碳预算的正确使用方法

本文刊于公众号《环境科学与政策》

二氧化碳是一个累积污染物，其累积的在大气中的浓度总量决定了全球升温的程度。巴黎协定提出把全球平均气温升幅控制在工业革命前水平以上低于2℃之内，并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5℃之内。所以控制在2℃或1.5℃就会有一个二氧化碳排放总量的限制（直到全球达到净零排放），我们称之为“碳预算（Carbon Budget）”。

Nature Geoscience最新发表的文献Perspective关注了碳预算的概念、使用方法和政策启示。碳预算是一个具有很大不确定性的概念，作者将其不确定性归纳为以下四大类：（1）物理不确定性：碳循环过程相关的地球物理过程的不确定性；（2）社会经济的不确定性：决定未来排放情景的社会选择和发展的不确定性；（3）方法学的不确定性：估算剩余碳预算时所做选择和假设的方法不同带来的不确定性；（4）碳预算分配的不确定性：道德和公平原则下如何分配碳预算的不确定性。注意碳预算这里只包括二氧化碳排放，不适用于其他气体和气溶胶（例如甲烷和一氧化二氮等以全球变暖潜势计算的温室气体）。

首先看（1）物理不确定性。在地球物理视角下，每多排放一吨的CO2都会导致温度的持续升高。（这也是为什么气候变化应对需要净零排放而不能只是减少一半或80%的排放）。在地球物理学上，我们常用累积碳排放的瞬时气候响应（TCRE，Transient climate response to cumulative carbon emission）来分析排放与升温的关系，由此确定碳预算。TCRE常用每1000Gt CO2对应的温度变化（℃）来表示，如下图实黑线所示，常用一个线性关系描述累积排放和温度变化的关系。这个表述十分简单，但是这样计算碳预算会有很大的不确定性。首先这个关系不完全是线性的，图中所示的各类地球物理过程（如冻土、碳排放辐射饱和效应等）都会影响；其次，这部分只包括CO2，所以要是知道最终的升温情况还需要看其他相关的大气物质，所以有了虚黑线的Effective TCRE，但是注意很多其他相关的大气物质寿命很短，如气溶胶可能就存在几天，所以这个Effective TCRE和如何设定非二氧化碳物质浓度有关。

下图也清楚的说明了碳预算的物理不确定性。图中a表示的1.5℃之内的碳预算。当前我们已经升温1.1℃左右，碳排放累积已经有2200Gt左右。根据模型，如果想要有50%的概率把温度控制在1.5℃，那么未来的排放总量就有大概580Gt（2019年，全球能源相关的碳排放大概在33Gt，中国在8-10Gt）。这个数字当然受到上述各类物理不确定的影响。b图是模型模拟的TCRE的数字（蓝色）和Effective TCRE的情况（红色）。

关于（2）社会经济的不确定性主要体现在负排放技术和非二氧化碳气体的影响上。比如整体上雾霾会降低温度，随着向可再生能源转型，雾霾的降温效应也会消失，这会影响碳预算的计算。

关于（3）方法学上的不确定性主要是选择假设和方法的问题，比如是否考虑自然排放变化、温度目标（如1.5还是2度）、达到温度目标的概率（如50%还是67%）、如何代表全球温度、如何计算冻土融化等等。这些方法只有明确了，碳预算数字才有意义。下图是在巴黎协定要求下的碳预算计算，根据计算，如果要想有三分之二的概率控制升温在1.5度，剩下的碳预算大概在420Gt，如果是按巴黎协定要求的全力控制在2度以下（这里取1.75度），则大概有800Gt的排放限额。

此外，如何分配这些排放还需要考虑各类道德和公平原则，这也带来了巨大的（4）分配不确定性。分配这些排放需要考虑各国的能力、考虑公平性和责任分配。

碳预算是一种强大的概念工具，可以为气候政策提供依据。剩余碳预算的估算可以用作国际目标的基准，也可以作为设定和监测实现净零排放目标进展的基准。剩余碳预算的最新估算表明，尽管全球预算很小而且正在迅速减少，但仍有相当可能实现《巴黎协定》的目标。然而，这种机会之窗正在因为行动不力而倾向关闭。将气候变化遏制在可接受的水平将需要国际和国内参与者在应对气候变化挑战方面作出巨大而迅速的努力。