應用。

　　段宏波和汪壽陽希望集成現有全球知名模型和新的國家模型基礎上，構建綜合評估模型，以期探討中國達成1.5℃溫控目標與碳中和目標的關系，及其對中國的排放路徑、能源結構調整和經濟發(fā)展將意味著什么。

　　“多模型”構建之路頗不易 

　　這是第一次由我國科學家團隊主導，聯合國際知名模型團隊開展的氣候目標綜合評估跨模型研究。然而，從參與到主導的轉變，段宏波坦承一路“并不易”。

　　這其中十分關鍵的是，研究團隊創(chuàng)建了考慮化石能源、可再生能源和負排放技術等復雜技術體系的中國能源一經濟一環(huán)境(E3)系統集成模型，這是該項研究中中國獨立區(qū)域的綜合評估模型。

　　段宏波介紹，E3模型由宏觀經濟、能源技術和氣候三大模塊構成，最大的特點是引入了基于政策驅動的logistic多重技術擴散機制。與傳統模型不同的是，它可將多種因素及其之間的關聯性集成在同一個模型系統中，進行全面刻畫是客觀準確分析未來我國能源與碳排放演化。目前該模型已被廣泛應用于全球及中國的能源和氣候政策模擬與評估工作中。

　　E3模型是段宏波博士期間的研究課題。2010年，剛成為博士研究生的他想法很樸素，就是找一個課題做，他花了大約一年時間調研文獻，找到了氣候經濟模型這一方向。

　　當時，課題組中還尚未開展過該研究，導師聽后很吃驚，但十分支持，并告訴他，這項工作風險很大，將會有個漫長的過程。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)最嚴重的時候?！?/p>

　　后來，段宏波加入汪壽陽團隊做博士后，繼續(xù)研發(fā)模型，他笑道：那3年相當于又讀了一個博士學位。

　　為什么開發(fā)一個模型如此困難？段宏波說，早在上世紀五六十年代，國際知名模型團隊已開始探索，且都較為成熟，“別人‘玩’了很久了，重建框架是非常困難的?！?/p>

　　6年的沉淀，終得月明。2015年，段宏波完成了E3模型的開發(fā)和應用，成果被環(huán)境模型領域的國際高水平雜志《環(huán)境建模與評估》接受發(fā)表，一系列相關成果也隨之“噴涌而出”。

　　“后面的研究和合作阻力就小了很多，因為別人知道該模型的獨特之處，了解它有存在的價值?！倍魏瓴ㄕf。

　　2018年，英國物理協會旗下《環(huán)境研究快報》邀請汪壽陽和段宏波撰寫關于多模型比較在氣候政策領域的應用，使得他們對多模型比較研究有了更為系統的認識。這一工作也獲得了該刊2019年度唯一的最佳綜述研究獎。

　　自那時起，他們開始與清華大學、國家發(fā)改委能源研究所，以及德國、荷蘭、日本、意大利、美國和歐盟聯合研究中心等多家科研團隊合作，將他們的模型與國內模型相結合，構建多模型比較框架。

　　在這期間，他們還面臨著一大挑戰(zhàn)，就是協調所有國際團隊，“就像談判一樣，要說服他們盡力配合，畢竟大家對這項研究的興趣程度不同?！背藭h交流，段宏波與各團隊專家往來的郵件就有數百封。

　　依據模型結構的可操作性及其與研究任務的貼合程度，研究團隊選取了內生技術誘導的綜合評估模型（CE3METL）、中國集成政策評估模型(IPAC) 、全球變化評價模型（GCAM-TU）、亞太集成評估模型（AIM/CGE）等9個綜合評估模型。

　　結果中的“一致”與“不一致” 

　　段宏波介紹，多模型比較框架僅重點關注全國宏觀與主要產業(yè)層面，考慮的時間尺度從2010年到2050年，1.5 ℃溫控目標下考察的主要對象是能源結構轉型、排放路徑演化、碳中和時間選擇以及政策經濟成本等方面。

　　研究結果顯示，在很大程度上，中國2060年的碳中和目標與全球1.5 ℃溫控目標一致，但后者要更為嚴格。

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

　　要想2050年之前實現近零排放，可能要求碳捕獲占比最高達到20%。二氧化碳捕獲和封存技術將在溫控目標的實現中扮演重要的角色，但其始終不是排放控制的主力，歸根到底還是要依靠清潔能源替代傳統能源。

　　溫控目標要求總化石能源消費量，特別是煤炭消費的急劇下降，絕大多數模型對應的煤炭消費都將在2050年前后趨零，但石油的一次消費量相對穩(wěn)定，尤其是2040年之前，這意味著中國經濟對石油消費的依賴較為剛性，減排貢獻有限。

　　“嚴格的政策目標下，中國未來能源結構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：即大規(guī)模減碳要求經濟快速脫煤以及風能和生物質能等新能源技術的大力發(fā)展?！倍魏瓴ń忉?。

　　此外，中國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%，差距達5倍，而最優(yōu)碳價路徑的跨模型差異達10倍以上。

　　段宏波說，“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年前實現全面脫煤?！?/p>

　　這些結果為我國未來的能源發(fā)展帶來了重要啟示。汪壽陽指出，要實現1.5℃一致或碳中性的目標，就需要在未來的“十四五”規(guī)劃和中期戰(zhàn)略中明確工業(yè)層面的減排和清潔能源發(fā)展目標。同時，政策成本也應受到關注，建立充分考慮最新能源和氣候政策的機制。此外，模型需要通過將碳排放的邊際損害貨幣化來量化碳排放的社會成本（額外排放一噸二氧化碳所帶來的經濟成本），這可以減少政策成本評估的不確定性。

　　亟需自創(chuàng)有影響力的模型 

　　《科學》雜志作為頂級學術期刊，其經濟學版只刊發(fā)極少的研究長文，這是首篇由中國學者主導參與的研究作為長文在《科學》雜志上發(fā)表。但段宏波相信，這并非“終點”。

　　“與國外相比，我們模型的競爭力并不強。就像發(fā)動機是汽車、飛機的核心技術一樣，先進的模型技術是能否提出合理減排方案，爭取公平排放權的關鍵?！倍魏瓴ㄖ毖?。

　　模型開發(fā)屬于基礎研究，要想原創(chuàng)且獲得國際認可，耗時長且風險高，國外知名模型團隊大多有著數十年的研究歷史。

　　段宏波表示，想要克服后發(fā)劣勢，我們亟需發(fā)展出一批先進且具有國際競爭力的模型。對此，需要國家持續(xù)穩(wěn)定的支持，鼓勵一批熱愛該項事業(yè)的科研人員“甘做冷板凳”，組成研發(fā)團隊潛心鉆研。此外，由于開發(fā)模型，科研產出低，需要配套寬松的科研考核環(huán)境，弱化“唯論文數”的考核機制。同時，也要加強國內外交流合作。

　　“綜合評估模型已發(fā)展數十年，如今已相當成熟，實現根本性的創(chuàng)新更為艱難，但由于對支撐國際談判，服務減排戰(zhàn)略的重要性，我們亟需努力開發(fā)有影響力的自主知識產權模型體系，提高我們的話語權。”段宏波說。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.aba8767