人類為什么要應(yīng)對氣候變化呢？當(dāng)前科學(xué)共同體研明，溫室氣體排放會導(dǎo)致全球溫度升高并觸發(fā)氣候災(zāi)難，比如干旱、颶風(fēng)等，一些百年一遇的災(zāi)難可能會變成十年一遇，這是人類難以承受的。為了把溫度控制在有限的升高范圍之內(nèi)，人類就要控制溫室氣體的排放量。那么二氧化碳的排放量和溫度升高是一個什么樣的關(guān)系呢？通過研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)二氧化碳以及其他溫室氣體的累積排放與溫度升高之間大致呈線性關(guān)系的。

 

　　如果人類想把大氣溫度升高控制到2攝氏度內(nèi)，那么從工業(yè)革命到現(xiàn)今，人類總排放——所有累積的二氧化碳排放量不能超過29000億噸。但是截至2011年，人類就已經(jīng)排放了大約19000億噸二氧化碳了。2019年，全球化石燃料使用以及工業(yè)活動產(chǎn)生的二氧化碳排放量單年就達到約368億噸，所以按此排放力度，人類將很快用光可允許排放的二氧化碳總量。科學(xué)計算表明，如果保證地球溫度升高到不超過1.5攝氏度，則氣候災(zāi)難是人類可承受的，此情景下人類的二氧化碳排放必須得到控制，在2050年左右必須實現(xiàn)碳中和。

 

 

　　碳中和是人類意識到自身對環(huán)境的災(zāi)難性影響后，采取的全體應(yīng)對行動，改變?nèi)祟惏l(fā)展軌跡，進而改變地球演變變化，促進形成人類可持續(xù)發(fā)展的共同命運。因此，碳中和是人類命運共同體的有機組成部分，而碳中和科學(xué)是涉及到研究地球系統(tǒng)演變變化的科學(xué)，亦可歸于地球系統(tǒng)科學(xué)范疇。

 

　　中國科學(xué)院大氣物理研究所（簡稱“大氣所”）是一家長期聚焦大氣科學(xué)、氣候變化與地球系統(tǒng)科學(xué)的科研單位。針對碳中和國家重大需求，2020年12月24日，大氣所成立了國內(nèi)第一家以碳中和為基礎(chǔ)研究方向的科研機構(gòu)——碳中和研究中心。

 

　　實際上，大氣所的老一輩科學(xué)家早已前瞻性地開創(chuàng)了相關(guān)理論，可用于建立碳中和科學(xué)體系，增進對碳中和的科學(xué)認識，支撐我國碳中和實踐。

 

 

　　葉篤正先生是國家最高科技獎獲得者。上世紀80年代初期，他開辟了我國氣候變化的研究，提出人類有序適應(yīng)理論。他認為，排放溫室氣體是人類的無序活動，應(yīng)對全球變暖缺乏整體措施，要建立研究模型，進行模擬試驗研究，以試驗結(jié)果提出解決辦法，各國應(yīng)有序適應(yīng)全球變暖，尋求全球整體可持續(xù)發(fā)展的最佳方案。碳中和行動即是這樣一種全球有序適應(yīng)。

 

 

　　曾慶存院士同樣獲得了國家最高科技獎，他于上世紀90年代提出了自然控制論，他認為，人類必須合理最優(yōu)地規(guī)劃人類本身的活動，以達到對自然環(huán)境的負面影響最小，而正面影響最大，或者簡而言之，是對自然環(huán)境的合理的或最優(yōu)的調(diào)控。人類有序適應(yīng)和自然控制論構(gòu)成碳中和理論分析框架與路徑優(yōu)化方法，形成碳中和科學(xué)體系，這是我國學(xué)者對碳中和的貢獻。

 

　　大量的科研工作可以為碳中和提供科技支撐。大氣所承擔(dān)的國家地球數(shù)值模擬科學(xué)大裝置即將投入運行，該裝置可以全方位模擬地球演變過程，服務(wù)于碳中和相關(guān)模擬計算。中科院負責(zé)工程總體、大氣所承擔(dān)重要設(shè)計工作的我國首顆全球二氧化碳科學(xué)監(jiān)測試驗衛(wèi)星TanSat，提供了二氧化碳的全球監(jiān)測。結(jié)合地面觀測、飛機航測等可以構(gòu)建起天空地一體化的碳觀測網(wǎng)絡(luò)，對地區(qū)的碳達峰、碳中和目標實現(xiàn)提供第三方基于大氣觀測的客觀評估。對內(nèi)支撐我國區(qū)域與城市碳管理，對外支撐全球盤點，爭取我國氣候外交話語權(quán)與核查權(quán)。

 

　　近期，大氣所劉毅團隊在《自然》上發(fā)表的一篇文章，就采用了這種大氣觀測評估方法，得出我國陸地生態(tài)系統(tǒng)年均吸收二氧化碳大概是11億噸，而國外研究結(jié)果遠低于11億噸。

 

 

　　城市決定了全球70%以上的二氧化碳排放，所以城市二氧化碳的監(jiān)測和減排，是碳達峰、碳中和的重要內(nèi)容。大氣所在城市碳排放監(jiān)測領(lǐng)域也有著獨特的優(yōu)勢，在北京市區(qū)建有一個325米高的全天候運行的氣象高塔，可以獲得寶貴的垂直大氣觀測信息，有利于推算城市排放。京津冀地區(qū)還建有一個綜合地面站、飛機航測、衛(wèi)星遙感、城市高密度監(jiān)測網(wǎng)在內(nèi)的天空地一體化觀測網(wǎng)絡(luò)，用于研究區(qū)域與城市的碳排放。

 

 

我國碳衛(wèi)星TanSat的二氧化碳觀測數(shù)據(jù)我國碳衛(wèi)星TanSat的二氧化碳觀測數(shù)據(jù) 內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com
 

　　我國還有許多科研院所在為碳中和的實施進行科技攻關(guān)，科學(xué)共同體需要為我國碳中和的實施提供科技支撐，為全球碳中和的實現(xiàn)作出應(yīng)有的貢獻。