碳中和問題的起因是人類活動(dòng)向大氣中排放溫室氣體，引起大氣中溫室氣體的增加，導(dǎo)致全球氣候變暖，這些溫室氣體包括二氧化碳、甲烷和氧化亞氮等，但最主要的溫室氣體是二氧化碳。全球年平均氣溫自1850-1900年的工業(yè)化時(shí)期以來不斷增高，可以看到目前為止大約升高了1度。不同來源的資料都證實(shí)了全球溫度在增高，在高緯度地區(qū)增暖的幅度更大，陸地的增暖幅度要高于海洋。

 

未來氣溫會(huì)怎么變化呢？用從1986年—2005年的平均氣溫來預(yù)估未來的氣溫變化，如果在人類二氧化碳高排放的情況下，到21世紀(jì)末，氣溫將升高8攝氏度左右；而如果人類活動(dòng)引起的溫室氣體排放得到有效的控制，那么氣溫在2040年左右達(dá)到峰值后將逐漸下降。也就是說，未來如果我們對(duì)排放溫室氣體不加限制的話，全球氣溫將繼續(xù)不斷增高。

 

在2021年世界經(jīng)濟(jì)論壇的全球風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告中，位列第一的風(fēng)險(xiǎn)就是氣候行動(dòng)失敗。氣候危機(jī)是21世紀(jì)人類社會(huì)最大的威脅。而且，這種威脅幾乎關(guān)聯(lián)到所有的其他危機(jī)。聯(lián)合國(guó)秘書長(zhǎng)古特雷斯曾在2020年末舉辦的世界氣候峰會(huì)上呼吁全球進(jìn)入“氣候緊急狀態(tài)”。

 

所謂碳中和，即大氣中碳的收支要相抵，也就是說排入大氣的碳和自然系統(tǒng)能夠吸收的碳達(dá)到平衡，大氣中的二氧化碳不再增加。那么，人類活動(dòng)產(chǎn)生的碳源有哪些呢？一是能源生產(chǎn)中化石燃料的燃燒，二是人類破壞自然環(huán)境如砍伐樹木等造成的碳排放。這些排放出來的碳會(huì)儲(chǔ)存在自然環(huán)境里，其中大氣儲(chǔ)存了46%，陸地儲(chǔ)存了31%，海洋儲(chǔ)存了23%。碳中和涉及大氣中碳的收支問題，因此是典型的大氣科學(xué)問題。

 

剛才我們說到人類活動(dòng)排出來的碳，最終會(huì)儲(chǔ)存到大氣、陸地和海洋三個(gè)系統(tǒng)之中，但碳在每個(gè)系統(tǒng)中的含量不是固定不變的。我們剛才雖然給出了碳在每一個(gè)系統(tǒng)中的份額，但這種份額是平均量，在每一部分中的比例會(huì)發(fā)生變化。大氣、陸地、海洋之間存在碳的相互交換過程，大氣里的碳可以到海洋、陸地中去，海洋、陸地里的碳也可以進(jìn)入大氣中，海洋和陸地二者的碳也能夠相互交換。在科學(xué)上將大氣與海洋和陸地之間碳的相互交換過程稱作碳循環(huán)。

 

張人禾（中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)研究生院院長(zhǎng)、復(fù)旦大學(xué)大氣科學(xué)研究院院長(zhǎng)、大氣與海洋科學(xué)系主任）