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        雙碳目標(biāo)下加強(qiáng)氣象學(xué)科交叉的路徑探索

        2022-04-12 05:04:34楊萍王志強(qiáng)
        閱江學(xué)刊 2022年2期
        關(guān)鍵詞:學(xué)科交叉生態(tài)環(huán)境保護(hù)碳中和

        楊萍 王志強(qiáng)

        摘 要 習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上首次提出中國(guó)力爭(zhēng)在2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)(以下簡(jiǎn)稱雙碳目標(biāo))隨之被納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局。雙碳目標(biāo)在提振全球應(yīng)對(duì)氣候變化信心的同時(shí),也給中國(guó)提出了巨大的挑戰(zhàn)。在實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的進(jìn)程中,氣象學(xué)科要為能源開(kāi)發(fā)利用提供更加科學(xué)的支撐保障,為保證能源安全提供更具實(shí)效的科學(xué)服務(wù),為生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供更有影響力的決策選擇。氣象學(xué)科交叉融合發(fā)展推進(jìn)雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),應(yīng)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì),加強(qiáng)跨學(xué)科合作;優(yōu)化資源配置,重點(diǎn)營(yíng)造有利于跨學(xué)科研究的平臺(tái)環(huán)境;做好政策銜接,重點(diǎn)攻關(guān)創(chuàng)新型關(guān)鍵技術(shù)。

        關(guān)鍵詞 碳中和 學(xué)科交叉 新能源 氣候治理 能源安全 生態(tài)環(huán)境保護(hù) 應(yīng)對(duì)氣候變化

        作者簡(jiǎn)介:楊萍,理學(xué)博士,中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院研究員;王志強(qiáng),哲學(xué)博士,中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院正高級(jí)工程師。

        基金項(xiàng)目:中國(guó)氣象局2021年軟科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目“氣象學(xué)科交叉與科技創(chuàng)新路徑選擇”(2021ZDIANXM13)

        ①《習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上發(fā)表重要講話》,《人民日?qǐng)?bào)》,2020年9月23日。

        ②《推動(dòng)平臺(tái)經(jīng)濟(jì)規(guī)范健康持續(xù)發(fā)展 把碳達(dá)峰碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局》,《人民日?qǐng)?bào)》,2021年3月16日。

        ③《習(xí)近平出席〈生物多樣性公約〉第十五次締約方大會(huì)領(lǐng)導(dǎo)人峰會(huì)并發(fā)表主旨講話》,《人民日?qǐng)?bào)》,2021年10月13日。

        一、引 言

        2020年9月,中國(guó)宣布將采取更加有力的政策和措施,力爭(zhēng)在2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,①之后,碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)(下文簡(jiǎn)稱雙碳目標(biāo))被納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局。②為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo),中國(guó)將陸續(xù)發(fā)布重點(diǎn)領(lǐng)域和行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案和一系列支撐保障措施,構(gòu)建日漸完善的碳達(dá)峰、碳中和“1+N”政策體系。③雙碳目標(biāo)是國(guó)家重大戰(zhàn)略決策,相關(guān)的科學(xué)研究不僅涉及能源和環(huán)境,而且涉及整個(gè)地球系統(tǒng),將與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等眾多要素產(chǎn)生復(fù)雜關(guān)聯(lián)。由于戰(zhàn)略目標(biāo)的長(zhǎng)期性、研究對(duì)象的多樣性和復(fù)雜性,不同領(lǐng)域不同學(xué)科的深度交叉和融合已成為未來(lái)發(fā)展的必經(jīng)之路。

        學(xué)科交叉發(fā)展并非新的話題,但在全球科技發(fā)展重大變革的背景下,呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)和趨勢(shì)。首先,解決氣候變化、災(zāi)害防治、自然環(huán)境退化等社會(huì)重大問(wèn)題成為學(xué)科交叉融合的主要?jiǎng)恿?,這是由于社會(huì)重大挑戰(zhàn)帶來(lái)的問(wèn)題在本質(zhì)上都是復(fù)雜的和跨學(xué)科的,相關(guān)科學(xué)技術(shù)問(wèn)題常常需要通過(guò)多學(xué)科交叉融合才能解決。其次,自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的交叉趨勢(shì)顯著增強(qiáng),如全球生物多樣性、海洋環(huán)境惡化等都需要科學(xué)家和社會(huì)科學(xué)研究者的緊密合作,最明顯的標(biāo)志是國(guó)際科學(xué)理事會(huì)和國(guó)際社會(huì)科學(xué)理事會(huì)于2018年合并,此次合并勢(shì)必會(huì)使社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的專家學(xué)者開(kāi)展更加緊密的合作。最后,學(xué)科交叉相關(guān)研究正在形成新的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng),各國(guó)在資助、組織、文化、環(huán)境等方面將采取更加有力的措施,更好地釋放學(xué)科交叉的活力。樊春良、樊天:《國(guó)外學(xué)科交叉研究的發(fā)展趨勢(shì)及啟示》,《中國(guó)科學(xué)基金》,2019年第5期,第446-452頁(yè)。

        大氣科學(xué)是人類對(duì)天氣、氣候知識(shí)的不斷認(rèn)識(shí)和總結(jié)。大氣運(yùn)動(dòng)讓五大圈層(大氣圈、巖石圈、生物圈、海洋圈、冰雪圈)連貫成為一體,該特性使大氣科學(xué)與地球科學(xué)的其他分支存在不能割斷的聯(lián)系。郭正堂:《〈地球系統(tǒng)與演變〉:未來(lái)地球科學(xué)的脈絡(luò)》,《科學(xué)通報(bào)》,2019年第9期,第883-884頁(yè)。同時(shí),大氣科學(xué)涉及人類生產(chǎn)生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方方面面,圍繞雙碳目標(biāo),氣象學(xué)科與相關(guān)學(xué)科、相關(guān)領(lǐng)域開(kāi)展更深層次、更廣泛的交叉融合將成為必然。本文擬圍繞雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),以學(xué)科交叉為切入點(diǎn),分析雙碳目標(biāo)對(duì)氣象學(xué)科發(fā)展的新需求、氣象學(xué)科交叉的現(xiàn)狀和問(wèn)題,提出建議,為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)、制定政策措施提供參考和借鑒。

        二、雙碳目標(biāo)下氣象學(xué)科交叉的內(nèi)涵、現(xiàn)狀及問(wèn)題

        (一)氣象學(xué)科交叉的內(nèi)涵

        要實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo),我國(guó)將在經(jīng)濟(jì)、能源、技術(shù)等領(lǐng)域迎來(lái)重大的變革和挑戰(zhàn),需要持續(xù)的科研技術(shù)投入,必須加深對(duì)全球氣候治理、應(yīng)對(duì)氣候變化、可再生能源開(kāi)發(fā)和利用的科學(xué)認(rèn)識(shí),加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵減排技術(shù)、能源系統(tǒng)支撐技術(shù)、重點(diǎn)領(lǐng)域近零排放技術(shù)的革新。多學(xué)科、多產(chǎn)業(yè)、多部門的深度融合,必然會(huì)催生一系列新的科學(xué)和技術(shù),并深刻影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的變革和發(fā)展。從近現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷程看,新突破、新思想、新的生長(zhǎng)點(diǎn)常常是在不同學(xué)科彼此交叉和相互滲透中形成的。

        氣象學(xué)主要研究大氣的各種物理和化學(xué)性質(zhì)、現(xiàn)象及變化規(guī)律。隨著研究領(lǐng)域的擴(kuò)大,氣象學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為大氣科學(xué),“大科學(xué)”特征愈發(fā)明顯,氣象學(xué)科交叉呈現(xiàn)出多重內(nèi)涵和方向。第一,氣象學(xué)科交叉并非新事物,大氣科學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)和社會(huì)發(fā)展背景下被賦予了更多的含義,逐漸從傳統(tǒng)的單一學(xué)科向多學(xué)科轉(zhuǎn)變。第二,在雙碳目標(biāo)下,大氣科學(xué)不僅僅需要和數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科進(jìn)行交叉,還要和生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)、生物學(xué)、建筑學(xué)、新能源等應(yīng)用學(xué)科進(jìn)行交叉,甚至還需要和經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、社會(huì)學(xué)等社會(huì)科學(xué)交叉,同時(shí)與人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)深度融合。第三,在氣象學(xué)科建設(shè)過(guò)程中,學(xué)科交叉既是目的,也是手段,最終目標(biāo)是不斷拓展大氣科學(xué)的邊界和前沿,不斷融合相關(guān)技術(shù)推動(dòng)創(chuàng)新,從而完成氣象學(xué)科助力雙碳目標(biāo)的使命。

        (二)氣象學(xué)科交叉的現(xiàn)狀

        從學(xué)科發(fā)展的邏輯來(lái)看,傳統(tǒng)學(xué)科發(fā)展到一定階段,會(huì)出現(xiàn)“天花板”效應(yīng),迫使研究人員將視野放大并投向其他學(xué)科,借鑒有益的思想、理論和方法,從而找到學(xué)術(shù)延伸的突破口。姚建年:《學(xué)科交叉驅(qū)動(dòng)源頭創(chuàng)新》,《科技導(dǎo)報(bào)》,2016年第1期,第8-9頁(yè)。氣象學(xué)科的發(fā)展一直伴隨著不同知識(shí)體系的交織和共享,從其學(xué)科發(fā)展的脈絡(luò)和歷程看,與其他學(xué)科交叉融合是大氣學(xué)科不斷創(chuàng)新和突破的主要?jiǎng)恿?。?guó)家自然科學(xué)基金委在優(yōu)化大氣科學(xué)資助布局中,更加重視為民生和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供有力科學(xué)支撐的多學(xué)科交叉研究,如將原代碼“大氣環(huán)境”修改為“大氣環(huán)境與健康氣象”,鼓勵(lì)科學(xué)家在研究大氣成分的同時(shí),積極開(kāi)展與醫(yī)學(xué)、環(huán)境和健康等領(lǐng)域的交叉;再如“氣候變化及影響與應(yīng)對(duì)”注重大氣科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的交叉。劉哲、丁愛(ài)軍、張人禾:《調(diào)整國(guó)家自然科學(xué)基金申請(qǐng)代碼,優(yōu)化大氣學(xué)科資助布局》,《科學(xué)通報(bào)》,2020年第12期,第1068-1075頁(yè)。國(guó)家自然科學(xué)基金委對(duì)大氣學(xué)科資助布局的調(diào)整,反映了氣象學(xué)科與其他學(xué)科和領(lǐng)域交融不斷深入的發(fā)展態(tài)勢(shì)。1B464F7B-5FE0-4E50-B08C-3B7275142D42

        在我國(guó),氣象學(xué)科交叉涉及高等院校、氣象部門、科研院所、相關(guān)行業(yè)等,在雙碳目標(biāo)的推進(jìn)過(guò)程中,氣象學(xué)科需要更多地突破天氣與氣候系統(tǒng)研究本身,廣泛地與自然、社會(huì)、工程、技術(shù)等領(lǐng)域深度融合。學(xué)科建設(shè)水平和以學(xué)科建設(shè)為基礎(chǔ)的學(xué)科交叉是高校綜合實(shí)力的體現(xiàn),在國(guó)家政策導(dǎo)向和社會(huì)需求的推動(dòng)下,高校對(duì)跨學(xué)科人才的培養(yǎng)給予了更多關(guān)注。同時(shí),高校的發(fā)展離不開(kāi)廣泛深入的學(xué)術(shù)交流,開(kāi)展多領(lǐng)域跨學(xué)科的學(xué)術(shù)交流已經(jīng)成為高校提高學(xué)術(shù)水平、適應(yīng)社會(huì)需求的主要措施,如南京信息工程大學(xué)舉辦“全球氣候變化與中國(guó)行動(dòng)方案——碳中和實(shí)現(xiàn)路徑與政策選擇”學(xué)術(shù)研討會(huì),圍繞我國(guó)碳中和的能源方案、實(shí)踐路徑展開(kāi)深入交流。董戰(zhàn)峰、季曦、劉宇等:《碳中和實(shí)現(xiàn)路徑與政策選擇(筆談)》,《閱江學(xué)刊》,2021年第3期,第5-34頁(yè)。氣象部門歷來(lái)重視氣象業(yè)務(wù)的全鏈條發(fā)展,同時(shí)非常關(guān)注多領(lǐng)域合作的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè),而觀測(cè)、預(yù)報(bào)、服務(wù)等氣象業(yè)務(wù)的協(xié)同發(fā)展和人才隊(duì)伍建設(shè)也離不開(kāi)氣象學(xué)科的交叉融合。在雙碳目標(biāo)的推進(jìn)過(guò)程中,氣象部門圍繞氣候變化、風(fēng)能太陽(yáng)能氣象業(yè)務(wù)等出臺(tái)工作方案或行動(dòng)計(jì)劃,通過(guò)統(tǒng)籌謀劃、機(jī)構(gòu)改革和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,高效服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略,兼顧原有不同層次的氣象業(yè)務(wù)體系,核心是強(qiáng)化跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的交叉融合,實(shí)現(xiàn)相關(guān)科研和業(yè)務(wù)領(lǐng)域的科學(xué)布局,提升決策咨詢能力,發(fā)揮氣象部門對(duì)雙碳目標(biāo)的科學(xué)支撐作用。科研院所的學(xué)科交叉主要體現(xiàn)在人才培養(yǎng)的院企合作、跨學(xué)科合作等方面,如中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所以國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃為平臺(tái),開(kāi)展風(fēng)能、光伏等領(lǐng)域的氣候預(yù)測(cè),為國(guó)家電力預(yù)測(cè)、優(yōu)化電力規(guī)劃等提供學(xué)術(shù)支持。在各行各業(yè)的需求越來(lái)越多樣化、保障國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略任務(wù)越來(lái)越多的背景下,氣象學(xué)科交叉的作用已得到初步體現(xiàn)。

        但是,氣象業(yè)務(wù)分工和相關(guān)學(xué)科分支越來(lái)越細(xì),氣象專業(yè)人才在知識(shí)結(jié)構(gòu)、實(shí)踐能力等方面的“偏科”現(xiàn)象還比較突出,綜合素養(yǎng)無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜工作的要求。同時(shí),氣象學(xué)科及相關(guān)專業(yè)分布在全國(guó)幾十所高校,統(tǒng)籌謀劃跨學(xué)科人才培養(yǎng)難度較大,科研院所作為大氣科學(xué)研究的主體,偏重團(tuán)隊(duì)和項(xiàng)目,學(xué)科交叉融合缺乏深度,這些都是不利因素。

        (三)氣象學(xué)科交叉的問(wèn)題

        第一,缺乏圍繞國(guó)家戰(zhàn)略的整體策劃。氣象學(xué)科發(fā)展的主力軍是高校和科研院所,目前中國(guó)已有三十多所高校設(shè)置了氣象專業(yè),但在學(xué)科建設(shè)方面,主要以單一學(xué)科作為整體單元進(jìn)行推進(jìn),基礎(chǔ)課程教育偏少、專業(yè)概念輸入偏早,這導(dǎo)致相關(guān)專業(yè)的學(xué)生在知識(shí)面的拓展、發(fā)散思維的訓(xùn)練方面長(zhǎng)期偏弱,以大氣科學(xué)為主導(dǎo)的單一學(xué)科的科研思維意識(shí)過(guò)強(qiáng),限制了學(xué)生對(duì)其他學(xué)科的關(guān)注。高校、科研院所囿于辦學(xué)目標(biāo),對(duì)國(guó)家發(fā)展實(shí)際需求的關(guān)注度不夠高,例如,圍繞雙碳目標(biāo),應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展哪些學(xué)科、如何推動(dòng)學(xué)科交叉融合、培養(yǎng)怎樣的跨學(xué)科人才……關(guān)于這些問(wèn)題,高校和科研院所需要更多的思考和更合理的布局。氣象部門和行業(yè)主管部門應(yīng)研究雙碳目標(biāo)對(duì)學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求和潛在需求,在此基礎(chǔ)上出臺(tái)相關(guān)政策,幫助高校和科研院所打破學(xué)科界限,推動(dòng)交叉融合取得實(shí)效。

        第二,缺乏相關(guān)組織機(jī)構(gòu)的橫向溝通。雙碳目標(biāo)涉及能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等多個(gè)領(lǐng)域,科學(xué)支撐必然需要跨學(xué)科合作、多學(xué)科交叉,需要多領(lǐng)域、多部門、多團(tuán)隊(duì)的協(xié)同合作。然而,要搭建跨學(xué)科的研究平臺(tái)、取得多學(xué)科交叉融合的重大成果,還存在一些障礙甚至壁壘。一方面,氣象部門以服務(wù)保障國(guó)家需求為主要任務(wù),實(shí)際業(yè)務(wù)是重點(diǎn),服務(wù)為首要責(zé)任,由于業(yè)務(wù)分工不斷細(xì)化、服務(wù)更加專門化,客觀上導(dǎo)致專業(yè)技術(shù)人員知識(shí)復(fù)合程度不高、儲(chǔ)備較為單一、對(duì)非業(yè)務(wù)急需的知識(shí)和技能學(xué)習(xí)動(dòng)力不足,影響了高水平跨學(xué)科人才和團(tuán)隊(duì)的培養(yǎng)。另一方面,高校目前主要以縱向、單向管理為主,對(duì)不同學(xué)科之間的交叉融合形成了事實(shí)上的阻礙。

        第三,缺乏錨定重點(diǎn)領(lǐng)域聯(lián)合攻關(guān)的體制機(jī)制。美、日、英、德、法等發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)70年代已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入碳達(dá)峰階段,相比之下,我國(guó)要在十年內(nèi)完成碳達(dá)峰目標(biāo),任務(wù)的難度很大。此外,在碳達(dá)峰之后用30年時(shí)間實(shí)現(xiàn)碳中和,這個(gè)計(jì)劃比歐盟縮短了40年的時(shí)間,挑戰(zhàn)巨大。從碳排放的演化和發(fā)展來(lái)看,實(shí)現(xiàn)碳中和是一個(gè)長(zhǎng)周期的過(guò)程,從微觀層面的脫碳技術(shù)研究到中觀層面的脫碳規(guī)劃,還不足以實(shí)現(xiàn)最終的減排目標(biāo),迫切需要宏觀層面的頂層設(shè)計(jì)和聯(lián)合攻關(guān)。然而,受制于行業(yè)和學(xué)科的條塊分割,從國(guó)家戰(zhàn)略高度集中開(kāi)展能源、氣候、環(huán)境、社會(huì)等領(lǐng)域的交叉融合和量化研究,從深度和廣度而言,推進(jìn)力度不足。以大氣科學(xué)研究和相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)為例,氣象工作者在新能源、生態(tài)環(huán)境、人體健康、基礎(chǔ)設(shè)施等重點(diǎn)領(lǐng)域貢獻(xiàn)不足,氣象學(xué)科服務(wù)雙碳目標(biāo)的靶向還不夠精準(zhǔn),原因之一便是尚未打破學(xué)科、部門、行業(yè)的分割,缺乏國(guó)家層面的關(guān)鍵技術(shù)和重點(diǎn)領(lǐng)域聯(lián)合攻關(guān)體制機(jī)制,未形成不同學(xué)科的真交叉和真融合。

        三、雙碳目標(biāo)對(duì)氣象學(xué)科交叉融合發(fā)展的新需求

        (一)為能源開(kāi)發(fā)利用提供更加科學(xué)的支撐保障

        雙碳目標(biāo)的深層次背景是在生態(tài)文明新形態(tài)下構(gòu)建環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì),核心是綠色低碳轉(zhuǎn)型,關(guān)鍵是從傳統(tǒng)化石能源向高比例可再生能源轉(zhuǎn)型發(fā)展。據(jù)研究,到2030年,我國(guó)非化石能源的一次能源消費(fèi)比重要達(dá)到25%左右,風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量要達(dá)到12億千瓦以上?!读?xí)近平在氣候雄心峰會(huì)上發(fā)表重要講話》,《人民日?qǐng)?bào)》,2020年12月13日。合理開(kāi)發(fā)利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源,不僅是政策問(wèn)題,更是科學(xué)問(wèn)題,如果不科學(xué)分析資源總量、可開(kāi)發(fā)量、地域分布特征等,就難以為制定風(fēng)能太陽(yáng)能的發(fā)展建設(shè)規(guī)劃、宏觀選址、有序開(kāi)發(fā)、合理利用等提供科學(xué)依據(jù)。申彥波:《我國(guó)太陽(yáng)能資源評(píng)估方法研究進(jìn)展》,《氣象科技進(jìn)展》,2017年第1期,第77-84頁(yè)。李正泉、宋麗莉、馬浩等:《海上風(fēng)能資源觀測(cè)與評(píng)估研究進(jìn)展》,《地球科學(xué)進(jìn)展》,2016年第8期,第800-810頁(yè)。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,氣象部門已經(jīng)能夠提供風(fēng)能太陽(yáng)能資源監(jiān)測(cè)、評(píng)估和預(yù)報(bào)業(yè)務(wù),開(kāi)展精細(xì)化風(fēng)能太陽(yáng)能資源評(píng)估,并形成了風(fēng)能太陽(yáng)能監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)能力。在雙碳目標(biāo)的引領(lǐng)下,開(kāi)展更為精細(xì)的風(fēng)能太陽(yáng)能資源評(píng)估、提供更加精準(zhǔn)的風(fēng)能太陽(yáng)能預(yù)報(bào)、提升風(fēng)能太陽(yáng)能資源延伸期預(yù)報(bào)能力,都需要?dú)庀髮W(xué)科的不斷發(fā)展。1B464F7B-5FE0-4E50-B08C-3B7275142D42

        (二)為保證能源安全提供更具實(shí)效的科學(xué)服務(wù)

        為推進(jìn)雙碳目標(biāo),電力系統(tǒng)利用可再生能源發(fā)電的比例要不斷提升,這是必然的趨勢(shì)。然而,風(fēng)、光等氣候資源的間歇性和不穩(wěn)定性使風(fēng)電、光電具有顯著的波動(dòng)性特點(diǎn),無(wú)法保持穩(wěn)定。例如,大面積、長(zhǎng)時(shí)間的陰天、雨天、靜風(fēng)天氣會(huì)影響以光伏、風(fēng)電為主體的電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,甚至?xí)斐呻娏喙┑闹卮箫L(fēng)險(xiǎn)。更加精準(zhǔn)的風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電功率預(yù)報(bào),對(duì)于增強(qiáng)并網(wǎng)調(diào)峰調(diào)度水平、提高現(xiàn)有裝機(jī)規(guī)模的利用時(shí)數(shù)和運(yùn)行時(shí)數(shù)、提升風(fēng)能太陽(yáng)能等新能源的利用效果至關(guān)重要。同時(shí),氣候變化引起極端天氣氣候事件不斷增多,負(fù)面影響不斷增強(qiáng),高溫、雨雪冰凍、強(qiáng)風(fēng)、暴雨、雷暴、沙塵暴等災(zāi)害性天氣增大了電力基礎(chǔ)設(shè)施受損的可能性,從而造成更加嚴(yán)重的能源安全隱患。例如,美國(guó)加利福尼亞州“8·14”停電事故(2020年)和得克薩斯州“2·14”停電事故(2021年)都是由極端天氣氣候事件引起的,而可再生能源發(fā)電系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)極端天氣氣候事件時(shí)的調(diào)節(jié)能力不足。米建華:《從美國(guó)近期大停電事故的共因看當(dāng)前電力安全供應(yīng)問(wèn)題》,《中國(guó)電力企業(yè)管理》,2021年第7期,第42-46頁(yè)。此外,可再生能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)意味著風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)量將出現(xiàn)數(shù)倍乃至數(shù)十倍的增長(zhǎng),大規(guī)模風(fēng)、光電站的開(kāi)發(fā)利用也可能對(duì)氣候、生態(tài)、環(huán)境產(chǎn)生影響,這些都需要開(kāi)展多學(xué)科的交叉研究,進(jìn)行更科學(xué)的論證。李芬、楊勇、趙晉斌等:《光伏電站建設(shè)運(yùn)行對(duì)氣候環(huán)境的能量影響》,《氣象科技進(jìn)展》,2019年第2期,第71-77頁(yè)。

        (三)為生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供更有影響力的決策選擇

        氣候是自然生態(tài)系統(tǒng)中最為活躍的因素之一,是自然生態(tài)系統(tǒng)狀況的綜合反映,也是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。氣候及氣候變化的相關(guān)科學(xué)問(wèn)題是自然生態(tài)系統(tǒng)變化最重要的領(lǐng)域之一,全球變暖程度一旦達(dá)到氣候變化臨界點(diǎn),將導(dǎo)致難以逆轉(zhuǎn)的氣候巨變。 Steffen W, Rockstrim J, Richardson K, et al,“Trajectories of the earth system in the anthropocene”,Proceedings of the National Academy of Sciences,vol.115,no.3(2018),p.201810141.IPCC第六次評(píng)估報(bào)告重點(diǎn)關(guān)注兩個(gè)問(wèn)題,一是限制升溫2 ℃和1.5 ℃的減緩路徑是否可行,二是采取何種措施來(lái)實(shí)現(xiàn)減緩并展示政策可行性。姜克雋:《IPCC第三工作組第六次評(píng)估報(bào)告:全球減緩走向何方?》,《氣候變化研究進(jìn)展》,2020年第2期,第251-252頁(yè)。已發(fā)布的第一工作組報(bào)告從科學(xué)的角度指出,在限制全球變暖的過(guò)程中,既要控制二氧化碳的累積排放量,又要控制其他溫室氣體排放。劉毅:《中國(guó)氣象局有關(guān)負(fù)責(zé)人解讀IPCC第六次評(píng)估報(bào)告的第一工作組報(bào)告——為全球氣候治理提供堅(jiān)實(shí)科學(xué)支撐》,《人民日?qǐng)?bào)》,2021年8月24日。加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù),主動(dòng)順應(yīng)氣候規(guī)律,需要在科學(xué)應(yīng)對(duì)氣候變化、統(tǒng)籌開(kāi)發(fā)利用空中水資源、有效防御氣象災(zāi)害、合理利用氣候容量、著力改善氣候環(huán)境等方面加強(qiáng)研究,為生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供更加有影響力的決策選擇。

        實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo),關(guān)系經(jīng)濟(jì)發(fā)展、行業(yè)轉(zhuǎn)型、新興領(lǐng)域發(fā)展、生產(chǎn)生活方式調(diào)整等,從碳達(dá)峰到碳中和只有30年時(shí)間,任務(wù)異常復(fù)雜艱巨。大氣科學(xué)的研究對(duì)象是復(fù)雜系統(tǒng),與其他學(xué)科的交叉融合不僅有助于自身的拓展,也有助于解決影響和制約雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重大理論問(wèn)題和技術(shù)難題。一方面,從發(fā)展的歷史軌跡看,氣象學(xué)從描述性科學(xué)已經(jīng)變?yōu)橐詳?shù)學(xué)、物理為基礎(chǔ)的現(xiàn)代科學(xué),尤其是當(dāng)代大氣科學(xué)具備與其他學(xué)科進(jìn)行交叉融合的天然動(dòng)力。肖子牛、葉夢(mèng)姝:《大氣科學(xué)歷史進(jìn)程中多學(xué)科的交叉影響》,《氣象科技進(jìn)展》,2014年第6期,第50-53頁(yè)。另一方面,雙碳目標(biāo)涉及面之廣、難度之大、問(wèn)題之復(fù)雜絕非單一學(xué)科所能涵蓋,氣象學(xué)科與能源安全、資源開(kāi)發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域關(guān)系密切。因此,推動(dòng)氣象學(xué)科與生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)、新能源、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科交叉的外在驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)大。在雙碳目標(biāo)的戰(zhàn)略性引領(lǐng)下,開(kāi)展氣象學(xué)科交叉既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。

        四、氣象學(xué)科交叉融合發(fā)展推進(jìn)雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的可行路徑

        (一)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì),圍繞雙碳目標(biāo)加強(qiáng)跨學(xué)科合作

        實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo),需要資源、環(huán)境、能源、工業(yè)、建筑、交通、材料、海洋、農(nóng)林、氣象等各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)的科技創(chuàng)新和技術(shù)推廣,形成合力完成溫室氣體減排目標(biāo)。王燦、張雅欣:《碳中和愿景的實(shí)現(xiàn)路徑和政策體系》,《中國(guó)環(huán)境管理》,2020年第6期,第58-64頁(yè)。上述各個(gè)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新離不開(kāi)相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)支撐,從這個(gè)角度看,溫室氣體減排需要多學(xué)科交叉融合。針對(duì)氣候系統(tǒng)的定量評(píng)估、太陽(yáng)能風(fēng)能等新能源的精細(xì)化特征、災(zāi)害性天氣的影響等科學(xué)問(wèn)題,亟須開(kāi)展跨學(xué)科研究,科研成果如何更好地為政府和企業(yè)發(fā)揮決策咨詢作用,亟須開(kāi)展跨領(lǐng)域合作,這些都離不開(kāi)頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌謀劃。氣象部門應(yīng)主動(dòng)聯(lián)合高校、科研院所、行業(yè)企業(yè)協(xié)同合作,共同深入研究能源轉(zhuǎn)型、溫室氣體減排、污染治理等領(lǐng)域的理論問(wèn)題和技術(shù)問(wèn)題,與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境治理協(xié)同增效。建議氣象部門加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)、建立跨部門協(xié)調(diào)機(jī)制,依托局校合作、國(guó)際合作等方式開(kāi)展跨學(xué)科合作,統(tǒng)籌考慮雙碳目標(biāo)下氣象學(xué)科與其他學(xué)科交叉融合的發(fā)展規(guī)劃或工作方案,根據(jù)短期、中期、長(zhǎng)期等時(shí)間尺度,制定經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇、結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展轉(zhuǎn)型等階段性目標(biāo),建立穩(wěn)定支持機(jī)制,爭(zhēng)取設(shè)立跨部門的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室或跨學(xué)科的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

        (二)優(yōu)化資源配置,重點(diǎn)營(yíng)造有利于跨學(xué)科研究的平臺(tái)環(huán)境

        推進(jìn)雙碳目標(biāo),核心是既能穩(wěn)步推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,又能有效應(yīng)對(duì)氣候變化。這種綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展需要各個(gè)行業(yè)、各個(gè)部門、各個(gè)領(lǐng)域的通力合作,也離不開(kāi)各個(gè)學(xué)科內(nèi)部、各個(gè)學(xué)科之間的交叉融合。不可否認(rèn),由于各個(gè)行業(yè)的分工越來(lái)越細(xì)化,氣象領(lǐng)域同樣存在業(yè)務(wù)與科研脫節(jié)、科研與服務(wù)脫節(jié)、學(xué)科融合壁壘等問(wèn)題,例如,高質(zhì)量的氣象數(shù)據(jù)是開(kāi)展氣候變化研究的重要基礎(chǔ)和取得科研突破的關(guān)鍵,但是,數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制工作通常由不同機(jī)構(gòu)獨(dú)立開(kāi)展,導(dǎo)致業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)、科研部門、科研人員等多方主體都在從事氣象數(shù)據(jù)質(zhì)量控制工作,既不集約,也不高效。瞄準(zhǔn)雙碳目標(biāo),氣象部門已經(jīng)采取行動(dòng),對(duì)氣候變化中心、溫室氣體及碳中和監(jiān)測(cè)、風(fēng)能太陽(yáng)能服務(wù)等部門的優(yōu)勢(shì)力量進(jìn)行重組,目的是加強(qiáng)統(tǒng)籌、促進(jìn)融合。未來(lái),應(yīng)對(duì)相關(guān)重點(diǎn)攻關(guān)領(lǐng)域給予人、財(cái)、物等方面的重點(diǎn)扶持,吸引高校、行業(yè)、企業(yè)等進(jìn)行跨領(lǐng)域深度合作,推動(dòng)學(xué)科交叉,增強(qiáng)解決復(fù)雜綜合問(wèn)題的基礎(chǔ)能力。1B464F7B-5FE0-4E50-B08C-3B7275142D42

        (三)做好政策銜接,重點(diǎn)攻關(guān)創(chuàng)新型關(guān)鍵技術(shù)

        實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要途徑是通過(guò)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展,減少能源資源消耗,從而減少溫室氣體排放。這涉及兩個(gè)層面的內(nèi)容:一是轉(zhuǎn)型,這種轉(zhuǎn)型不僅是能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型,還有發(fā)展方式的轉(zhuǎn)型,實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變并非意味著不再消耗能源和資源,而是要實(shí)現(xiàn)能源的可再生和資源的循環(huán)利用,充分利用風(fēng)、光等與氣象具有密切關(guān)系的綠色能源是重點(diǎn)。二是減排,如何減排、怎樣減排,要回答這些問(wèn)題,需要對(duì)氣候變化等科學(xué)問(wèn)題有更加深刻的研究和認(rèn)知。不管轉(zhuǎn)型還是減排,都需要全社會(huì)的共同參與,特別要充分發(fā)揮智庫(kù)、非政府組織和企業(yè)的作用,發(fā)揮氣象學(xué)科與多領(lǐng)域其他學(xué)科的交叉滲透優(yōu)勢(shì)。一方面,要更加關(guān)注氣象學(xué)科與其他學(xué)科的交叉、與相關(guān)重點(diǎn)領(lǐng)域的融合。比如,提升新能源預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度,加強(qiáng)對(duì)能源低碳轉(zhuǎn)型的技術(shù)支撐;重點(diǎn)加強(qiáng)脆弱地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施布設(shè)、生態(tài)系統(tǒng)、金融等方面的政策制定;與多行業(yè)融合,為國(guó)家電力與能源等產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)布局、空間規(guī)劃以及減排方案等政策的制定提供科學(xué)的依據(jù)。另一方面,我國(guó)區(qū)域發(fā)展不平衡現(xiàn)象客觀存在,不同區(qū)域在科學(xué)研究、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、資源分布等方面存在較大差異,我國(guó)天氣、氣候條件同樣具有明顯的地域差別。推廣大氣科學(xué)研究成果要與區(qū)域資源利用、綠色轉(zhuǎn)型等有效結(jié)合,提高關(guān)鍵數(shù)據(jù)融合和應(yīng)用共享能力、分時(shí)分區(qū)可再生能源預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性、區(qū)域高影響天氣預(yù)警精確性,加強(qiáng)能源安全,在關(guān)鍵技術(shù)等方面與電力、能源、金融等行業(yè)開(kāi)展更有效的融合,做好體制機(jī)制、政策標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃方案的銜接,匯聚人才資源,形成互聯(lián)互通的跨學(xué)科網(wǎng)絡(luò),從整體上構(gòu)建有利于實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的學(xué)科交叉融合發(fā)展格局。

        五、結(jié) 語(yǔ)

        實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,兼具長(zhǎng)期性、復(fù)雜性、艱巨性,需要多措并舉、多領(lǐng)域發(fā)力,跨學(xué)科融合、多學(xué)科交叉。一方面,雙碳目標(biāo)屬于長(zhǎng)期戰(zhàn)略目標(biāo),過(guò)程將延續(xù)30~40年。學(xué)科交叉是學(xué)科發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律之一,但也需要外力的推動(dòng),長(zhǎng)遠(yuǎn)謀劃非常重要。通過(guò)學(xué)科交叉融合推動(dòng)學(xué)科創(chuàng)新發(fā)展,實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo),在時(shí)間尺度上高度契合。另一方面,雙碳目標(biāo)涉及學(xué)科廣、覆蓋領(lǐng)域多,屬于國(guó)家亟須解決的重大問(wèn)題,學(xué)科交叉在解決復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題上優(yōu)勢(shì)明顯,從目標(biāo)與手段的契合來(lái)看,可以也應(yīng)該成為推動(dòng)雙碳目標(biāo)的重要手段。世界科技經(jīng)歷了多輪革命,在新一輪科技革命的推動(dòng)下,氣象業(yè)態(tài)已經(jīng)發(fā)生了改變,將來(lái)還要發(fā)生更深刻的轉(zhuǎn)變。在大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)與氣象行業(yè)融合程度越來(lái)越高的過(guò)程中,面對(duì)日益更新的技術(shù)方法和不斷變化的社會(huì)需求,如何使傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)學(xué)科與自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)的最新發(fā)展深度融合,以應(yīng)對(duì)不斷出現(xiàn)的重大挑戰(zhàn),不僅是氣象學(xué)科發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn),也是其他學(xué)科和技術(shù)研究領(lǐng)域需要深入思考的問(wèn)題。

        〔責(zé)任編輯:沈 丹〕1B464F7B-5FE0-4E50-B08C-3B7275142D42

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