历史上的能源消耗与排放

自古至今, 大气中始终存在由腐烂植物、 湿地和土壤等自然物产生的温室气体 （二氧化碳、 甲烷和氧化亚氮）。 数千年前, 当人类祖先开始砍伐森林开垦农田时, 更多温室气体开始进入大气, 不过当时人口稀少, 气候变化微乎其微。

直到 18 世纪工业革命兴起, 温室气体排放才真正开始持续增长, 大气中的温室气体不断聚积。 随着时间推移, 依赖化石燃料的技术越来越多。 如今, 我们燃烧的化石燃料 （图 1A） 和砍伐的森林数量均达到了史无前例的水平 [1]。 工业革命带来了广泛污染:水体毒化, 雾霾笼罩。 尽管人类社会已学会管控大部分污染, 却始终未能有效应对温室气体。 二氧化碳等温室气体无色无味, 虽然无法通过嗅觉、 触觉或视觉被直接感知, 却会对大气产生严重影响。

自 19 世纪以来, 科学家便提出燃烧化石燃料可能改变地球气候的观点, 如今这一点已被确凿证实 [2]。 化石燃料是埋藏地下数百万年的动植物残骸, 当它们被开采燃烧时, 其中封存已久的碳元素就以二氧化碳的形式释放到大气中 （ 图 1B）。 这些不断累积的二氧化碳, 正是导致全球变暖的主因。

气候正在改变

气候科学家指出, 累计二氧化碳排放量 （而非单年排放量） 才是影响气候的关键 [3]。 当我们停止燃烧化石燃料时, 二氧化碳并不会从大气中自动消失, 其中一部分将永久存留。 工业革命时期的祖辈排放的二氧化碳至今仍滞留在大气中, 今日的排放将继续影响子孙后代的生存环境。 我们虽能通过减排阻止全球变暖进一步加剧, 却无法逆转已发生的变暖进程。 自工业革命以来, 人类活动排放的温室气体已导致全球平均气温上升约 1.3°C （更多气候变化成因请参阅这篇 Frontiers for Young Minds 文章）。

全球行动已展开, 但进展太过缓慢

全球变暖已加剧对世界多地的气候影响。 政府间气候变化专门委员会 （IPCC） 作为评估气候变化科学依据的机构, 早在 1988 年就已成立。 1992 年签署的 《联合国气候变化框架公约》 （UNFCCC） 旨在防止人类活动对地球气候的影响。 2007 年 《京都议定书》 和 2015 年 《巴黎协定》 相继签订, 这些基于 UNFCCC 的国际条约共同致力于实现气候治理目标。 由此可见, 国际社会已明确认识到气候挑战的严峻性, 并建立了科学机构与国际协议来应对气候变化, 但全球排放尚未得到有效控制。

为应对全球变暖, 人类社会已开发出风电、 光伏等在许多场景下成本低于化石燃料的清洁技术。 这些环境友好型技术确实有助于减少二氧化碳排放。 在美国和欧洲, 化石燃料消耗量已呈现下降趋势 [4], 这意味着太阳能与风能正在逐步取代传统化石能源。 电动汽车也开始取代燃油车。

在印度、 中国等国家, 太阳能和风能同样以创纪录的速度发展。 印度作为发展中国家, 至今仍有大量贫困人口, 但全社会正努力追赶欧美生活水平。 在这些快速增长的经济体中, 即使环保技术发展迅猛, 仍不足以遏制二氧化碳排放量的增加 [4]。 从整个世界来看, 尽管过去十年来增速放缓, 但能源消耗与二氧化碳排放总量仍在持续攀升 （ 图 1）。

不容忽视的毁林与农业活动

引发气候变化的因素远不止化石燃料及其碳排放。 如今, 我们的木材消耗量已远超数百年前的祖辈, 若采伐方式不可持续或利用效率低下, 便会推高二氧化碳排放。 我们仍在以惊人速度砍伐森林 （即毁林）, 将其转变为放牧牛羊或种植作物的农田, 这又不断释放出更多二氧化碳。

当森林被开垦为农业生产用地时, 除了砍伐和焚烧树木会直接排放大量二氧化碳, 后续活动还会产生其他温室气体:牛羊打嗝和稻田和湿地的植物分解都会产生甲烷, 施用化肥则会生成氧化亚氮 （又称为“笑气”）。 化石燃料在泄漏或不完全燃烧时也会排放甲烷等其他温室气体。 所有这些排放会共同加剧温室效应, 但二氧化碳始终是影响气候的最关键因素。

避免最严重的后果

当前, 全球许多国家和企业已制定气候政策, 以抑制温室气体排放增长 [5]。 这些政策包括对破坏气候的行为征收环境税, 或立法禁售高能耗汽车。 现有气候政策预计能使本世纪内的温室气体排放量维持在当前水平。 在此条件下, 到本世纪末, 全球平均气温将较工业革命前上升 2.2–3.0°C, 约是当前 1.3°C 升温幅度的两倍。 当然, 精确预测未来 80 年的排放趋势并非易事 —— 尽管科学家已深入了解气候系统, 仍存在许多不确定因素:实际升温幅度可能控制在 2°C, 也可能高达 3.5°C。 各国政府已达成共识, 由 2°C 升温导致的极端高温、 热浪和强降雨等气候影响将给人类社会带来难以承受的风险。

尽管许多政府和企业已作出更多减少排放的气候承诺, 却尚未制定落实这些承诺的具体政策。 这就好比嘴上说要打扫房间, 却仍坐在沙发上迟迟不动。 例如, 多国虽承诺实现净零排放, 却没有出台可帮助达成目标的政策。 净零排放意味着所有排入大气的温室气体都必须被等量清除。 考虑到碳清除的技术难度, 人类必须首先全力阻止排放。 这就好比在房间里打翻热巧克力:事先谨慎防范远比事后清理更容易。

所有长期任务都始于承诺。 作出净零排放的承诺固然重要, 但现在需要的是实际行动。 若能通过制定气候政策来确保承诺落地, 全球排放量将很快开始下降, 本世纪末或许能将升温幅度控制在 2°C 以内 [5]。

各国政府仍有时间制定气候政策来避免气温攀升至危险水平:这需要到 2030 年将温室气体排放量减半, 2050 年左右实现二氧化碳净零排放, 2080 年左右实现所有温室气体净零排放。 这比各国当前承诺的目标总和更为紧迫。 现在我们需要真正开始“打扫房间”, 不仅要说服同班同学, 更要动员全校共同行动起来。 既然大多数国家已作出承诺, 当下的要务就是立即付诸实践。

隧道尽头的曙光

好消息是, 研究表明, 我们完全有能力实现净零排放并将全球变暖幅度控制在 1.5°C 左右。 虽然可能会暂时突破 1.5°C, 但仍有望回落到该水平以下 [5] （图 2B）。 全球已在太阳能、 风能、 电动汽车和电池技术方面取得长足进步, 但在遏制煤炭、 石油和天然气消耗上却进展迟缓。 当前世界仍在持续勘探更多化石燃料, 使这一问题不断加剧。 能源消费与排放量仍在持续上升, 尽管其增速比在没有任何气候政策的情况下要略微缓慢一些。

如今的减排行动越迟缓, 未来气候影响将越严重, 减排难度也越大。 最明智的路径是大力发展可再生能源, 而非继续滥用化石燃料并寄望于事后补救。 正如我们祖辈的选择导致今日气候变暖一样, 当今社会的决策也将深刻影响子孙后代的命运。 未来气候影响将在现有基础上持续叠加。 由于二氧化碳会在大气中不断累积, 我们必须迅速行动起来 —— 而这正是当前全球人类并没有做到的事。 我们应当携手努力, 日积月累推动改变:从自身减排开始, 并呼吁他人加紧行动。

术语表

温室气体 (Greenhouse Gases): ↑ 能够捕获地表的太阳热量、 使地球升温的气体。

排放 (Emissions): ↑ 燃烧煤炭、 石油或天然气时释放到大气中的化学物质 （如二氧化碳） 。

化石燃料 (Fossil Fuels): ↑ 由数百万年前的动植物遗骸在地下形成的煤炭、 石油和天然气。

气候影响 (Climate Impacts): ↑ 因温室气体排放和气候变化导致的天气模式改变, 例如频发的极端气温、 热浪和强降雨。

毁林 (Deforestation): ↑ 将森林砍伐并转变为农田或牧场等其他用地的行为。

气候政策 (Climate Policy): ↑ 政府为促进减排制定的激励措施, 包括对煤炭、 石油或天然气征收附加费用, 或降低太阳能、 风能及电动汽车的使用成本。

气候承诺 (Climate Pledge): ↑ 国家或企业对其尚未采取的行动所作出的承诺。

净零排放 (Net Zero Emissions): ↑ 同一年内排入大气中的温室气体量与从大气中清除的量相互抵消。

利益冲突声明

作者声明本研究不涉及任何潜在商业或财务关系。

致谢

本研究由欧盟“地平线欧洲”科研与创新计划资助 （赠款协议号: 101056306, 项目名称: IAM COMPACT）。

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