现代环境问题课程讲座-气候变化与碳排放PPT课件.ppt

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气候变化与碳排放：

过去和未来,熊永柱2010.9,现代自然环境问题与对策课程专题讲座,气候变化,气候变化是指气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者持续较长一段时间（典型的为10年或更长）的气候变动。

气候变化,气候及其变化本来是一种自然现象，也是自然科学所面对的问题。

但近些年来随着气候变化影响的加剧，气候变暖导致气象和海洋灾害增多，肆虐的台风、狂烈的风暴潮、过多的降雨、大规模的干旱缺水和持续的高温热潮等灾害，已给人民的生活和生命安全造成威胁，引起世界各国的高度重视。

教学视频观看,世界名人谈气候变化气候变化中国行动面对气候变化,1860年以后全球温暖化进程加快,冰川消融海平面上升，岛屿消失生物多样性丧失降水分布不均，旱涝共存,格陵兰冰盖显著减少,气候变化的后果,马尔代夫被淹没的岛屿,降水分布不均，旱涝共存,北极熊生境消失,过去的20年,年均温增加约1.0oC.据预测,本世纪末,将增加2.5-5oC。

中国的气候变化-温度,BasedonCRUclimatedata（Mitchelletal.,2003）,年均温变化率分布,基于19个IPCC气候模型（2007）,BasedonCRUclimatedata（Mitchelletal.,2003）,过去50年,我国年降水没有明显的变化趋势,但变动大.未来我国降水有所增加。

过去30年,我国年降水不均,南方增加,北方减少,中国的气候变化-降水量,20世纪60年代以来，CO2与温度以相似的趋势递增。

大气CO2浓度与温度升高的关系,CO2排放是主要原因（工厂、运输工具等等）,IPCC（2007）:

20世纪中叶以来,全球普遍观察到的气候变暖事件很可能与大气中温室气体浓度的升高有关。

CO2是最重要的温室气体之一。

在过去的50年，工业排放的CO2显著增加。

CO2排放是主要原因（工厂、运输工具等等）,IPCC（2007）:

全球变暖有90%是人类活动造成的，二氧化碳等温室气体含量增加所加剧的温室效应导致了全球变暖，而人类活动所导致的温室气体排放量约占全球温室气体排放总量的99%。

最近的大气CO2浓度,19701979:

1.3ppmy-119801989:

1.6ppmy119901999:

1.5ppmy-1,2000-2008:

2.0ppmy-12008:

2.3ppmy-1,DataSource:

PieterTansandThomasConway,NOAA/ESRL,人类活动排放碳的去向（2000-2007）,Canadelletal.2007,PNAS;GlobalCarbonProject2008,update,全球碳排放碳排放与社会发展的关系全球碳循环与碳排放配额我国未来碳排放预测我国生态系统碳汇及对碳减缓的贡献,世界和我国的碳排放,一、全球碳排放量,全球及主要国家历年化石燃料排放和累计排放（1850-2008）,G8+5国家年排放,全球及主要国家历年人均排放和历史累计排放,（1850-2008）,人均贡献：

中国是发达国家的1/9,比发展中国家稍高,单位GDP排放量（碳排放强度）,这些国家的碳强度均在达到峰值后，呈指数衰减趋势:

某年碳强度=基准年碳强度*b（该年与基准年的时间差）,主要国家单位GDP排放量（1980-2006）,消费排放量：

国际贸易中的碳排放转移,生产过程中的排放量与实际消费之间并非等同2001-06年中国净出口产品在生产过程中所排放的CO2占期间中国总排放的18-30%,贸易产品的温室气体排放量差（1993-1998）,中国的碳排放形势,人均历史累计排放较小，为全球平均水平的31%，发达国家的11%。

2006年总量超过美国，人均排放超过全球平均水平；2008年占全球排放总量的23.9%,人均排放为全球人均的114%。

2002年以后，排放总量和人均排放量均迅速增加，增率达10-19%。

排放年增量,单位GDP排放量较高，是发达国家的6-11倍，说明我国提高碳排放强度的潜力很大。

中国对外出口量大，中国净出口产品的碳排放占中国当年总排放由2001年的18%增加到2006年的30%。

2001-2006中国生产排放与消费排放及净贸易排放占生产排放的比例，由2001年的18%增加到2006年的30%,1992：

联合国气候变化公约（UNFCCC）：

确定“共同但有区别的责任”原则1997：

京都议定书：

确定了发达国家的量化减排指标：

2008-2012年间，总排放平均减少5.2%（1990年为基准年）2007：

巴厘路线图：

2020年发达国家气体减排25%40%（我国要求减排40%）2009：

G8意大利峰会：

提出了全球减排目标：

2050年全球温室气体减排50%以上，发达国家减排80%以上,国际减排行动的几个重要事件,富裕程度（人均GDP）工业化（第二产业增加占GDP比例）城市化进程,二.碳排放与社会发展的关系,全球及主要国家历史人均累积排放与近5年人均GDP,1969-2008年全球、发达国家、发展中国家人均累积排放与人均GDP的关系。

每增加排放1吨碳，人均GDP增加80-120US$,主要国家历史人均累积排放与第二产业增加值占GDP比例,人均历史累计排放：

1850-2008工业化：

1950以后,人均历史累计排放量与城市化进程的关系,城市化进程与Log_人均历史累计排放量之间呈非常好的线性关系。

发达国家数据年代：

1960-2006；中国、印度：

1950-2007,三、全球碳循环与碳排放配额,全球碳平衡碳排放配额基于减排目标的碳排放预测,1全球碳平衡原理,化石燃料排放+土地利用排放=大气吸收+海洋碳汇吸收+陆地碳汇吸收,全球碳平衡方程式：

2碳排放配额,基于“人均公平”的原则，由大气浓度变化反推全球排放量，计算不同时期的国家碳排放配额。

分五个时间段计算：

1850-1990，1990-2005，2005-2012，2012-2020，2020-2050.,以化石燃料为变量的排放配额,四、我国未来碳排放预测,基于GDP发展目标和碳排放强度的预测基于发达国家GDP碳强度变化的预测基于2050年碳强度指数衰减至发达国家2005年水平的预测基于Kaya模型的预测发改委能源所（2009）的预测不同预测结果的比较,基于GDP发展目标和碳排放强度的预测,5年计划：

GDP碳强度20052020每五年下降15%；20202035每五年下降20%，2035-2050每五年降25%。

人均碳排放预测,我国未来人均碳排放可能位于“基于GDP发展目标和碳排放强度的预测”与能源所“低碳情景”的预测之间:

2050年:

1.72.3吨碳2035年前后达到极大值:

1.73.0吨碳。

极大值与发达国家接近，比美国小很多,五、我国生态系统碳汇及对碳减缓的贡献,1、我国陆地碳汇的估算（1981-2000）2、我国森林生物量碳汇预测及对减排的贡献（2005-2050）,

（1）基于地面观测的尺度转换方法森林、草地、灌丛、农田及土壤

（2）碳过程模型HyLand模型（Levyetal.,2004）LPJ模型（Sitchetal.2003）ORCHIDEE模型（Krinneretal.2005）Sheffield模型（Woodward&Lomas,2004）TRIFFID模型（Cox,2001）（3）大气反演利用转换模型将全球观测网络测得的大气CO2的时空变化梯度换算为区域碳通量。

方法,1、我国陆地碳汇的估算（1981-2000）,数据来源,

（1）森林清查资料（1977-2003）

（2）草地生物量调查数据（3）农业统计数据（4）土壤普查资料及实测数据（5）遥感数据（1982-2003NOAA/AVHRRNDVI）（6）气候数据（7）其他地理数据（地图、高程等）,结果：

三种方法得到的中国陆地碳汇,不同方法得到基本一致的结果：

1.732.28亿吨碳/a.20年来总的生态系统碳汇为3546亿吨碳。

19812000:

化石燃料燃烧所释放的碳量:

132亿吨碳生态系统吸收量:

3546亿吨碳化石碳排放总量的28-37,1981-2003化石碳年排放,Nature,中国生态系统可抵消化石燃料总排放的28-37%,对比中国与欧洲、美国,大规模植树造林能源结构的改变及植被恢复耕作方式的改变区域气候变化,为什么是巨大的汇？

碳吸收的机制,（i）造林及再造林,FAO（2001）,中国是世界上人工林面积最大的国家，占全球总量的1/4（FAO,2001）,（ii）能源消耗结构的改变及植被恢复,在过去的30年，中国大部分农村普遍使用的木柴、木炭及秸秆等生活能源已经逐步被化石燃料取代。

这一方面，增加了化石燃料的消耗，但另一方面促进了植被尤其是灌丛的恢复。

此外，农村人口向城市转移也减缓了对自然的压力,（iii）耕作方式,秸秆还田、浅耕、免耕以及灌溉等农业技术的推广都增加了农业土壤的碳吸收能力,季节降雨量的年际变化,（iv）区域气候变化,在过去的20多年，中国年降雨量没有显著变化，但夏季降雨年增加量显著，为2.5mm。

2、我国森林生物量碳汇预测及对减排的贡献（2005-2050）,预测方法

（1）基于转移矩阵方法

（2）基于年龄-生物量关系方法,我国森林林分生物量碳汇潜力巨大：

到2050年，新增碳汇5176亿吨碳,结果,基于转移矩阵法：

2000-2050期间，我国森林林分生物量碳库将吸收51亿吨碳；基于年龄-生物量关系法：

到2050年，森林林分生物量新增碳汇为76亿吨碳。

陆地生态系统碳汇是森林生物量碳汇的22.5倍，因此，依据上述预测结果，与1999-2003相比,至2050年我国森林林分生物量碳汇可达到51-76亿吨碳，那么，我国陆地总碳汇将在100190亿吨碳之间。

按我国未来计算的排放配额（即20052050排放480亿吨碳）为准,则森林生物量将抵消9.215.8%,相应地,我国陆地生态系统碳汇将抵消其18.439.5%。

陆地碳汇对减排的贡献,中国碳排放区域格局变化与减排途径分析,总量增长：

总体变化是指国家碳排放总量的过程变化。

根据美国北达科他大学碳信息中心的研究资料，1952年-2005年期间，中国国家碳排放总量增长了39倍。

与之相比，中国经济和能源消费总量则分别增长了约53倍和45倍。

总体变化,阶段变化：

直到20世纪90年代中期，中国碳排放与一次能源消费大体保持着同步增长的态势，但略快于经济发展增长速度。

此后随着国家产业结构、能源消费结构的演进，碳排放的增速开始明显减缓，特别是1997年亚洲金融危机后。

数据统计显示，1996-2005年期间，中国GDP增长了134.7%，而一次能源消费和碳排放总量则增长了78.1%和71.5%。

总体变化,大区地域系统变化：

大区地域系统变化是指以东、中、西三大地带（区）划分的一次能源消费的碳排放空间格局变化。

区域格局变化,东部地区：

2005年东部沿海地区碳排放在全国达到了45.2%，较1980年时增长了2.7个百分点。

中部地区：

2005年时占全国比重已经重新上升至36.7%的水平，较2000年时增长了4个百分点。

西部地区：

2005年西部地区碳排放在全国的比重为16.6%，与20世纪90年代初大体持平。

区域格局变化,碳排放规模分类：

超重碳排放型、重碳排放型、一般碳排放型、轻碳排放型。

过程变化：

50多年来，中国省（区、市）级的碳排放空间格局发生了很大变化，可分为3个阶段。

（1）起始阶段（1952年）。

全部处于轻型范围之内。

（2）初级分化阶段（1953-1980年）。

中国大陆省区的碳排放规模开始呈现出明显差距。

（3）快速演进阶段（1981年-2005年）。

省（区、市）级碳排放空间格局演进明显加快，,省（区、市）级变化,基本模型：

为了准确分析中国大陆碳排放空间格局变化的成因，这里建立了两个基本评价模型。

产业-能源关联模型。

（1）高相关性;

（2）消长异步。

能源-碳排放关联模型。

成因分析与结果,结果表明：

产业结构演是决定一次能源消费增速变化的