曾靜靜 劉燕飛 裴惠娟 廖 琴 董利蘋

（1.中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻(xiàn)情報(bào)中心，蘭州 730000；2.蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，蘭州 730000）

20世紀(jì)70年代以來(lái)，以全球氣候變暖為主要特征的氣候變化問(wèn)題日益成為國(guó)際科學(xué)界普遍關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。隨著科學(xué)研究的不斷深入，科學(xué)界已經(jīng)對(duì)“人類活動(dòng)產(chǎn)生的溫室氣體排放是造成全球氣候變化的主要原因”達(dá)成一致共識(shí)。全球范圍內(nèi)的氣候變化已經(jīng)對(duì)地球自然社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生了諸多的不利影響，例如氣候模式的變化嚴(yán)重威脅糧食生產(chǎn)、海平面的上升促使發(fā)生災(zāi)難性洪災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)增加等。氣候變化及其影響是人類社會(huì)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一，如果不迅速采取應(yīng)對(duì)行動(dòng)，未來(lái)適應(yīng)氣候變化的影響將會(huì)愈加困難，適應(yīng)的成本也會(huì)更高。

氣候變化科技領(lǐng)域的研究進(jìn)展為全球氣候治理提供了科學(xué)證據(jù)，推動(dòng)了國(guó)際氣候變化應(yīng)對(duì)行動(dòng)的不斷深入［1］。鑒于此，本文基于2016—2019年國(guó)際氣候變化科技領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)分析，回顧了該領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略規(guī)劃與布局，以及熱點(diǎn)研究進(jìn)展，并對(duì)我國(guó)的氣候變化科技工作提出了相關(guān)建議，以供參考。

1 氣候變化科技領(lǐng)域重大戰(zhàn)略與布局

2016—2019年，世界氣候研究計(jì)劃發(fā)布的戰(zhàn)略計(jì)劃更多地強(qiáng)調(diào)迎合社會(huì)需求，低碳創(chuàng)新活動(dòng)正在全球范圍內(nèi)全面展開(kāi)，以歐盟、英國(guó)為代表的發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體在綠色低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展、汽車行業(yè)低碳技術(shù)研發(fā)等方面持續(xù)進(jìn)行資金投入與前瞻布局。多國(guó)針對(duì)氣候變化應(yīng)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行戰(zhàn)略部署，而美國(guó)特朗普政府“去氣候化”政策卻與全球確保實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》升溫目標(biāo)所需的努力背道而馳。

1.1 WCRP發(fā)布《2019—2028年戰(zhàn)略計(jì)劃》

2019年6月17日，世界氣候研究計(jì)劃（World Climate Research Programme，WCRP）發(fā)布《2019—2028年戰(zhàn)略計(jì)劃》［2］，概述了 WCRP未來(lái)10年的科學(xué)目標(biāo)與重點(diǎn)，使氣候科學(xué)能夠服務(wù)于整個(gè)21世紀(jì)的社會(huì)需求。該戰(zhàn)略計(jì)劃主要圍繞氣候系統(tǒng)的基本認(rèn)識(shí)、預(yù)測(cè)氣候系統(tǒng)的近期演變、氣候系統(tǒng)的長(zhǎng)期響應(yīng)、促進(jìn)氣候科學(xué)與社會(huì)的交流等4個(gè)科學(xué)目標(biāo)，相關(guān)的科學(xué)重點(diǎn)涉及：1）氣候動(dòng)力學(xué)；2）物質(zhì)與能量的儲(chǔ)存和輸送；3）提升預(yù)測(cè)能力；4）預(yù)測(cè)極端事件；5）地球系統(tǒng)模擬能力；6）氣候與社會(huì)系統(tǒng)的相互作用；7）與社會(huì)各界交流互動(dòng)。氣候極端事件歸因與形成機(jī)理、多尺度預(yù)測(cè)、極端事件影響與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面成為當(dāng)前氣候變化領(lǐng)域研究的重點(diǎn)關(guān)注方向。厘清極端事件發(fā)展中的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)作用、自然變率的變化及其相互作用等關(guān)鍵過(guò)程，利用無(wú)縫隙全球觀測(cè)資料改進(jìn)不同時(shí)間尺度預(yù)測(cè)則是未來(lái)的重點(diǎn)發(fā)展方向。

1.2 國(guó)際社會(huì)關(guān)注運(yùn)輸行業(yè)的零排放

2018年4月13日，國(guó)際海事組織（International Maritime Organization，IMO）在倫敦通過(guò)減少船舶溫室氣體排放的初步戰(zhàn)略［3］，力爭(zhēng)2050年的溫室氣體排放總量比2008年至少減少50%，并逐步邁向零碳目標(biāo)。2018年7月9日，英國(guó)交通部（Department for Transport，DfT）發(fā)布“零碳道路戰(zhàn)略”［4］，制定了全國(guó)范圍內(nèi)大規(guī)模擴(kuò)展綠色基礎(chǔ)設(shè)施的計(jì)劃，以減少英國(guó)道路車輛的排放，推動(dòng)零排放汽車、貨車和卡車的發(fā)展。2018年7月16日，英國(guó)DfT和商業(yè)、能源與工業(yè)戰(zhàn)略部（Department for Business，Energy&Industrial Strategy，BEIS）宣布一項(xiàng)3.43億英鎊的行業(yè)與政府聯(lián)合資助計(jì)劃，將推動(dòng)英國(guó)航空航天業(yè)進(jìn)入更加清潔和綠色的新時(shí)代［5］。2019年5月15日，英國(guó)政府宣布撥款2500萬(wàn)英鎊，用于資助22個(gè)零排放交通創(chuàng)新項(xiàng)目，主要包括快速充電的新型電動(dòng)摩托車技術(shù)、減少排放的農(nóng)用車輛研究、在傳統(tǒng)柴油車上增加電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋等［6］，這些項(xiàng)目是實(shí)現(xiàn)政府《產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》和《零道路戰(zhàn)略》的關(guān)鍵。2018年9月11日，澳大利亞首都特區(qū)、巴巴多斯、白俄羅斯、丹麥、法國(guó)、印度尼西亞、意大利、馬耳他、墨西哥新萊昂州、荷蘭、葡萄牙、美國(guó)華盛頓州、阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)和英國(guó)共14個(gè)國(guó)家（地區(qū)）在英國(guó)召開(kāi)的首屆零排放車輛峰會(huì)上簽署了《關(guān)于零排放車輛的伯明翰宣言》［7］，承諾加速向低排放車輛的過(guò)渡。同日，英國(guó)在零排放車輛峰會(huì)上宣布1.06億英鎊用于研發(fā)綠色汽車、新電池和低碳技術(shù)，旨在將英國(guó)置于零排放車輛設(shè)計(jì)和制造的最前沿。此外，行業(yè)界也宣布投資超過(guò)5億英鎊，在英國(guó)創(chuàng)造超過(guò)1000個(gè)工作崗位［8］。

1.3 歐盟布局綠色低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究

2017年10月27日，歐盟發(fā)布《地平線2020工作計(jì)劃（2018—2020）》［9］，在應(yīng)對(duì)“氣候行動(dòng)、環(huán)境、資源效率和原材料”的社會(huì)挑戰(zhàn)方面，提出圍繞“建設(shè)低碳、具有氣候恢復(fù)力的未來(lái)”（33億歐元預(yù)算）開(kāi)展研究和創(chuàng)新行動(dòng)，將重點(diǎn)支持制定到21世紀(jì)下半葉實(shí)現(xiàn)碳中立與氣候恢復(fù)力的解決方案。2018年 5月 2日，歐盟委員會(huì)（European Commission）發(fā)布《歐盟2021—2027年多年財(cái)政框架預(yù)算提案》，將氣候相關(guān)的支出比例從20%提高至25%［10］。歐盟委員會(huì)建議繼續(xù)并加強(qiáng)已經(jīng)確立的“環(huán)境與氣候行動(dòng)計(jì)劃”（LIFE）（LIFE計(jì)劃是歐盟資助環(huán)境和氣候行動(dòng)的重要基金，自1992年啟動(dòng)以來(lái)已經(jīng)籌集了超過(guò)90億歐元支持4500多個(gè)項(xiàng)目），對(duì)LIFE的預(yù)算為54.5億歐元。LIFE的重點(diǎn)是發(fā)展和實(shí)施應(yīng)對(duì)環(huán)境和氣候挑戰(zhàn)的創(chuàng)新方法，旨在幫助向循環(huán)、資源有效性和節(jié)能、低碳和氣候適應(yīng)型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。2016—2019年，歐盟委員會(huì)在LIFE框架下持續(xù)投資了1.608億歐元用于資助氣候變化減緩、氣候變化適應(yīng)、氣候治理和信息化工程項(xiàng)目［11-14］。2019年2月26日，歐盟宣布啟動(dòng)一項(xiàng)超過(guò)100億歐元的“創(chuàng)新基金”（Innovation Fund）資助計(jì)劃，以支持創(chuàng)新性低碳技術(shù)示范，促進(jìn)高度創(chuàng)新的技術(shù)投入市場(chǎng)應(yīng)用。創(chuàng)新基金是歐盟首個(gè)專門支持實(shí)現(xiàn)歐盟2050年氣候中立戰(zhàn)略愿景的重要資金工具，是世界上最大的氣候行動(dòng)籌資計(jì)劃之一，通過(guò)向成員國(guó)提供低碳資助，促進(jìn)歐盟向氣候中立、競(jìng)爭(zhēng)性和創(chuàng)新的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型［15］。

1.4 英國(guó)發(fā)布《清潔增長(zhǎng)戰(zhàn)略》

2017年10月12日，英國(guó)發(fā)布《清潔增長(zhǎng)戰(zhàn)略》［16］，確定了在技術(shù)突破和大規(guī)模部署方面需要實(shí)現(xiàn)最大進(jìn)展的關(guān)鍵政策行動(dòng)，為2030年前英國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展描繪了雄偉藍(lán)圖。英國(guó)政府將在2015—2021年投資超過(guò)25億英鎊用于低碳能源、運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)和廢物方面的研究、開(kāi)發(fā)與示范，以進(jìn)一步推動(dòng)脫碳。這包括：1）英國(guó)BEIS發(fā)布的《能源創(chuàng)新計(jì)劃》（EnergyInnovationProgramme）投入多達(dá)5.05億英鎊，旨在加快創(chuàng)新清潔能源技術(shù)與過(guò)程的商業(yè)化。2）多達(dá)12億英鎊來(lái)自英國(guó)研究理事會(huì)（UK Research Councils）和英國(guó)創(chuàng)新署（Innovate UK），包括為能源系統(tǒng)孵化器（Energy Systems Catapult）和離岸可再生能源孵化器（Offshore Renewable Energy Catapult）提供資金。3）高達(dá)2.46億英鎊的“法拉第挑戰(zhàn)”計(jì)劃，這將確?；谠陔姵卦O(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造方面引領(lǐng)世界。4）來(lái)自政府各部門高達(dá)6.2億英鎊的支持，包括環(huán)境、食品及農(nóng)村事務(wù)部（Department for Environment，F(xiàn)ood and Rural Affairs，DEFRA），外交、聯(lián)邦和發(fā)展辦公室（Foreign，Commonwealth&Development Office，F(xiàn)CDO），DfT，BEIS，以及額外的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略挑戰(zhàn)基金（Industrial Strategy Challenge Fund，ISCF）支持。

1.5 多國(guó)/地區(qū)制定應(yīng)對(duì)氣候變化的長(zhǎng)期戰(zhàn)略

2018年11月28日，歐盟委員會(huì)發(fā)布題為《人人享有清潔的地球：歐洲實(shí)現(xiàn)繁榮、現(xiàn)代化、具有競(jìng)爭(zhēng)力和氣候中立的經(jīng)濟(jì)體的長(zhǎng)期戰(zhàn)略愿景》［17］的報(bào)告指出，歐盟已經(jīng)開(kāi)始向氣候中立型經(jīng)濟(jì)體轉(zhuǎn)型，為了對(duì)穩(wěn)定21世紀(jì)的氣候做出貢獻(xiàn)，歐盟應(yīng)該在2050年之前第一個(gè)實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放并引領(lǐng)世界前進(jìn)。2019年12月11日，歐盟委員會(huì)發(fā)布《歐洲綠色協(xié)議》，提出通過(guò)向清潔能源和循環(huán)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，促使歐盟在2050年以前率先實(shí)現(xiàn)氣候中立［18］。2019年2月25日，澳大利亞政府推出《氣候解決方案》，啟動(dòng)35億澳元的投資幫助澳大利亞兌現(xiàn)2030年的溫室氣體減排承諾，主要通過(guò)現(xiàn)有的減排基金（Emissions Reduction Fund，ERF），提供一個(gè) 20億澳元的氣候解決方案基金（Climate Solutions Fund），減少整個(gè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的溫室氣體排放，讓農(nóng)民、小企業(yè)和土著社區(qū)有機(jī)會(huì)改善環(huán)境，并從新的收入機(jī)會(huì)中獲益［19］。2019年8月，新西蘭政府發(fā)布《新西蘭低排放經(jīng)濟(jì)》［20］和《新西蘭低排放未來(lái)路線圖》［21］，針對(duì)推動(dòng)低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵部門（運(yùn)輸、電力、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等）進(jìn)行了相應(yīng)的政策設(shè)計(jì)，規(guī)劃了到2050年新西蘭低排放的路線圖。

1.6 美國(guó)發(fā)布一系列“去氣候化”政策

相較于世界其他國(guó)家和地區(qū)積極應(yīng)對(duì)氣候變化，美國(guó)特朗普政府卻推出一系列“去氣候化”舉措。自2017年1月20日上任以來(lái)，特朗普采取了一系列阻礙氣候行動(dòng)的政策，主要涉及：1）宣布《美國(guó)優(yōu)先能源計(jì)劃》（AmericaFirstEnergy Plan），廢除《氣候行動(dòng)計(jì)劃》（ClimateAction Plan）；2）發(fā)布總統(tǒng)備忘錄，推進(jìn)Keystone XL和達(dá)科他（Dokata）兩項(xiàng)輸油管線建設(shè)，并就加速環(huán)境審查和高優(yōu)先級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的批準(zhǔn)簽署行政命令；3）美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（Environmental Protection Agency，EPA）撤銷石油和天然氣甲烷排放信息要求；4）EPA和美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（National Highway Traffic Safety Administration，NHTSA）宣布重新審查2022—2025年車型的溫室氣體標(biāo)準(zhǔn)；5）2018財(cái)年預(yù)算藍(lán)圖大幅削減氣候變化相關(guān)經(jīng)費(fèi)預(yù)算；6）國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)Keystone XL輸油管道項(xiàng)目；7）簽署能源獨(dú)立行政命令，撤銷奧巴馬政府時(shí)期的氣候變化政策，推動(dòng)煤炭行業(yè)和油氣開(kāi)采業(yè)就業(yè)；8）簽署美國(guó)離岸能源戰(zhàn)略的總統(tǒng)行政命令，擴(kuò)大美國(guó)離岸能源開(kāi)采范圍；9）宣布退出《巴黎協(xié)定》。

2 國(guó)際氣候變化科技領(lǐng)域研究前沿與進(jìn)展

2016—2019年，國(guó)際氣候變化科技領(lǐng)域在全球增溫停滯現(xiàn)象及其成因、氣候變化對(duì)極端天氣事件影響的歸因、氣候變化代用指標(biāo)重建氣候歷史、氣候變化的確切時(shí)間、碳去除技術(shù)及CO2轉(zhuǎn)化利用等方面取得重要的突破與進(jìn)展。

2.1 全球增溫停滯現(xiàn)象及其成因研究持續(xù)受關(guān)注

“全球增溫停滯”是指1998—2012年觀測(cè)到的全球地表平均溫度（Global Mean Surface Temperature，GMST）增暖趨勢(shì)較1951—2012年明顯減緩的現(xiàn)象，尤以觀測(cè)到的北半球冬季全球地表平均溫度趨勢(shì)下降最為顯著［22-23］。2016—2019年，學(xué)術(shù)界圍繞全球變暖停滯現(xiàn)象及其成因開(kāi)展了大量研究工作。以加拿大維多利亞大學(xué)的科研人員為首的研究團(tuán)隊(duì)［24］，指出最近修正和更新的地球表面溫度數(shù)據(jù)支持全球變暖出現(xiàn)減緩的論調(diào)，太平洋年代際振蕩（Pacific Decadal Oscillation，PDO）可以解釋近期出現(xiàn)的變暖減緩。而其他科學(xué)家則認(rèn)為，全球變暖從未消失，全球氣溫的短期波動(dòng)是正?，F(xiàn)象［25］。來(lái)自澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織、英國(guó)布里斯托大學(xué)、約克大學(xué)、美國(guó)哈佛大學(xué)、德國(guó)波茨坦氣候影響研究所等機(jī)構(gòu)的研究人員聯(lián)合解決了關(guān)于全球變暖“停滯”混淆的問(wèn)題，指出沒(méi)有證據(jù)表明全球變暖趨勢(shì)出現(xiàn)明顯中斷或放緩［26，27］。有關(guān)全球增溫停滯的分歧主要是使用不同的數(shù)據(jù)集、時(shí)間序列以及間歇期定義所致，可以通過(guò)適當(dāng)處理模型和觀測(cè)結(jié)果加以調(diào)和［28，29］；全球變暖可能被年際和年代際自然氣候變率所掩蓋［30］；全球增溫停滯現(xiàn)象是地球能量系統(tǒng)的滯后響應(yīng)，海洋作為熱匯吸收了多余的熱量［31］；引起增溫停滯所需要的能量偏差比想象的更小，大氣層頂能量的向外輻射是造成增溫停滯期間內(nèi)部變率的來(lái)源［32］；北極地區(qū)的快速升溫可能抵消了近年來(lái)熱帶東赤道地區(qū)降溫對(duì)全球平均氣溫的影響［33］；隨著溫度升高，全球變暖停滯的現(xiàn)象會(huì)越來(lái)越罕見(jiàn)，直到2100年全球變暖暫停的現(xiàn)象會(huì)消失［34］。

2.2 氣候變化對(duì)極端天氣事件影響的歸因可靠性不斷提高

目前可以更加明確地判定，極端事件發(fā)生的頻率和強(qiáng)度的不斷增加與氣候變化有關(guān)［35］。來(lái)自瑞士伯爾尼大學(xué)和瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的科研人員［36］認(rèn)為，1982—2016年全球變暖使海洋熱浪的發(fā)生頻率加倍，未來(lái)全球變暖背景下海洋熱浪的發(fā)生概率、持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度都會(huì)急劇增加。美國(guó)國(guó)家科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)研究院下屬的極端天氣事件和氣候變化歸因委員會(huì)（Committee on Extreme Weather Events and Climate Change Attribution）指出，得益于對(duì)氣候和天氣機(jī)制的認(rèn)識(shí)加深以及研究特定事件的分析方法的改進(jìn)，相對(duì)較新的極端事件歸因科學(xué)得以迅速發(fā)展［37］。有關(guān)極端事件歸因的方法一般分為兩類：1）憑借觀測(cè)記錄來(lái)確定極端事件的發(fā)生概率或強(qiáng)度的變化情況；2）使用模型模擬以比較在有/無(wú)人類活動(dòng)導(dǎo)致氣候變化的情況下極端事件的呈現(xiàn)形式。這兩種方經(jīng)常同時(shí)出現(xiàn)于大多數(shù)研究之中。美國(guó)氣象學(xué)會(huì)從2012年開(kāi)始發(fā)布有關(guān)極端天氣事件的年度特別報(bào)告，2020年發(fā)布的報(bào)告指出，由于人為活動(dòng)引起的氣候變化，導(dǎo)致極端事件正在發(fā)生改變［38］。極端天氣已成為2019年的“新常態(tài)”，極端天氣發(fā)生的可能性繼續(xù)提高，并且強(qiáng)度越來(lái)越大［39］。

2.3 南極冰芯將重建的氣候歷史向前推進(jìn)170萬(wàn)年

美國(guó)普林斯頓大學(xué)和緬因大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)在南極艾倫山（Allan Hills）鉆取到距今270萬(wàn)年的冰芯，比先前的冰芯記錄向前推進(jìn)了170萬(wàn)年［40］。冰芯是證實(shí)地球過(guò)去幾百萬(wàn)年大氣狀況的重要線索，冰芯氣泡中蘊(yùn)含的古大氣記錄，將有可能揭示觸發(fā)冰期的重要因素。對(duì)冰芯采樣的分析表明［41］，更新世早期大氣中的 CO2濃度在300ppm以下，遠(yuǎn)低于目前的400ppm，或推翻此前一些間接測(cè)量的結(jié)果。該發(fā)現(xiàn)還開(kāi)啟了找到更古老冰層的方法，冰芯取樣來(lái)自一個(gè)以往被忽略的“藍(lán)冰”地區(qū)，該地區(qū)具有獨(dú)特的動(dòng)力條件可以保存舊的冰層。此項(xiàng)研究被《科學(xué)》期刊評(píng)為2017年全球十大科學(xué)突破［42］。

2.4 氣候變暖始于工業(yè)革命早期

科學(xué)界一直都不太確定氣候變化的確切起始時(shí)間。來(lái)自澳大利亞、美國(guó)、西班牙、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、丹麥、中國(guó)、瑞典、比利時(shí)、瑞士等11個(gè)國(guó)家33個(gè)機(jī)構(gòu)的科研人員，通過(guò)分析公元1500年后的古氣候記錄（包括冰核、樹(shù)輪、珊瑚和洞穴裝飾物等）數(shù)據(jù)，借助所構(gòu)建的數(shù)千年來(lái)的氣候模型，重建了1500年以來(lái)的氣候，確定了橫跨大陸和海洋的工業(yè)時(shí)代變暖的起始時(shí)間及原因。研究結(jié)果顯示，熱帶海洋持續(xù)的工業(yè)時(shí)代變暖首先出現(xiàn)在19世紀(jì)中期，幾乎與北半球大陸變暖同步。與19世紀(jì)中期熱帶海洋和北半球開(kāi)始變暖相比，南半球工業(yè)時(shí)代開(kāi)始變暖的時(shí)間有所延遲。在半球尺度重建中，南半球氣候持續(xù)變暖的進(jìn)程大約比北半球晚 50年［43］。

2.5 1.5℃是更安全的《巴黎協(xié)定》升溫目標(biāo)

相較于2℃升溫，升溫1.5℃對(duì)人類和自然生態(tài)系統(tǒng)的影響會(huì)顯著降低。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）于2018年10月發(fā)布《IPCC全球升溫1.5℃特別報(bào)告》指出，相對(duì)于將全球升溫控制在2℃而言，控制在1.5℃將對(duì)人類和自然生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生顯著的正面影響［44］。來(lái)自英國(guó)?？巳卮髮W(xué)、英國(guó)氣象局哈德利中心和歐盟委員會(huì)聯(lián)合研究中心等機(jī)構(gòu)的研究顯示，相較于升溫1.5℃情景，在全球變暖2℃情景下，氣候極端事件的變化幅度將更大，南亞和東亞部分地區(qū)將更加濕潤(rùn)，而非洲南部和南美洲的一些地區(qū)將遭遇更長(zhǎng)時(shí)間的干旱，發(fā)展中國(guó)家遭遇糧食不安全的風(fēng)險(xiǎn)將提高約76%［45］。來(lái)自英國(guó)東英吉利大學(xué)和澳大利亞詹姆斯庫(kù)克大學(xué)的分析顯示，將全球升溫目標(biāo)限制在1.5℃而不是2℃范圍內(nèi)，預(yù)計(jì)可分別使約66%、50%和50%的昆蟲(chóng)、植物和脊椎動(dòng)物物種免遭滅絕［46］。來(lái)自英國(guó)雷丁大學(xué)的研究表明，全球變暖額外增加0.5℃可能會(huì)加劇氣候影響的嚴(yán)重程度［47］。

2.6 碳去除技術(shù)存在局限性

如果要實(shí)現(xiàn)將全球溫度上升控制在1.5℃～2℃這一目標(biāo)，到21世紀(jì)下半葉，全球排放軌跡不僅需要達(dá)到凈零排放，還需要繼續(xù)下降到凈負(fù)排放，這在一定程度上都依賴于碳去除（Carbon Dioxide Removal，CDR）技術(shù)。CDR意味著去除已排放到大氣中的CO2，包括一系列的自然和技術(shù)選擇，從植樹(shù)造林到生物能源的碳捕獲和儲(chǔ)存（Bioenergy with Carbon Capture and Storage，BECCS）或二氧化碳的直接空氣捕獲［35］。世界資源研究所指出為防止氣候變化造成的最壞影響，世界將需要達(dá)到凈負(fù)排放（實(shí)際從大氣中去除和儲(chǔ)存的碳大于排入大氣中的碳），這將涉及對(duì)可以去除并永久儲(chǔ)存碳的技術(shù)進(jìn)行部署［48］。美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院發(fā)布報(bào)告指出，從大氣中去除和封存二氧化碳的負(fù)排放技術(shù)應(yīng)在減緩氣候變化方面發(fā)揮重要作用，以實(shí)現(xiàn)氣候和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的目標(biāo)，并針對(duì)負(fù)排放技術(shù)的盡快推進(jìn)制定了詳細(xì)的研究議程［49］。盡管部分CDR方案在小范圍內(nèi)可能具有協(xié)同效益，但從大氣中去除CO2的方案還存在局限性［35］。未來(lái)需要加大減排力度以減輕對(duì)CDR的依賴，同時(shí)要為快速部署CDR技術(shù)制定更嚴(yán)格的可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)。

2.7 CO2轉(zhuǎn)化利用研究取得新進(jìn)展

美國(guó)哥倫比亞大學(xué)、冰島大學(xué)、冰島雷克雅未克能源公司和英國(guó)南安普敦大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員發(fā)現(xiàn)CO2在被注入地下玄武巖層后，可通過(guò)自然化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為固態(tài)碳酸鹽而被封存［50］，這一對(duì)環(huán)境無(wú)害且可以永久封存CO2的新方法避免了泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。美國(guó)伊利諾伊大學(xué)、韓國(guó)忠北國(guó)立大學(xué)、美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、新墨西哥大學(xué)和路易斯維爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種納米結(jié)構(gòu)的過(guò)渡金屬硫化物（Transition Metal Dichalcogenide）從本質(zhì)上解決了CO2轉(zhuǎn)化為烴類燃料的催化劑問(wèn)題［51］。哈佛大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、亞利桑那州立大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員通過(guò)使用便宜數(shù)千倍的炭黑替代石墨烯錨定單個(gè)鎳原子催化劑，實(shí)現(xiàn)了電催化CO2制一氧化碳（CO）成本的降低，并將CO2-CO轉(zhuǎn)化率的選擇性提高到了接近100%，提高了該工藝的可擴(kuò)展性［52］。澳大利亞新南威爾士大學(xué)、皇家墨爾本理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究人員利用液態(tài)金屬將CO2從氣態(tài)轉(zhuǎn)化為固體碳，這是世界首創(chuàng)的突破，可能會(huì)改變碳捕集和封存的方法［53］。

2.8 機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能助力地球系統(tǒng)模式研究

地球系統(tǒng)模式是深入了解地球系統(tǒng)各圈層之間相互作用、研究過(guò)去氣候演變機(jī)理、預(yù)測(cè)未來(lái)的潛在變化趨勢(shì)的重要工具［54］。然而，諸如云、對(duì)流和生態(tài)系統(tǒng)等需要參數(shù)化的進(jìn)程仍然是地球系統(tǒng)模式不確定性的產(chǎn)生根源。美國(guó)加州理工學(xué)院的研究人員指出，地球系統(tǒng)模式及其參數(shù)化方案可通過(guò)數(shù)據(jù)同化和機(jī)器學(xué)習(xí)得以改善，源自數(shù)據(jù)同化、反演問(wèn)題和機(jī)器學(xué)習(xí)等的新方法使得在地球系統(tǒng)模式中整合觀測(cè)數(shù)據(jù)和有針對(duì)性的高分辨率模擬成為可能［55］。牛津大學(xué)和北京大學(xué)聯(lián)合開(kāi)展的研究顯示，人工智能可以基于已發(fā)現(xiàn)的氣候聯(lián)系，為即將到來(lái)的天氣特征（包括極端事件）提供更可靠的預(yù)警，并強(qiáng)調(diào)了使用機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能對(duì)于地球系統(tǒng)模式開(kāi)發(fā)的重要性［56］。

3 啟示與建議

氣候變化及其影響是當(dāng)今人類社會(huì)面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。氣候變化已經(jīng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)與人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生了諸多不利影響。除了自然因素之外，人類活動(dòng)是全球氣候變暖的主要原因這一觀點(diǎn)已日益成為國(guó)際共識(shí)。2015年巴黎氣候變化大會(huì)之后，在氣候變化減緩與適應(yīng)行動(dòng)并舉的國(guó)際大背景下，發(fā)達(dá)國(guó)家在低碳創(chuàng)新方面的戰(zhàn)略布局與科研投入日益增加，引領(lǐng)國(guó)際氣候變化科技領(lǐng)域的發(fā)展。

作為最大的發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)面臨的氣候變化影響和風(fēng)險(xiǎn)與日俱增，從而使我國(guó)氣候變化科技領(lǐng)域面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。另一方面，隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)氣候變化科技領(lǐng)域的日益重視，這為我國(guó)氣候變化科技領(lǐng)域的研究工作創(chuàng)造了新的機(jī)遇。

綜上所述，鑒于國(guó)際氣候變化科技領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢(shì)及研究前沿進(jìn)展，對(duì)我國(guó)氣候變化科技發(fā)展提出以下建議：

1）加大應(yīng)對(duì)氣候變化相關(guān)科學(xué)研究工作的科技投入。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)陸續(xù)投入了大量的科研經(jīng)費(fèi)開(kāi)展氣候變化方面的科學(xué)研究工作，相關(guān)研究成果為我國(guó)氣候變化領(lǐng)域的內(nèi)政和外交工作提供了有力的支撐。但我國(guó)的氣候變化科技工作還缺乏充足的資金投入，難以適應(yīng)氣候變化迅速發(fā)展的形勢(shì)，也難以滿足制定和執(zhí)行應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家政策和行動(dòng)、參與外交談判和開(kāi)展國(guó)際合作的需要，這對(duì)氣候變化科技工作提出了迫切的需求。我國(guó)應(yīng)加大對(duì)氣候變化科學(xué)研究的投入，從而為認(rèn)識(shí)氣候變化規(guī)律及其影響、開(kāi)發(fā)氣候變化減緩和適應(yīng)技術(shù)、制定應(yīng)對(duì)氣候變化的政策措施等提供有力支撐。

2）更多關(guān)注面向社會(huì)需求導(dǎo)向的氣候觀測(cè)系統(tǒng)部署。氣候觀測(cè)需要解決一系列重大的社會(huì)問(wèn)題，包括海平面上升、干旱、洪水、極端高溫事件、糧食安全以及未來(lái)幾十年的淡水供應(yīng)。針對(duì)特定氣候問(wèn)題的定向投資，已經(jīng)在對(duì)人類健康、安全和基礎(chǔ)設(shè)施等重要問(wèn)題上取得了重大進(jìn)展。然而，目前的氣候觀測(cè)系統(tǒng)并不是以一種全面的、集中的方式來(lái)規(guī)劃的，未能充分滿足所有的氣候需求［57］。WCRP將云層、環(huán)流和氣候敏感性、冰川融化和全球影響、極端天氣和氣候、區(qū)域海平面變化和海岸影響、水的可用性、氣候系統(tǒng)中的碳反饋、短期氣候預(yù)測(cè)等確定為氣候研究面臨的重大挑戰(zhàn)［58］。建議我國(guó)圍繞未來(lái)人類社會(huì)發(fā)展可能面臨的一系列重要的科學(xué)和社會(huì)問(wèn)題，進(jìn)行相應(yīng)的氣候觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與部署，從而實(shí)現(xiàn)較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)回報(bào)。

3）盡快制定負(fù)排放技術(shù)的研究議程。來(lái)自瑞典斯德哥爾摩大學(xué)、澳大利亞國(guó)立大學(xué)等13個(gè)機(jī)構(gòu)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)指出，人類的行為可能使地球正面臨進(jìn)入不可逆轉(zhuǎn)的“熱室地球”（Hothouse Earth）的風(fēng)險(xiǎn)［59］。要避免“熱室地球”的出現(xiàn)，即使人們停止排放溫室氣體，仍需要人類行動(dòng)從開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)向地球系統(tǒng)管理的重新定向。美國(guó)國(guó)家科學(xué)院已經(jīng)針對(duì)負(fù)排放技術(shù)制定了詳細(xì)的研究議程，相關(guān)機(jī)構(gòu)也圍繞負(fù)排放/碳去除技術(shù)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)進(jìn)行了探討。鑒于負(fù)排放技術(shù)的應(yīng)用前景不斷明朗，以及我國(guó)溫室氣體減排面臨的壓力，我國(guó)應(yīng)盡快制定負(fù)排放技術(shù)的研究議程。