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气候变化丨人类是否节节败退?

Engineering 中国工程院院刊 2021-06-17

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We are in a battle for our lives. 

But it is a battle we can win.

—— UN Secretary-General António Guterres

全球气候变化带来的全球变暖和极端气候频发已给世界各地带来显著的有害影响,且这些有害影响将进一步加剧。2018年的观测数据以及各种气候灾害也印证了这一点。


美国国家航空航天局(NASA)和美国国家海洋及大气管理局(NOAA)的相关数据显示,2018年陆地和海洋的平均温度比20世纪的平均温度高出了0.79°C,是有记录以来(1880—2018年)史上第四热的年份。排名前三的年份分别是2016年(第一)、2015年和2017年[1]

☝  2018年全球陆地和海洋气候变化示意图 [1]

Credit: National Centers for Environmental Information/NOAA

尽管世界各国都在努力减少温室气体的排放,但2018年与能源相关的二氧化碳(CO2)排放量仍创下历史新高[2]。据2019年5月11日的记录显示,地球大气中CO2含量80万年来首次超过415ppm [3].


2016年签署的《巴黎协定》确立了将全球平均气温较工业化前水平的升高幅度控制在低于2°C的目标,并为把升温控制在1.5°C之内而努力[4]


联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)2018年的一份报告[5]指出,要想实现1.5°C的目标,到2030年,全球CO2排放量需减少45%左右,并且到2050年必须实现净零排放。这包括在未来十多年中,全球的煤炭使用量要削减近80% [6]



减排任务面临挑战


以德国为例,德国正在努力向可再生能源利用转型,并计划在20年内关闭所有煤电设施,但目前,其国内电力供应的40%仍然依赖煤电站[7]


在美国,虽然煤炭的使用量在减少,但是其替代物——天然气——仍会产生大量的CO2排放[8]


从全球范围来看,煤电站主要分布于亚洲的发展中国家。这些煤电站平均来看已运行约12年,而其预计使用寿命仍有几十年之多[9]


需要正视的是,虽然很多国家都开始尝试限制煤炭的使用,但煤炭在未来的一段时间内仍将是全球能源结构的重要支柱。


目前,全球能源结构转型面临诸多困难,另一方面,全球的能源需求仍在快速增长。2018年的全球能源需求增长了2.3%,是十年来的最高增长率。


国际能源署(IEA)将其归因于全球经济的强劲增长,以及一些地区对取暖和制冷的更高需求[9]


随着能源需求的增加,与能源相关的CO2排放量激增。2018年全球CO2排放量达到了创纪录的331亿吨,其中超过100亿吨来自煤炭燃烧[2]



气候变化威胁人类生存


节能减排任重而道远,决不能有停一停、歇一歇的想法。人类的每一次偷懒都未曾被自然忽略。


2019年3月28日,世界气象组织秘书长彼得里·塔拉斯与联合国秘书长古特雷斯、第73届联合国大会主席埃斯皮诺萨在纽约联合国总部一起发布了《2018年全球气候状况声明》[10]


该报告编录了世界各地的极端天气事件,并详细介绍了与气候相关的风险及其对人类健康福祉、粮食安全、环境以及海洋和陆地生态系统的影响。


报告显示,2018年全球近6200万人受到与极端天气和气候事件相关的自然灾害的影响,受水灾影响人口数超过3500万。


飓风“迈克尔”(Michael)和“弗洛伦斯”(Florence)给美国带来总计超过490亿美元的经济损失,导致超过100人死亡。


受超强台风“山竹”影响的人数超过240万,其中134人死亡。

☝  2018年最强台风“山竹”

“山竹”直径约900 km,中心瞬时风力高达285 km/h。

由于“山竹”对中国造成了严重影响,在2019年2月27日召开的世界气象组织台风委员会第51次届会上,中国提出将“山竹”正式除名。

Credit: NOAA.

2018年,高温和野火在欧洲、日本和美国共造成1600多人死亡。在美国,高温和野火造成的经济损失高达240亿美元。


此外,气候变化还威胁农业生产,使多年来全球饥饿状况持续好转的势头发生逆转。


数据还表明,海平面上升仍是一个令人担心的问题[11],2018年全球平均海平面与2017年相比上升约3.7mm [10]


全球山地冰川仍处于物质高亏损状态,北极和南极海冰范围均较常年同期明显偏小[10]。南极的消融尤其令人担忧。

☝  2018年9月北极(左)和南极(右)的平均海冰浓度C3S分析结果。

图中红色线条标示出1981—2010年的冰缘线 [10]。

Source: ECMWF Copernicus Climate Change Service (ERA-Interim) data.

新西兰惠灵顿维多利亚大学的冰川学家尼古拉斯·戈利奇(Nicholas Golledge)教授认为:我们现在看到的南极冰川的加速消融仅仅是南极冰川对于过去的五到十年的气候变化的反应。冰盖对减排的任何反应都将是缓慢的,可能是几百年,也可能是几千年。换句话说,一定程度的海平面上升已经是既定事实,但减排仍可能有助于减缓海平面上升的速度。



解决方案探索


要想实现《巴黎协定》的减排目标,继续发展可再生能源似乎是最有效的途径。


美国斯坦福大学的土木与环境工程学教授马克·雅各布森(Mark Z. Jacobson)认为:(目前环境形势下)最好的选择是那些被证明有效且可以快速部署的技术,如太阳能和风能。这些技术不仅能为气候变化提供了解决方案,而且也为空气污染和能源安全问题提供了解决方案。


然而,在经过了近20年的强劲增长后,可再生能源行业的发展在2018年陷入了停滞[12]


尽管如此,雅各布森教授对未来前景的改变仍持乐观态度。因为随着实施可再生能源技术的成本不断下降,100%使用可再生能源将变得更可行,“很多地方的尝试正在取得成功,这给了我希望。”



气候变化是我们这个时代的决定性问题,现在正是我们采取行动、有所作为的一个决定性时刻。虽然我们仍有时间应对气候变化,但这将需要社会各界做出空前努力。


正如联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯所说,我们正在为我们的生存而战。这场战斗我们能赢,而且必须要赢。


为“听取各方关于到2020年如何阻止排放量增加,以及在本世纪中叶如何大幅度减少排放量以实现净零排放的意见”,联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯将于2019年9月23日主持召开气候行动峰会,以应对气候挑战。


☝ 联合国气候行动峰会2019


✎改编丨张楠


☟ 参考文献

[1] Assessing the global climate in 2018: for the globe, 2018 becomes fourth warmest year on record. Washington, DC: National Oceanic and Atmospheric Administration. https://www.ncei.noaa.gov/news/global-climate-201812.

[2] International Energy Agency. Global energy & CO2 status report: the latest trends in energy and emissions in 2018. Paris: International Energy Agency; 2019 Apr.

[3] The keeling curve. La Jolla: Scripps Institution of Oceanography. https://scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/.

[4] The Paris Agreement. Bonn: United Nations Framework Convention on Climate Change. https://unfccc.int/process-and-meetings/the-paris-agreement/the-paris-agreement.

[5] Allen M, Babiker M, Chen Y, de Coninck H, Connors S, van Diemen R, et al. Global warming of 1.5 °C: summary for policymakers. Geneva: World Meteorological Organization; 2018.

[6] Mooney C, Dennis B. In blow to climate, coal plants emitted more than ever in 2018. Washington, DC: The Washington Post. https://www.washingtonpost.com/climate-environment/2019/03/26/blow-climate-coal-plants-emitted-more-than-ever/.

[7] Brexit impacts, quitting coal and Lassa-fever outbreak: the week in science: 25–31 January 2019. Nature 2019;565:540–1.

[8] Davis LA. Climate agreement—revisited. Engineering 2017;3(5):578–9.

[9] Global energy demand rose by 2.3% in 2018, its fastest pace in the last decade. Paris: International Energy Agency. https://www.iea.org/newsroom/news/2019/march/global-energy-demand-rose-by-23-in-2018-its-fastest-pace-in-the-last-decade.html.

[10] World Meteorological Organization. WMO Statement on the State of the Global Climate in 2018. Geneva: World Meteorological Organization; 2019 Mar.

[11] Bamber JL, Oppenheimer M, Kopp RE, Aspinall WP, Cooke RM. Ice sheet contributions to future sea-level rise from structured expert judgment. Proc Natl Acad Sci USA 2019;116(23):11195–200.

[12] Renewable capacity growth worldwide stalled in 2018 after two decades of strong expansion. Paris: International Energy Agency. https://www.iea.org/newsroom/news/2019/may/renewable-capacity-growth-worldwide-stalled-in-2018-after-two-decades-of-strong-e.html.


☟ 改编原文(以页末阅读原文链接为准)

Boli Zhang,Shengli Yang,De-an Guo.The Quest for the Modernization and Internationalization of Traditional Chinese Medicine [J].Engineering,2019,5(1):1-2.


点击图片阅读丨全球气候变暖,中国如何应对?

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