（来源：2022年12月14日中国科学院，于贵瑞系中国科学院院士，发展中国家科学院院士，中关村绿色碳汇研究院理事）

“双碳”战略已成为新时代标志性的国家战略。它不仅是我国参与全球环境治理、应对气候变化的政治承诺，更是一场新的科学技术革命。“双碳”战略具体都包括哪些？全球范围内，在应对气候变化、保护生物多样性、实现可持续发展的行动中，它又处于什么地位？

“双碳”战略已成为新时代标志性的国家战略。它不仅是我国参与全球环境治理、应对气候变化的政治承诺，更是一场新的科学技术革命。“双碳”战略具体都包括哪些？全球范围内，在应对气候变化、保护生物多样性、实现可持续发展的行动中，它又处于什么地位？

值此“双碳”战略目标提出两周年之际，本期首都科学讲堂邀请中国科学院院士、中国科学院地理科学与资源研究所研究员于贵瑞，为公众解读我国应对全球气候变化的“双碳”战略及生态碳汇提升的科技问题。

主讲嘉宾：于贵瑞

中国科学院院士、中国科学院地理科学与资源研究所研究员

全球气候变化及其成因

全球气候变化问题历史悠久。在气候变化问题基础理论的奠基阶段，1824年，傅里叶首次提出了温室效应概念。

什么叫温室效应？我们在塑料大棚、玻璃房子里边种花时，棚顶用塑料、玻璃盖上，则室内就可保温了。大气层中有很多温室气体就相当于塑料和玻璃的效能，具有保温的效果。

温室效应这个概念提出来后，科学家们从理论上给予了很多的关注，他们认为这样的一个效应主要来自于二氧化碳。

在这样一个科学背景下，直到19世纪70年代，科学家一直还在担心全球会变冷，但在那之后，科学家们却发现，天气不但不冷，还越来越热了。这时，人们又回想起，1824年，物理学家们就已经告诉我们地球要变暖，这个时候地球变暖问题也被重新提出来。

基林曲线为全球温度变化找到了证据，这也是全球二氧化碳浓度改变的一个直接的科学证据。到了1988年，全球为什么变暖，未来会怎么样改变？这些问题引起国际社会的关注，二氧化碳浓度升高是导致全球变暖的直接因素，也成为科学界的普遍共识。

世界气象组织(WMO)及联合国环境规划署(UNEP)于1988年联合建立了联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC），全球应对气候变化的框架公约逐渐诞生。全球相关领域的科学家编写了全球变化评估报告，从第一次评估报告到现在已经正式发布了五次。这五次连续的评估报告，基本上确认了全球气候的确在变暖。日本科学家真锅淑郎在2021年获得诺贝尔奖。其贡献是他经过数学演绎和推理，从物理学上证实预测了全球变暖趋势和原理。这种变暖趋势是人为活动引起的，仅靠自然过程在近期内是抑制不住的，现在和未来气候变暖将会对人类生存和发展形成巨大的挑战。

在这样的情况下，气候变化问题从理论奠基、知识发现一直发展到了评估预测，经过了三个历史时期。在这三个历史时期中，人类应对气候变化，事实上成为了一个全球性的科技和气候治理问题。以《巴黎协定》为标志，全球气候治理进入了加速低碳转型、尽早实现“碳达峰、碳中和”的新阶段，在全球气候治理的历程中，大致经过了三个重要时代。

第一个阶段是京都时代（1990-2009）。这期间，提出了自上而下的全球控制温室气体的责任或义务，其中非常重要的一点是要坚持“共同但有区别”的责任原则。区别在哪儿？发达国家很早以前就往大气中排放二氧化碳，他们应该更多地承担减排任务。发展中国家，相对责任就轻一点。共同拥有责任，但是在分担责任的时候要有区别。

在这个责任分担机制的推动下，后来又进入到第二个阶段——自愿减排阶段的哥本哈根时代（2009-2015）。哥本哈根时代希望世界各个国家共同发自内心地去减碳。在这个行动当中，全世界一直在探讨未来人类允许的、可以忍受的温度升高幅度是多大，后来初步确定升高幅度不要超过2摄氏度。

在这种背景下，进入到了第三个阶段的巴黎时代（2015-至今）。巴黎时代提出了各个国家自主承担、自主承诺、共同完成全球减排任务的目标。目标是在增温幅度不超过2摄氏度的基础上，力争实现1.5摄氏度，全世界的各经济体自主承诺减排任务。

有人可能觉得，人类适应自然变化的能力很强，全球气温增加1摄氏度或者2摄氏度，应该没什么问题吧？事实上，全球温度如果升高2摄氏度，会产生非常重大的影响。由于全球气候变化导致的干旱、洪涝等极端气候事件会频繁出现，而这种频发是人类应对不了的。全球气温升高，会导致冰川融化、海平面升高、人居环境的改变，同时人类的健康、农业、森林、水资源、海域和物种多样性也都会发生一系列的改变，会对人类社会经济的可持续发展形成重大挑战。

还有人问全球为什么会变暖，跟二氧化碳到底有什么关系？

我们的地球生物圈有着各种各样的生命活动，大气层中的二氧化碳浓度、甲烷浓度持续上升，大气层的保温效应就会越来越强，因此就导致了全球温度升高。那到底是什么因素导致了大气当中二氧化碳浓度升高呢？最重要的是人类活动的影响,它改变了地球系统的碳循环。这种碳循环的改变，使大气中二氧化碳的浓度在持续地上升，增加了温室效应。

如何通过人类的努力，把大气当中二氧化碳的浓度降下来，至少不让它持续上升，这是当下人类应对全球气候变化的目标：通过大气二氧化碳浓度的控制减少温室效应，通过这种途径来逆转或减弱气候变化进程，这也是所谓的应对气候变化的科学假设和基本理论。

“碳中和”是一个全球环境治理问题，同时也是一个全球治理体系的构建问题，更是人类如何构建自然与生命共同体的一种社会实践。

人类要面对温度的升高，一招是要想办法让温度降下来，在应对气候变化中叫做减缓。可是如果温度已经升高了，另外一招就是人类如何去适应它。因此在应对气候变化框架中，两个非常重要的命题就是“如何减缓、如何适应”。

事实上在减缓这个途径中，我们所探讨的就是如何去调整全球碳循环，能否降低人类活动的碳排放量，能不能运用科学手段把大气当中的二氧化碳“吸回来”，这个设想就是推动着“碳达峰、碳中和”行动的科学逻辑框架。

全球碳收支与碳中和

在研究全球碳循环及碳中和问题时，有两个重要物理变量。一个变量是碳的储量：地球系统的各种碳库有多大。另外一个变量是碳库A到碳库B之间交换速率是多少：更多地关注陆地生态系统和海洋生态系统与大气之间的交换量。

我们人类活动的两大排放源，一个是工业能源的排放，一个是土地利用的排放。每年全球的人为碳排放约400亿吨二氧化碳，54%的排放量被陆地和海洋吸收，还有186亿吨存留在大气中。通过这些我们得出来的结论是，人类活动的碳排放已经导致了大气中二氧化碳浓度持续增加，在持续增强大气的温室效应。也就是说，现有的人类活动已经在改变地球系统的碳循环。

我们如何去认知全球陆地和海洋的碳吸收能力，以及大气中存留二氧化碳的能力和导致的温室效应到底有多大，需要科学家们开展相应的科学研究。随着人类排放量在不同情景下的改变，将会导致未来出现不同的气候变化情景。

在大量的情景分析过程中，人们提出了“碳达峰”和“碳中和”的概念。西方国家提出了2025年达到“碳达峰”，以后碳排放量不能再增长，到2050年的时候实现全球的“碳中和”。我国政府承诺2030年之前排放量实现“碳达峰”不再增长，到2060年之前，实现“碳中和”的目标。因此，“碳达峰”是为了实现“碳中和”设定的阶段目标，是“碳中和”必须经过的历史阶段。

但是到底什么叫碳中和？其实就是碳的排放量等于碳的吸收量，这就中和了。“中和”事实上是一个平衡的概念，但在学术界还有很多不同的定义及关联概念。

第一种比较激进的概念叫“零排放”或“净零排放”——这种狭义的“碳中和”强调将人为的碳排放降到零（零排放），或限定在仅用人为的碳固持来消纳人为的碳排放，实现“净零排放”。这种概念大家不太能接受，现在的社会一点儿都不排，恐怕不大现实。那么，我们能不能在一个低量水平上排放？就是说人类排放量可否等于自然吸收加上人为吸收的总量，实现碳中和呢？这是第二个所谓广义的“碳中和”概念。我国的碳中和采用的是广义概念，就是说要通过自然生态系统的固碳，加上生态措施，再加上地球工程增加的碳汇总量去抵消人为活动导致的碳排放，如果能够实现两者的平衡，就实现了碳中和目标。

气候学家可不这么算，气候学家认为不能只关注二氧化碳，还有甲烷、氧化亚氮等其他温室气体，所以他们强调的是气候效应的“中和”。如果按气候学家的定义，就更为复杂了，所以我们现在笼统地就用“碳中和”这个概念来表达。很多国家讲的碳中和不仅仅是二氧化碳，也把其他温室气体都加在里头。我国现在碳中和还是以二氧化碳为标准来计算。

碳中和可以在不同的时空尺度上来实现。第一个从全球变化的角度，在全球尺度上论证；第二个是在不同的经济区；另外一个特别重要的可以实际操作的是以国别评估碳中和状态，也就是说中国、美国、加拿大、英国……一个国家一个国家来计算。国家再按能源、交通、农业等领域行业，再细分就按企业来，是一个多元的操作单位体系。基于这个概念，全球尺度上给出了碳中和的各种定量目标，然后全球也都按照这样的目标再落实各个国家的政策和相应制度。

我自己是做生态学研究的，我特别希望大家除了把“碳中和”问题理解为气候变化这个科学问题本身之外，还要从人类发展的角度，从生态学的角度去认知它。

地球的生态系统经过历史演变，现在遇到全球变暖、全球生态退化、全球生物多样性丧失等环境治理问题，我们能不能主动地通过自我意识的革命和觉醒，找到一种让人类健康发展的路径？我们首先可以把应对气候变化问题理解为是人类对人类种群发展自我修正的一种尝试。第二个是人类社会对于地球生物圈演变进程和演变模式的一种人为干扰，等于整个人类对于地球的生物圈演变的一种尝试性调整。同时，它还是人类社会对于整个地球碳的循环、氮的循环，这些生物地球化学循环过程的一种调节。

除此之外，从全球治理角度，我认为它是全球环境治理体系的一个重构过程，特别是重塑自然和人类，自然和生命共同体的关系。另外，我们还可以把它理解为在全球规模上实施的一个重大的生态工程实践。从这个角度来认知这样一个“碳中和”的意义可能是巨大的。

中国“碳中和”与路径

把这样一个全球话题落到中国来，中国的碳中和到底怎样实现？党中央非常明确地把碳中和问题纳入到我国生态文明体系建设当中，是生态文明建设的重要组成部分。纳入到生态文明体系建设，是极高的一种定位。同时发布了科技支撑“碳达峰-碳中和”十大行动，然后又提出了“降碳、减污、扩绿和增长”协同推进的路径和要求。

事实上这个目标对于我国有极大难度。第一难是时间短。西方用了五六十年的时间实现了碳达峰到碳中和之间的过渡，而这种过渡时间留给我国只有30年，相比之下，时间是极短的。第二难是减排任务重。第三难是技术储备还没有达到得心应手的状态。因此，在我国要完成这样的工作，需要一场广泛而深刻的社会经济发展模式的系统性变革。

就目前我国的碳排放量而言，能源排放、水泥生产的排放等加到一起，大约是107亿吨的二氧化碳的排放量，是个什么概念？这个排放量占到全球的31%，在全球比例是最大的。要在这个排放基础上，实现“3060”（二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，在2060年前力争实现碳中和）的目标意味着什么？意味着我们需要在2030年到2060年30年期间，从预计的2030年之前达到120亿吨峰值的二氧化碳排放量降到零，至少要降到那时的自然和人为吸收的碳汇水平，才能实现碳中和目标，这是一个极其艰巨的任务。这么难，为什么我们还一定要去完成这个艰巨的任务呢？

我把它概括为这么三个重要的认识。第一，做好这个碳中和问题是应对世界百年大变局，推动中华民族伟大复兴的宏伟举措，是一个必然选择。第二，是倒逼我国的社会经济发展转型，促进科技进步，催生新的生态经济的一种驱动机制。第三是牵引中国生态文明建设，实现生态环境治理和生态修复长期目标的新引擎。

近些年来，随着全球五次能源和技术革命，从蒸汽机、电力、计算机的发展，全球的二氧化碳排放量在持续增长。也就是说，人类的一次工业革命、二次工业革命、三次工业革命，一直到第四次工业革命，都没有摆脱对碳基能源的依赖，总体上来看，是化石燃料和资源消耗型的经济发展模式，由此带来了全球气候变化及环境污染等系列挑战性的重大资源和环境问题。

基于这种背景，我们如何去促进经济发展模式的转变，推进科技进步，催生新的生态经济，是必须要努力实现的目标。我们必须对以往的科技发展模式、社会发展模式，以及资源与环境、经济发展与环境、经济发展与能源资源消耗之间的冲突及问题做一次深刻的反思，去改变传统发展模式，对传统的发展方式实施“急刹车”或者是叫“强拐弯”，走出另外一条可持续发展的道路，只有我们实现经济发展的“换轨道”，方能早日实现中华民族伟大复兴、建设现代化强国的宏伟目标。

在这个基础上，我们要致力于发展新型的脱碳发展模式。也就是说，经济转型、技术提升、质量提高、发展提速，这才是我们要寻求的一条可持续发展之路。

要寻求这条发展之路，我们不仅仅要在能源、化工、交通、材料等领域取得技术突破，摆脱对化石能源的依赖，降碳减污，还要重视实现碳中和的另一个重要的途径，就是要增加生态系统的碳汇功能。增加生态系统碳汇功能与生态环境建设目标高度契合，是实现碳中和目标中最绿色、最经济、最具规模的技术途径。也就是说，我们为了富饶中国、美丽中国、健康中国的建设目标，可以利用碳中和作为推动生态文明建设的抓手和纲领，在碳中和目标的牵引下，推动我们生态环境的治理、人类栖息地的保护和人类命运共同体的建设。

中国的碳中和目标的实现一定是发电端的能源替代、能源消费端的技术减排和固碳端的生态建设三端共同发力，具体从全国的碳管理方面来说，就是要减排、保碳、增汇和封存的有机结合。这就是我们在中国实现碳中和应该坚持的基本理念和基本方略。

陆地生态碳汇功能

生态固碳的技术途径属于成本最低、最绿色的措施，跟生态文明建设目标高度契合，是促进中国生态文明建设的一个重要抓手，我们如何去推动这件事情是极其重要的。那么，我国的陆地生态系统到底有多大的碳汇，储了多少碳？这个问题经过了很多年的科学研究工作，但依然没有准确的结果，需要长期努力地去观测研究。