張潔/編譯

“2℃”:白日夢還是目標

張潔/編譯

●各國已經(jīng)承諾將全球變暖控制在2℃以內(nèi)，氣候模型也表明，這確實有可能，但需要堅持不懈的巨大努力。

2015年年末的巴黎氣候峰會上，各國領導集聚一堂設定了宏偉目標，因為2100年世界將會大變樣。屆時地球上將有約88億人，能源消費量幾乎翻番，經(jīng)濟產(chǎn)量增加超過7倍，貧富差距依舊非常大。但各國政府已經(jīng)取得了一個重要的目標：將全球變暖限制在比工業(yè)化以前高2℃以內(nèi)。

聯(lián)合國巴黎會議算得上是轉折點。在建立氣候條約之后，各國政府將立即停止熱帶雨林的砍伐，并在全球范圍內(nèi)擴大森林。預計到2020年，每年植物和土壤吸收的二氧化碳超過17億噸，將抵消全球每年二氧化碳排放量的50%。全球安裝了幾百萬個風力渦輪機，并建立了數(shù)以千計的核電廠。太陽能產(chǎn)業(yè)激增，成為主要能源之一。

但所需的努力遠不止于此。政府不得不保持二氧化碳負排放，這意味著通過大規(guī)模使用生物能源，捕獲產(chǎn)生的二氧化碳。在這樣的努力下，到2060年大氣中二氧化碳濃度達到峰值，低于百萬分之450(0.0045%)的目標，并且之后會繼續(xù)下降。

樂觀來講，這些解決全球變暖的情景可能是未來的縮影。這些展望由馬里蘭大學全球變化聯(lián)合研究中心的氣候學家們根據(jù)氣候模型提出，且已被納入到巴黎氣候峰會的聯(lián)合國氣候協(xié)議中。

在過去幾年里，氣候模型家們根據(jù)氣候模型提出了許多2℃目標的前景展望，這些展望都已被納入政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）的最新評估報告之中。IPCC一直是政治中立的機構，從來沒有正式地支持過2℃目標，但其于2014年4月發(fā)布的官方消息明確表示，這個目標很宏偉，卻是可實現(xiàn)的。

這一消息極大地鼓舞了決策者和環(huán)保主義者，為巴黎氣候峰會上各國政府達成新的氣候協(xié)議進行的談判和辯論奠定了基礎。盡管各界都認為，到目前為止各國提出的減排承諾力度不足，決策者會繼續(xù)針對如何減排，努力達成2℃目標展開協(xié)商。

一些科學家則有不同意見。他們認為，基于當前的政治事實，2℃的目標似乎有些異想天開。盡管一些科學文獻都提出了2℃警告和其不確定性，人們?nèi)匀粨模?℃目標的氣候模型在實現(xiàn)目標的難度上含糊不清，從而扭曲了各國的政治協(xié)商。很多氣候模型以大規(guī)模開發(fā)生物能源進行碳捕獲和碳儲存作為實現(xiàn)碳負排放的主要途徑，而很多研究者對這一途徑的可行性提出了質疑?？茖W界也因此出現(xiàn)了一些分歧，一些人質疑，部分科學家是否會屈從于以2℃作為一種政治目標的政治家和政府資助者的意志。

“沒有人敢擔保，不會發(fā)生這樣的事情，”德國國際和安全事務研究所歐盟研究部主管奧利弗·吉登（Oliver Geden）這樣說道，“每個人都想實現(xiàn)2℃目標，但科學家需要確保的是氣候科學的可信度。”

氣候模型家們首先承認了他們工作的局限性，表示他們的模型是為了探索可能的選擇，而不是預測未來。“我們會告訴你。需要多少核電站，或多少碳捕獲與儲存，但我們不能確定的是，社會是否會愿意這樣做，”全球變化聯(lián)合研究中心的資深科學家和建模學家列昂·克拉（Leon Clarke）這樣說到，“這兩者完全不同?！?/p>

實現(xiàn)2℃目標的兩種途徑

建模專家們?yōu)橄拗迫蜃兣?℃以內(nèi)提出了很多情景。第一、二幅圖展示的是，在立刻以可再生能源替代化石燃料條件下的二氧化碳排放量和能源供應情況。第三、四幅圖展示的是，繼續(xù)使用化石燃料，但不斷增加生物能源的使用條件下的二氧化碳排放量和能源供應情況。生物能源產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳被捕獲、存儲，最終把碳排放降低到0以下。

一萬億噸

早在1975年，就有人提出了把全球變暖限制在2℃以內(nèi)的看法。當時，耶魯大學的經(jīng)濟學家威廉·諾德豪斯（William Nordhaus）提出，一旦全球變暖超過2℃或3℃，這就超出了地球過去幾十萬年的溫度范圍。1996年，歐盟采納了這一限制目標，八國集團于2009年也確立了這一目標。聯(lián)合國氣候變化會議的成員國也在2009年哥本哈根氣候峰會上肯定了這一目標，并在一年后的墨西哥坎昆氣候會議上正式將其采納。

這一舉動令學界猝不及防。2009年以前，大多數(shù)氣候建模專家關注的是把大氣中二氧化碳的濃度穩(wěn)定在550 PPM（0.0055%）左右——這大概是工業(yè)化前水平的一倍，這種情況下全球變暖可能限制在稍微低于3℃的范圍里。但隨著政界人士對2℃目標的興趣的增長，部分科學家開始探索2℃目標對整個環(huán)境的影響。2009年4月，英國牛津大學氣候學家邁爾斯·阿倫（Myles Allen）等人發(fā)表了一項研究。該研究指出，人類將不得不把累積碳排放量限制在1萬億噸以內(nèi)——目前，全球的累積碳排放量已超過了五千億噸——才有可能把變暖限制在2℃以內(nèi)。很多重要的政治決策就以一萬億噸作為科學基線，很多建模專家也因此改變了思路。

一個氣候變化項目的成員麥西姆·塔瓦尼（Massimo Tavoni）表示，“2℃是個非常嚴苛的目標，很少有目標會這么嚴格。政府資助者們開始要求我們實現(xiàn)它?！?/p>

之后建模專家們主要分成兩個陣營：先“付費”還是后“付費”。先“付費”陣營認為，各國需要立即縮減溫室氣體排放。后“付費”陣營則認為，通過開發(fā)吸收和儲存二氧化碳的大規(guī)模設施，各國可以采用相對緩慢的速度減排。

“那些包含負排放的模型非常有吸引力，因為你有很多種選擇。”麻省理工學院全球變化科學與政策聯(lián)合項目的主任約翰·雷利（John Reilly）這樣說到。

在后“付費”方式中，大多數(shù)模型依賴于生物能源和碳捕獲與儲存的結合。該系統(tǒng)以種植收割后經(jīng)處理能制造生物燃料或用于燃燒發(fā)電的作物開始。由于植物在生長時吸收二氧化碳，因此這兩種方式能提供碳中和的電能。植物被處理時產(chǎn)生的二氧化碳被捕獲并注入地下，而整個過程用掉的碳排放要比產(chǎn)生的二氧化碳多。由美國能源部資助的一個團隊在伊利諾伊州一家生產(chǎn)生物乙醇燃料的工廠內(nèi)測試了此類系統(tǒng)。不過，生物能源和碳捕獲與儲存均未展示出接近這些模型所構想情景的潛力。

“這只是簡單的算術題。累積碳排放量不能超過一萬億噸。這個額度真的很小，因此我們必須實現(xiàn)負排放，或者至少要做一些補償措施（例如擴大綠化面積）來達到零排放。因此，到底這些措施能否實施還很難說?！?/p>

基于這些模型以及其他信息，IPCC預計，到2100年減排舉措將使全球能源消費減少3%～11%。這種程度比較合適，既有利于減少碳排放，又能維持全球經(jīng)濟整體上的增長態(tài)勢。不過，如果生物能源和碳捕獲與儲存系統(tǒng)發(fā)展受限，實現(xiàn)2℃目標很難。

問題是，是否有模型準確地反映了技術和社會方面的難題。麻省理工提出的一個模型顯示，項目成本是IPCC報告的成本的兩到三倍。部分原因是，該模型試圖反映推廣新技術的困難程度，例如熟練勞動力和自然資源在不同地區(qū)的分布問題。其次還有技術障礙。捕獲發(fā)電廠釋放的二氧化碳的成本和難度超出很多人的想象。目前只有加拿大的一個電站在開展這類商業(yè)項目。

此外，雷利說，事實上能完成2°C目標的模型非常少。而且這些模型比那些不能完成目標的模型的減排成本高得多。

參加了IPCC評估報告的加州大學政治科學家大衛(wèi)·維克多（David Victor）表示，盡管IPCC評估報告中也包含了警告，但報告并沒有充分強調經(jīng)濟和技術的挑戰(zhàn)，以及模型的不確定性。維克多并不認為這一問題能都歸咎于科學家們：當研究人員起草評估的排放前景和成本草案時，他們清晰地表明了實現(xiàn)2℃目標的難度。但歐盟和發(fā)展中國家為主的政府要求報告更加樂觀?！拔覀冇龅搅撕芏嗟淖枇Γ詈笪淖侄冀?jīng)過一定程度的修飾?！本S克多說。

建模專家們則認為，模型中已經(jīng)明確指出了重要的研究問題，例如生物能源和碳捕獲與儲存的成本和對土地使用、食品系統(tǒng)和水源的影響。

例如，2014年《地球未來》上的一項研究發(fā)現(xiàn)，即使有第二代纖維素生物燃料（既包括植物中的糖，也使用植物的莖和木質材料），也很難獲得足夠的生物能源作物。這需要大幅度增加作物產(chǎn)量，同時到2100年氮肥使用會增加77%。生物能源需要在能捕獲碳排放的集中設施里生產(chǎn)，除非諸事順利，否則在不明顯影響食物產(chǎn)量或擴大耕種面積的情況下，很難大規(guī)模推廣生物能源。

“如果我們需要推廣這樣的大規(guī)模基礎設施，我們需要了解這意味著什么，”柏林墨卡托研究所全球生態(tài)和氣候變化中心的環(huán)境科學家薩賓·法斯(Sabine Fuse)這樣說。

2014年10月，法斯在《自然氣候變化》雜志上發(fā)表了一篇評論，呼吁負排放需要跨學科的合作。第一個跨學科氣候變化項目是由該評論的共同作者彼得·史密斯（Peter Smith）組織，該項目是針對負排放策略和潛在的限制的評估。負排放策略包括：生物能源與碳捕獲碳儲存系統(tǒng)或其他吸收碳的方法，植樹造林，使用化學洗滌器直接從空氣中捕獲二氧化碳，以及破碎巖石加強消耗二氧化碳的地質風化。

“這些技術背后的科學背景還非常欠缺，”史密斯說，“這有點像路線圖，告訴我們未來幾年里需要做的事情，例如加快研發(fā)碳捕獲系統(tǒng)?！?/p>

危險因素

建模專家們正在研究實際操作中會遇到的問題。大部分模型都存在這樣一個假定：全球各國都會參與緩解氣候變化，為碳排放制定價格，技術解決方案將廣泛普及，投資會流向發(fā)展中國家相對廉價的減排舉措上。但實際情況遠沒有這么理想。全球變化聯(lián)合研究所的一個團隊正與維克多等人合作，研究在發(fā)展中國家由于政治不穩(wěn)定和公共設施質量低下造成的投資風險。他們的模型顯示，投資者可能會更傾向于投資發(fā)達國家，從而造成成本上升，發(fā)展中國家日益增長的碳排放更難降低。

“這些模型說明了一個道理，在過于理想化的假設下，凡事皆有可能。而在較為實際的假設下，很難達到2℃目標?！本S克多表示。

建模專家們非常明確地表示，沒有所有國家的全力合作，減少碳排放的成本肯定會增加，實現(xiàn)2℃目標的幾率會大幅下降。這正是巴黎峰會面臨的情形。大多數(shù)國家和所有主要溫室氣體排放國均提交了減排承諾，但各自的減排強度大不相同。

按照現(xiàn)在的情況，即使各國減少碳排放，21世紀末全球仍會變暖3℃左右。如果各國不加大減排力度，全世界將最早在2032年變暖2℃。如果這些模型推斷無誤，全球領導者要么接受更大幅度的升溫，要么籌劃艱巨的負排放行動。如果他們選擇了后者并且獲得成功，情況就完全不同了。

“到時候情形就不一樣了?！眾W地利國際應用系統(tǒng)分析研究所副所長、經(jīng)濟建模專家雷伯加·諾維奇（Nebojsa Nakicenovic）表示，“如果技術允許，那么我們也能實現(xiàn)更遠大的目標，例如把全球變暖限制在1℃以內(nèi)?！?/p>

不妨設想現(xiàn)在是2100年，生物能源成為主要的能源產(chǎn)業(yè)，碳捕獲系統(tǒng)每天吸收的二氧化碳和巴黎峰會時每天釋放的二氧化碳的量相同。人類已經(jīng)嚴格控制了大氣。到那時候氣候峰會上，各國政府討論的問題就會是：地球恒定溫度要設到多低？

[資料來源：Nature][責任編輯：?；襗