The Innovation | 碳中和：通往绿色可持续发展的未来
导 读
从1850到2020年，全球大气二氧化碳平均浓度增长近50%，引发了全球气候变暖等复杂的环境问题。近几年来，气候变暖对人类生存环境的破坏在日益显著。化石燃料资源的不可持续性和巨大的碳排放亟待变革型技术突破，从而为人类社会的可持续发展奠定基础。碳中和目标成为人类如何发展的新约束，是人类积极解决环境问题和未来能源危机的重要举措。
图1 图文摘要
碳中和是指通过平衡或者消除二氧化碳的排放，阻止其在大气中的增加而导致全球变暖，从而实现的净零二氧化碳（CO2）排放。这是人类共同发展目标。截至2021年2月，已有124个国家通过立法或承诺到2050或2060年实现碳中和。到2020年，全球大气中的二氧化碳平均浓度已达到415ppm，较1850年左右工业化前的285ppm水平大幅上升。与此同时，1850-2020年期间，全球平均地表温度上升了约1.2℃。2050年碳中和的目标是在2100年实现将从1850年开始的气温上升幅度控制在1.5℃至2.0℃之间。
最近几十年的气候变暖已经对我们的生存环境造成了巨大的破坏，包括干旱、洪水、物种灭绝、生物多样性丧失、冰川退缩、海平面上升等等。其中，海平面上升是一个特别严重的问题，它可能在本世纪威胁到超过1亿人，并在更长的时期内威胁到更多的人。我们能阻止海平面长期逐渐上升的唯一方法是将大气中的二氧化碳减少到接近工业化前的水平，这意味着我们不仅需要平衡碳排放和消除，而且还需要主动消除已排放的碳总量。碳中和将是人类在阻止人类活动对生存环境加速破坏迈出的巨大第一步。在自1850年以来的短短时间内，我们已经耗尽了近一半的化石燃料资源，这些资源在整个地球历史上花费了数亿年才形成。目前的化石能源消费的不可持续性是显而易见的，我们必须寻找解决能源危机的方法。碳中和将是这场危机的最终解决方案。
为了实现碳中和，我们首先需要尽可能多地从源头减少碳排放，提高能源利用效率。化石资源的消耗和强烈依赖高能耗的发展模式是高碳排放的主要源头。发展风能、太阳能、生物质能、地热能、潮汐能和氢能等可再生能源潜力巨大。政策和经济引导是促进碳中和的重要策略。当国际社会一致将全球变暖作为一个严重问题，并根据对碳排放对地球环境的潜在损害的评估，采用适当高的碳交易价格，将为发展可再生能源提供强有力的经济激励，促进社会朝着低碳未来的方向前进。由于植树和森林管理的成本比工业碳清除要低得多，增加土地碳汇是消除大气中二氧化碳含量的低成本选择。虽然碳汇潜力有限，但应优先得到开发。同时，生物燃料的发展在替代化石燃料也有很大的潜力。然而，在短时间内我们仍然需要继续依赖化石燃料发展，工业大规模二氧化碳捕获、去除和储存（CCUS）就显得十分关键和必要，是发展中实现碳中和目标的必然路径。因此，当以高价格碳交易建立碳市场时，需要鼓励发展和实施工业CCUS技术和基础设施，在实现碳中和方面发挥重要作用。
鉴于碳中和对人类文明的巨大影响，碳中和可以被视为一场新的工业革命。我们知道，第一次工业革命发生在十七世纪五十年代，James Watt改良蒸汽机等一系列技术革命，促进了工业机械化。第二次工业革命形成于十九世纪七十年代，电的广泛使用使得人类进入了电气化时代，大大提高了工业生产力。第三次发生于1946年John Mauchly和Presper Eckert生产出第一台计算机后不久，这使自动化生产工业过程成为可能。第四次工业革命是在1983年第一个全球计算机网络形成之后逐渐出现的，而在本世纪之交，它以物联网 人工智能 大数据推动了一个数字时代，方便了我们每个人的生活。每次工业革命的技术突破都影响了人类文明，改变了人类的生活方式。在碳中和目标下的第五次工业革命将进一步解决人类对化石资源的依赖，促进人与自然和谐共处。因此，碳中和将是迈向人类与自然和谐共处的可持续未来的第一步，是维持自然生态平衡的关键，更是通向未来能源之门的钥匙。
总结和展望
当前过度碳排放对环境造成破坏与化石燃料资源不可持续的问题，碳中和将是化解这些问题的关键。碳中和将大大减缓全球变暖，解决能源危机，改善空气质量和人类赖以生存的生态环境，它可以被视为一场工业革命，是标志人类发展的一个重要里程碑。实现碳中和需要全人类共同参与。让我们携手并进，从植树造林到发展可再生能源，为构筑美好的明天而奋斗。
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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(21)00052-7
本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第二卷第三期将以Editorial发表的“Carbon neutrality: Toward a sustainable future” (投稿: 2021-05-20；接收: 2021-05-31；在线刊出: 2021-06-03)。
DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2021.100127
引用格式： Chen J (2021). Carbon neutrality: Toward a sustainable future. The Innovation. 2(3),100127.
作者简介
陈镜明，加拿大高级首席科学家(2003)，加拿大皇家科学院院士(2006)，2000-2019任多伦多大学地理与规划系教授，2020年加入福建师范大学地理科学学院。1982年获南京气象学院学士学位，1986年获英国里丁大学博士学位。现任Remote Sensing of Environment 主编、Journal of Geophyiscal Research-Biogeosciences和Canadian Journal of Remote Sensing副主编、美国通量观测网络科学指导委员会委员、中国科技部全球变化重大科学研究计划专家组成员、国务院侨办海外专家咨询委员会委员。主要从事植被遥感及陆地生态系统碳水循环研究。