清華新聞網(wǎng)7月30日電 全球應(yīng)對(duì)氣候變化的凈零排放轉(zhuǎn)型使得能—糧—水—空氣質(zhì)量系統(tǒng)的相互聯(lián)系日益緊密。隨著間歇性可再生能源和生物能源的大規(guī)模使用，不協(xié)調(diào)的政策可能會(huì)加劇碳減排對(duì)能源安全和糧食安全的威脅。在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和進(jìn)程中，迫切需要采用綜合方法，考慮能源供需之間的相互作用以及不同系統(tǒng)之間的協(xié)同，制定具有成本效益的政策轉(zhuǎn)型，以實(shí)現(xiàn)更廣泛的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)議程，并推動(dòng)決策者和利益相關(guān)者實(shí)現(xiàn)迅速、協(xié)調(diào)的變革。
針對(duì)這一問題，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱“核研院”）陳文穎教授課題組和合作團(tuán)隊(duì)建立了一套多模型集成框架，實(shí)現(xiàn)了國(guó)家級(jí)能源模型China TIMES 2.0、省區(qū)級(jí)能源模型China-TIMES-30PE與土地利用模型GLOBIOM-G4M、水資源管理模型CWatM、空氣質(zhì)量模型GAINS-Asia的連接，綜合考慮了氣候和能源政策、可持續(xù)發(fā)展措施和氣候反饋，探索和量化了中國(guó)在實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)過程中，對(duì)環(huán)境相關(guān)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的協(xié)同效益和潛在權(quán)衡。研究成果為中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的同時(shí)提高能源、土地、水、空氣質(zhì)量系統(tǒng)的可持續(xù)性提供了長(zhǎng)期轉(zhuǎn)型路徑，為中國(guó)形成多系統(tǒng)協(xié)同的可持續(xù)發(fā)展方案提供支撐。
圖1.本研究多模型連接的綜合評(píng)估框架
研究表明，中國(guó)的凈零未來轉(zhuǎn)型可以在2030年前顯著提高可再生能源、空氣質(zhì)量和森林覆蓋率，到2050年更多的協(xié)同效益將來自化石燃料的快速淘汰。但僅靠協(xié)同效益不足以實(shí)現(xiàn)能—糧—水—空氣質(zhì)量系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，未能推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展努力可能會(huì)對(duì)穩(wěn)定的能源和糧食供應(yīng)構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。各部門需要進(jìn)一步強(qiáng)化可持續(xù)性措施和政策，以確保在實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)的同時(shí)，在其他可持續(xù)發(fā)展政策領(lǐng)域取得進(jìn)展。
研究結(jié)果表明，中國(guó)2060年可再生能源在一次能源中的比例約66%，終端部門的燃料替代推動(dòng)電力使用增加，威脅能源系統(tǒng)安全的風(fēng)險(xiǎn)逐漸從外部對(duì)化石燃料的依賴轉(zhuǎn)向內(nèi)部靈活性挑戰(zhàn)。土地（糧食）系統(tǒng)的提效對(duì)于碳減排和糧食安全至關(guān)重要。2050年以后，能源作物需要大規(guī)模種植，到2100年，能源作物種植面積約占全國(guó)土地面積3%。對(duì)生物質(zhì)的需求將在2060年后對(duì)糧食系統(tǒng)造成壓力。研究識(shí)別到氣候行動(dòng)和水資源節(jié)約之間顯著的協(xié)同關(guān)系，通過推行高效灌溉、減少食物浪費(fèi)、調(diào)節(jié)膳食結(jié)構(gòu)等措施能顯著減少灌溉水需求。到2060年，碳中和轉(zhuǎn)型帶來的火電退役和空冷機(jī)組比例增加，使得冷卻取水減少，從而能源系統(tǒng)取水量較2019年下降38%，另外，凈零轉(zhuǎn)型預(yù)計(jì)將減少70%的空氣污染物排放，顯著改善空氣質(zhì)量，并帶來大量的健康效益。然而，單靠氣候行動(dòng)的協(xié)同效益無(wú)法確保實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量目標(biāo)，需要進(jìn)一步采取嚴(yán)格的空氣污染控制措施。
圖2.中國(guó)環(huán)境相關(guān)的可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)的演變進(jìn)程
研究進(jìn)一步評(píng)估了凈零轉(zhuǎn)型的協(xié)同效益和潛在權(quán)衡。研究發(fā)現(xiàn)，凈零轉(zhuǎn)型將帶動(dòng)超過10萬(wàn)億美元的能源系統(tǒng)投資，電力、氫能、儲(chǔ)能和負(fù)排放技術(shù)是投資的重點(diǎn)。交通、工業(yè)等部門的投資將會(huì)較參考情景有所下降。碳減排帶來的空氣質(zhì)量改善健康效益貨幣化累計(jì)收益為2.1萬(wàn)億元，進(jìn)一步的空氣污染控制措施2025年后在所有省份具有成本效益，并且累計(jì)帶來5.4萬(wàn)億元的健康效益。
圖3.中國(guó)能糧水空氣質(zhì)量系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的經(jīng)濟(jì)分析
7月25日，相關(guān)研究成果以“在中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和的同時(shí)推進(jìn)其他可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)”（Targeting net-zero emissions while advancingother sustainable development goals in China）為題，在線發(fā)表于《自然》子刊《自然—可持續(xù)性》（Nature Sustainability）雜志。
清華大學(xué)核研院博士畢業(yè)生/助理研究員張樞為論文第一作者，陳文穎和國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所首席研究員沃爾克·克雷（Volker Krey）為論文共同通訊作者。論文作者還包括核研院博士畢業(yè)生張強(qiáng)，國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所研究員愛德華·拜爾斯（Edward Byers）、彼得·拉法基（Peter Rafaj）、阮平（Binh Nguyen）、穆罕默德·阿維斯（Muhammad Awais）、凱萬(wàn)·里亞希（Keywan Riahi）等。研究得到了教育部人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地重大項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目和地區(qū)間國(guó)際合作項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、歐盟地平線2020科研框架計(jì)劃、國(guó)家留學(xué)基金等的支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41893-024-01400-z
供稿：核研院
編輯：邱收
審核：郭玲
