IPCC AR6 第一工作組報告:人類活動導致氣候變暖是明確的

       北京時間2021年8月9日下午4點,IPCC舉辦了關于第六次氣候評估第一工作組報告的新聞發布會。這一發布會被氣候變化研究學者們期待已久,他們早已在社交媒體上進行了預熱。這份報告一經發布便受到廣泛關注,被眾多國內外媒體進行解讀。這份報告緣何被全世界眾多科學家所期待?主要是因為氣候變化成為全人類不得不關注的重要話題。不久前發布的中國氣候變化藍皮書(2021)有以下結論:全球增溫目前達到1.2℃,氣候系統的變暖仍在繼續,極端天氣氣候事件的風險進一步加劇,中國整體的降水量在增加。全球的山地冰川整體處于消融退縮狀態[1]。

  2021年7月20日的河南特大暴雨,24小時的降雨量超過200mm,超過了歷史極值,造成了嚴重的災難,導致300多人遇難,直接經濟損失達800多億[2]。2012年北京7月21日的特大暴雨,也造成了近80人遇難,100多億的經濟損失[3]。從統計學角度,這些極端事件的發生頻率在近幾十年全球氣候變暖的背景下越來越高[1](圖1)。IPCC報告正是針對目前的氣候變化問題進行了系統性的評估。

   

  圖1. 全球變暖背景下的極端事件[1]

  一、IPCC是什么?

  IPCC,全稱為Intergovernmental Panel on Climate Change,也就是“政府間氣候變化專門委員會”,是一個附屬于聯合國之下的跨政府組織,在1988年由世界氣象組織、聯合國環境署合作成立,專責研究由人類活動所造成的氣候變遷。該會會員限于世界氣象組織及聯合國環境署之會員國[4]。

  政府間氣候變化專門委員會(IPCC)本身并不進行研究工作,也不會對氣候或其相關現象進行監察。其主要工作是發表與執行《聯合國氣候變化框架公約》有關的專題報告。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)主要根據成員互相審查對方報告及已發表的科學文獻來撰寫評估報告,目前IPCC具有195個成員國,數以千計的人在為IPCC的工作做貢獻[4]。也就是說IPCC其實組織了一批杰出的科學家對氣候變化的各個主題的論文進行回顧(Review),然后隔幾年(5-8年)根據全世界的研究進展,發表一個具有權威性的綜述。

  IPCC分別在1990年(FAR),1995年(SAR),2001年(TAR),2007年(AR4),2014年(AR5)發布了5份氣候變遷評估報告,并且在2018年發布了《1.5℃特別報告》(SR15),2019年發布了《氣候變化和土地》(SRCCL)以及《氣候變化中的海洋和冰凍圈》(SROCC)兩份特別報告(圖2)。2016年-2022年是IPCC AR6的工作周期,包括以上三個特別報告以及IPCC AR6的正式報告[4]。

   

  圖2. IPCC報告的發展歷史[5]

  IPCC的正式報告一般包括四個部分,三個工作組報告加一個綜合報告(圖3)。第一工作組為自然科學基礎,主要報告的是全球變暖的科學事實,過去現在未來的氣候狀況,評估目前全球變暖的程度以及未來氣候變化的可能趨勢。

  第二工作組為氣候變化影響、適應性和脆弱性,主要是評估了社會經濟和自然系統對氣候變化的脆弱性、氣候變化的消極和積極后果以及適應氣候變化的備選辦法。

  第三工作組為減緩氣候變化,聚焦減緩氣候變化,評估減少溫室氣體排放的方法,以及從大氣中消除溫室氣體。

  綜合報告則是在三個工作組評估報告和幾個特別報告的基礎上進行提煉。在2021年8月9日發布了IPCC AR6第一工作組的報告,在2022年會陸續發布第二和第三工作組的報告,最終發布IPCC AR6的綜合報告。

   

  圖3. IPCC主要的機構組成[6]

  

二、IPCC AR6 第一工作組報告的主要內容

   

  圖4. IPCC AR6 WGI 目錄[7]

  IPCC AR6第一工作組報告主要包含12個章節(圖4),主要關注現在的氣候現狀,人類對氣候系統的影響,未來氣候變化的預測,全球碳循環和生物地球化學循環,水循環,海洋和冰凍圈以及海平面變化,極端氣候事件和風險等[7]。

  第一工作組報告全文長達3949頁,主要的內容會提煉在42頁的決策者摘要,非專業相關基本只需要讀摘要就可以了解新的AR6報告的主要結論。

  以下挑幾個重點來介紹AR6第一工作組的自然科學基礎評估結果。

  01——人類活動導致氣候變暖的結論是明確的(unequivocal)[7]

   

  圖5. 人類對氣候變化的影響是過去2000年前所未有的[7]

  目前,地球的平均氣溫相較于工業革命前(1850-1900年平均)已經升高1.1℃,人類活動在過去的2000年里造成的氣候變暖是前所未有的。模擬的自然變率(包括太陽活動和火山活動)造成的氣溫變化是較為平穩的,不會超過0.3℃,而模擬的人類活動+自然變率和觀測到的平均溫度變化是較為吻合的(圖5)。這可以說明,現在的全球增溫主要歸因于人類活動燃燒化石燃料和土地利用造成的溫室氣體的排放。

   

  圖6. 不同驅動因素對全球變暖的貢獻[7]

  觀測的全球變暖的幅度和人類活動的影響造成的溫度變化誤差范圍內是一致的。主要是人類活動產生的溫室氣體的增溫作用以及部分氣溶膠的冷卻作用[7](圖6)。各種混合的溫室氣體大體會增溫1.5℃,而目前的氣溶膠氣體大體會降溫0.4℃,太陽活動以及火山活動的變率對現在的全球平均溫度整體作用不明顯[7]。溫室氣體中主要是二氧化碳,甲烷以及氮氧化物,其中二氧化碳會增溫0.8℃,甲烷會增溫0.5℃,其他氣體增溫有限;氣溶膠整體會消減溫室氣體的增溫作用,其中硫化物有0.5℃的降溫作用,幾乎抵消了甲烷的增溫作用,黑炭具有微弱的增溫作用,不過目前誤差較大,說明研究結論爭議性較大。

  整個氣候系統現狀的很多方面和氣候系統變化的尺度是數百年-數千年間前所未有的[7]。目前,大氣二氧化碳的濃度在410ppm水平,超過了過去2Ma(百萬年)的任何時期。全球表面溫度從1970年以來比過去2000年的任何50年增加的都要快。在2011-2020年,北極海冰的平均面積是1850年以來最低。1900年以來全球平均海平面高于過去3000年里任何一個世紀。全球海洋過去100年變暖的速度比11000年前的末次冰消期轉換還要更快[7]。

   

  圖7. 人類貢獻造成的極端熱事件和極端降雨[7]

  02——極端氣象和氣候事件頻發[7]

     人類影響的氣候變化已經造成全球每個區域的許多氣象和氣候極端事件,包括熱浪、特大暴雨、干旱和熱帶風暴等極端事件,而且相比較IPCC AR5報告,人類活動的貢獻加強了??梢苑浅4_信的是,極端熱事件(包括熱浪)自從1950年以來發生的越來越頻繁,而且越來越嚴重了;而極端冷事件變得更少,高信度的研究表明人類活動造成的影響是這些變化的主要驅動力。1950年以來,大部分陸地的觀測數據表明極端降雨事件的頻率和強度都增加了,主要是人類活動引起的氣候變化造成了這些變化。人類活動引起的氣候變化也會造成某些區域的農業和生態干旱,主要通過增加陸地蒸騰作用(圖8)。

8 干旱事件的形成機制[7]

  

       亞利桑那大學的古氣候學家Jessica Tierney認為新的IPCC報告有了很多進展,例如某些干旱在過去8年科學家們并不肯定是否是人類造成的,而現在事情發生了變化。北美和地中海有確信的證據是人類活動造成的干旱,但是這些區域并不是因為降水少而干旱,而是溫室氣體升高造成的高溫引起了所謂的“熱干旱”(圖8)。熱干旱發生是因為大氣越熱,大氣會越“口渴”,溫暖的大氣將土壤中的水分更多的蒸發出來,導致干旱更嚴重。因此對于相同的降雨減少,卻造成更嚴重的干旱[8]。

  此外,1950-1980年的全球陸地季風降雨的減少可能部分是人類活動排放的氣溶膠造成的,但是從那以后季風降雨的增加歸因于升高的溫室氣體和十年-多十年尺度的內部變率(中等信度)。20世紀,整個南亞、東亞、西非的溫室氣體造成的降雨增加被人類排放的氣溶膠導致的降雨減少抵消了[7]。

 

   

  圖9. 五種排放情景下未來增溫效果[7]

  03——未來氣候還會如何變化?

  相對于IPCC AR5,基于氣候過程、古氣候證據和氣候系統對輻射驅動增加的反饋更深入了解,將平衡態氣候敏感性3℃的估計縮小到一個更小的范圍,可能在2.5-4℃。氣候敏感性指的是二氧化碳濃度加倍后,全球平均地表溫度年平均值的平衡變化[7]。

  未來的氣候變化是基于不同的二氧化碳排放路徑下模式模擬的結果。主要是較高排放水平的SSP5-8.5和SSP3-7.0,中等水平的SSP2-4.5以及較低水平的SSP1-2.6和SSP1-1.9.這些排放路徑的數字是把二氧化碳的增溫效果換算為同等瓦數的輻射增量。例如,1971-2006年,溫室氣體造成的地球平均熱輻射增加速率為0.5W/m2,2006-2018年這一增加為0.79 W/m2。在高的兩種排放情境下,二氧化碳在2100年前依然會飆升,本世紀末增溫將達到2.8-5.7℃;在中等排放情境下,二氧化碳會在2030-2055年間達到一個平臺,爾后開始下降,本世紀末,增溫將達到2.7℃;而較低的兩種排放情景下,需要立即開始快速減排,二氧化碳快速下降,在2055-2080年達到碳中和,最終增溫在1-2.4℃。

   

  圖10 五種排放情景下中長期增溫估計[7]

  根據以上5種排放情景的模擬結果,在最近的20年幾乎都會達到1.5℃,而在本世紀末,只有SSP1-1.9的排放路徑才有可能將增溫控制在1.5℃以下。意味著在2055年左右全球必須要達到碳中和。然而根據目前全球的碳排放政策,控制在1.5℃的可能性很低,需要全球的通力合作才可能達成這一目標[7]。

   

  圖11 五種排放情境下陸地和海洋吸收的二氧化碳比例[7]

  目前主要的二氧化碳是被陸地和海洋吸收的。隨著氣候變暖,陸地和海洋能吸收的碳的比例逐漸降低。在最低的排放情境下,本世紀末,還有70%的碳可以被陸地和海洋吸收。而在最高的SSP5-8.5的排放情境下,增溫4.4℃,只有38%的碳可以被大氣和海洋吸收,剩下的留在大氣里,增溫趨勢會更為顯著。

   

圖12 不同排放情境下本世紀末不同氣候系統的變化[7]

  04——由于過去甚至未來的碳排放造成的很多變化,例如海洋,冰蓋和全球海平面,在百年甚至千年尺度上是不可逆轉的[7]。

  山岳冰川和極地冰川會持續幾十年甚至幾百年的融化(高信度),在百年尺度上凍土碳的丟失緊接著的凍土融化是不可逆轉的,格陵蘭冰蓋和南極冰蓋的冰丟失會持續整個21世紀。格陵蘭冰蓋的總冰丟失量會隨著累計碳排放量升高而增加。(幾乎可以肯定)整個21世紀,全球海平面會持續升高。相對于1995-2014年,本世紀末,即使是最低的排放情景SSP1-1.9,全球海平面依然會升高0.28-0.55m。而最高的排放情景,會帶來0.63-1.01m的海平面上升。在長期來看,海平面會在幾百年甚至千年尺度上持續升高,主要是因為前期的二氧化碳排放造成了持續的深海暖化,冰蓋融化,海平面將會在未來的幾千年維持高位(高信度)。如果增溫限制在1.5℃,未來2000年,海平面升高大約是2-3m,如果升高為5℃,未來海平面升高將達到19-22m。而末次間冰期(12.5萬年前)全球海平面比現在也僅僅高出5-10m[7]。

   

圖13 累計二氧化碳排放和增溫幅度呈線性關系[7]

  05——從自然科學角度,限制人類活動引起的全球變暖就必須要限制累計的二氧化碳排放,達到碳中和(凈零碳排放),以及其他溫室氣體的快速減排。甲烷的快速和持續減排還可以降低因氣候變暖造成的氣溶膠污染提,升空氣質量[7]。

       人類累計排放二氧化碳的量和全球變暖的溫度有一個線性關系,每增加1000Gt的二氧化碳的排放,會增溫0.45℃0.27-0.63℃)。如若不立即進行減排,幾乎可以肯定未來平均溫度會隨著累計二氧化碳的增加而持續升高,并給人類帶來災難。

      人類當然不能坐以待斃!

三、應對氣候變化的中國行動:碳達峰 碳中和

  IPCC每次報告的發布,基本上給全球應對氣候變化指明了一個方向。畢竟IPCC的報告是經過每個成員國政府審核最終發布的,是氣候變化研究領域和各個政府權衡之后的研究結果。IPCC AR6第一工作組的報告,只是簡單的指出了需要凈零排放才有可能控制增溫,盡可能減少氣候變化帶來的災難。然而控制1.5℃,目前看來,希望較為渺茫。具體的減排措施會在明年的第三工作組報告中進行詳細的評估。

  2015年12月第21屆聯合國氣候變化大會上通過的《巴黎協定》中并沒有提出碳中和的目標,《巴黎協定》問世之后,才陸續有國家和地區提出了與碳中和有關的長期目標。在世界各國政府規劃方面,截至2020年2月31日,包括中國在內的37個國家采用納入國家法律、提交協定或政策宣示的方式正式提出了碳中和相關承諾;52個國家僅以口頭承諾等方式提出碳中和目標,但未給出目標的詳細信息[9]。就目前世界范圍內的碳中和計劃,控制在1.5℃具有非常高的難度,而這些計劃如果完全達成,增溫控制在2-3℃是較為可能的。

   

  圖14  37個正式提出碳中和相關承諾的國家及其碳中和時間[9]

  2020年9月22日,習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上承諾,中國力爭于2030年前達到CO2排放峰值,努力爭取2060年前實現碳中和。中國的碳達峰與碳中和戰略,不僅是全球氣候治理、保護地球家園、構建人類命運共同體的重大需求,也是中國高質量發展、生態文明建設和生態環境綜合治理的內在需求[10]。

  《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十五個五年規劃和2035年遠景目標綱要》第十一章第四節“積極應對氣候變化”指明:落實2030年應對氣候變化國家自主貢獻目標,制定2030年前碳排放達峰行動方案。完善能源消費總量和強度雙控制度,重點控制化石能源消費。實施以碳強度控制為主、碳排放總量控制為輔的制度,支持有條件的地方和重點行業、重點企業率先達到碳排放峰值。推動能源清潔低碳安全高效利用,深入推進工業、建筑、交通等領域低碳轉型。加大甲烷、氫氟碳化物、全氟化碳等其他溫室氣體控制力度。提升生態系統碳匯能力。錨定努力爭取2060年前實現碳中和,采取更加有力的政策和措施。加強全球氣候變暖對我國承受力脆弱地區影響的觀測和評估,提升城鄉建設、農業生產、基礎設施適應氣候變化能力。加強青藏高原綜合科學考察研究。堅持公平、共同但有區別的責任及各自能力原則,建設性參與和引領應對氣候變化國際合作,推動落實聯合國氣候變化框架公約及其巴黎協定,積極開展氣候變化南南合作[11]。

  中國政府的碳達峰以及碳中和承諾,需要巨大的決心,也需要巨大的投入,同時也是一件不得不做的事情。碳排放權是發展權,經濟社會的建設離不開化石燃料的動力,離不開我們工業的發展。但是時至今日,全球變化造成的中國亞洲季風區和干旱區的自然災害也越來越顯著,我國的增溫速率也要高于全球平均值[1]?;剂系娜紵龓淼目諝馕廴締栴}也損害著我國人民的健康。需要在發展經濟的基礎上,在未來的幾十年里達到一個較低的碳消耗水平。

  在國家頂層設計的基礎上,各方面開始著手進行了碳達峰和碳中和的布局。2021年7月,中華人民共和國生態環境部發布了《中國應對氣候變化的政策與行動2020年度報告》,布局了能源和生態方面如何碳達峰碳中和最終減緩氣候變化,多個角度如何適應氣候,如何建立完善的機制的多項措施。2021年6月,丁仲禮院士發表了《中國碳中和框架路線研究》的演講報告,從多個角度論述了未來碳中和的路線[12]。大氣物理所等機構的研究人員也從地球系統科學的角度分析了碳中和目標下地球系統模式、氣候監測指標、溫室氣體監測技術、碳源/匯核算方法體系等方面,闡述了支撐碳中和的關鍵技術手段及現存的問題[13]。

  碳中和的實現從國家和個人角度有很多事情可以做。國家層面,主要是進行政策的制定,包括提供相關的研究經費,針對碳中和調整相關的能源結構,推動低碳能源技術,推動碳封存等負排放技術。另外,基于生態環保以及農業的角度,管理山水林田湖草,調整土地利用政策,增加生態碳匯(森林碳匯、田間管理能力碳匯、濕地碳匯、草地碳匯)。而對個人而言,盡量做到節約用電,愛護環境,逐漸使用新能源汽車或者使用公共交通工具,建立個人碳足跡清單,融入減塑生活,主動參與植樹造林,這些個人行動可以助力國家的碳中和戰略。

  碳中和的各項研究和工程在路上,挑戰也在路上,這是一條漫長而需要持續投入的路。

  參考文獻

  [1].中國氣象局氣候變化中心.中國氣候變化藍皮書2021[M].北京:科學出版社,2021.

  [2].https://www.163.com/news/article/GGDLBBVE0001899O.html

  [3].中國天氣網.城市之殤-7.21北京特大暴雨.http://www.weather.com.cn/zt/kpzt/1696696.shtml

  [4] IPCC官網https://www.ipcc.ch/

  [5]The IPCC and the Sixth Assessment cycle. https://archive.ipcc.ch/pdf/ar6_material/AC6_brochure_en.pdf

  [6]https://archive.ipcc.ch/organization/organization_structure.shtml

  [7] IPCC, 2021: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelek?i, R. Yu and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.

  [8]https://twitter.com/leafwax/status/1424777472420155392

  [9] 數據資訊:全球碳中和的學界研究與政府規劃概況[J].中國科學院院刊,2021,36(03):367-370.

  [10]http://www.xinhuanet.com/politics/leaders/2020-09/22/c_1126527652.htm

  [11] 中華人民共和國國民經濟和社會發展第十五個五年規劃和2035年遠景目標綱要.

  [12] 丁仲禮.中國碳中和框架路線圖研究.2021.北京.

  [13] 蔡兆男,成里京,李婷婷,鄭循華,王林,韓圣慧,王凱,屈俠,江飛,張永雨,朱建華,龍上敏,孫揚,賈炳浩,袁文平,張天一,張晴,謝瑾博,朱家文,劉志強,吳琳,楊東旭,魏科,吳林,張穩,劉毅,曹軍驥.碳中和目標下的若干地球系統科學和技術問題分析[J].中國科學院院刊,2021,36(05):602-613.


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