负排放愿景 | One Earth 9月刊论文精选

负排放：指日可待亦或虚张声势？

为了稳定气候，我们必须在本世纪中叶实现净零排放，主要是通过深度脱碳和减排。然而，几十年来，主要通过土地利用管理碳汇也是世界气候减缓工具包的关键部分，长期以来，人们一直认为需要通过基于自然或技术的方法从大气中去除二氧化碳来处理剩余排放（即由于技术、资金或其他限制而难以减少或完全消除的排放）。然而，2024年，定义“难以减排”仍然是一个政治泥潭，正如史密斯及其同事5月份在One Earth上发表的研究所表明的那样，大多数国家在其气候减缓计划中实际上忽略了剩余排放；对于那些确实估算了剩余排放量的国家来说，它们平均约占该国峰值排放量的五分之一。如此规模的剩余排放对实现净零排放是一个巨大的挑战。然而，《巴黎协定》不仅仅是一项“稳定”气候的任务：签署国同意将全球变暖限制在远低于2°C的范围内。按照目前每年排放超过500亿吨二氧化碳当量的速度，世界超过2°C的剩余碳预算只需要几年时间，而不是几十年。与《巴黎协定》兼容的“碳”等式现在意味着，到本世纪末，全球排放量必须为净负值，以弥补目前的高排放。

必要时，二氧化碳移除（CDR）方法将需要发挥更大的作用。因此，以前所未有的价格部署负排放技术已成为全球气候领导力的希望。这反映在世界各地的投资中。美国最近承诺为CDR的开发提供12亿美元，主要侧重于直接空气捕获和储存。中国的植树造林计划将通过久经考验的光合作用过程抵消数百万吨的二氧化碳排放。总部位于瑞士的Climeworks等公司已经为其商业化的碳捕获工厂获得了大量投资，微软和乐高集团是其碳去除服务的主要客户之一。其他初创公司正在探索创造性的方法，如将二氧化碳注入火山岩进行储存，在黑海封存生物质碳，以及将海藻倾倒到深海中。斯坦福大学、伦敦帝国理工学院、澳大利亚国立大学等领先的学术机构正在积极资助机构和倡议，以促进CDR创新。CDR的潜力激发了世界各地领导人、技术创新者和政策制定者的乐观情绪。碳捕获已经成为一项大生意。

然而，对CDR技术现状的现实观察表明，大部分希望可能是炒作。传统的CDR在考虑潜在的权衡后，比如争夺粮食生产所需的土地或水资源需求，可能对整体负排放的贡献有限。新技术有其自身的成本。正如Herzog及其同事在本月的一篇评论文章中详细描述的那样，直接空气捕获二氧化碳仍然非常昂贵，部分原因是所需设施的庞大规模。本月的Voices的其他作者详细介绍了其他挑战，从能源需求到社会可接受性，再到负担分担的公平性。此外，许多新技术尚未经过测试，副作用和可靠性未知。毫无疑问，有些在科学上是不健全的。然而，假设有机会抵消排放，而不是追求变革，这意味着CDR将继续在从化石燃料现状中获利的行业和国家中拥有一个愿意炒作的团队。

就目前而言，CDR是一种气候解决方案，需要调和两个相互冲突的现实。我们绝对需要它来帮助弥补现在的高排放，抵消实现净零排放的剩余排放，最理想的是，到本世纪末实现净负排放，以弥补目前的过剩。事实上，我们需要更多：减排计划和符合《巴黎协定》的二氧化碳清除量之间每年仍有十亿吨的差距。因此，我们必须投入资源进行创新和扩大规模。然而，与此同时，逻辑要求依赖如此昂贵和不确定的东西——当世界气候受到威胁时——极其鲁莽。引导CDR沿着富有成效的希望走钢丝，同时防止其炒作分散人们对更可行的减排手段的注意力，这是当务之急。

作为基本的第一步，我们迫切需要更好地了解CDR在多大程度上是可行的：技术、经济、生态、社会、公平……不胜枚举。CDR已被纳入气候模型、情景和国家计划，尽管可行性研究，即使仅在技术或经济领域，也仍处于起步阶段。本期中的一些文章为更准确地讨论可行性指明了方向。在他们的评论中，Dooley、Pelz和Norton描述了一个急需的框架，用于评估传统CDR的环境和社会约束。也许并不奇怪，他们发现更全面的评估往往会“抑制依赖于重新造林和植树造林的CDR途径的整体潜力”。Herzog及其同事详细介绍了直接空气捕获技术在规模、能源要求、选址和成本方面的可行性挑战，这些挑战在碳捕获潜力评估中整合得很差。他们相当讽刺地指出，当实际成本几十年来一直接近1000美元/吨时，依赖100-300美元/吨二氧化碳去除的政策可能会“表现不佳”。模型，特别是那些用于为政策提供信息的模型，必须更好地估计CDR的现实潜力。至关重要的是，这将需要跨学科的工作来整合对“可行”含义的更全面的约束。

评估可行性的部分困难在于，CDR领域仍在迅速创新，有各种新的碳捕获和储存技术，从创意产生的灯泡阶段到实验室测试再到公司创业。在这里，基于健全科学的良好政策对于支持围绕CDR的合理发展和规划至关重要，以平衡潜在的权衡。这必须从准确和标准化地核算实际从大气中去除的二氧化碳量以及建模或政策中使用的任何CDR技术的持续时间开始。在他们关于这一主题的Primer中，Nordahl及其同事解释了计算给定的CDR系统是否会导致大气二氧化碳的净去除，或者只是减少排放的组成部分：这是遵循当前ISO标准的生命周期分析可能会遗漏的一个关键区别。许多可以整合碳负战略的行业，如农业或建筑设计，也需要强有力的标准来确保安全性和功能性。在Tsang等人的评论文章中，他们谈到了改善治理和标准化如何帮助将碳负生物炭整合到各种应用中。需要强有力的监管来确保可用资本流向CDR创新，并以最大的成功机会扩大规模。

即使对二氧化碳减排抱有希望，也必须承认这将是昂贵的，需要财政、物质和土地资源以及妥协。谁应该为CDR买单仍然是一个悬而未决的问题，特别是考虑到全球利益并不总是很容易转化为当地利润。在这里，从化石燃料驱动的增长遗产中受益最多的富裕国家有机会（如果不是道义上的必要条件）领导世界建设CDR能力。在本月的另一篇评论中，Schenuit、Geden和Peters提出了G7如何指导强有力的政策措施和CDR计划的五项原则。其中一项原则明确承认，像G7这样的历史高排放国家应该制定净负排放轨迹，以补偿遗留排放，并为发展中国家提供增长空间。

2024年9月的这一期，正好也是One Earth创刊五周年之际。这五年来，一个反复出现的主题是，需要多样化、多学科和跨学科的科学来走向更可持续的未来。CDR——一个充满技术创新的领域——也不例外，因为许多促成成功的因素是环境、经济、政治和社会。最终，将CDR扩大到气候解决方案中更重要的部分将依赖于跨学科的多方面研究和观点。

One Earth 9月刊已于9月20日上线

我们特意为大家精选了发表在 One Earth 2024年9月刊的17篇文章，供大家详细了解。

声音：克服碳负技术的障碍

《巴黎协定》通过九年后，很明显，负排放技术需要将全球变暖控制在1.5°C甚至2°C以内。然而，二氧化碳去除（CDR）策略仍然充斥着政治、技术、经济、环境和地理方面的挑战。本期Voices调查了将碳负技术纳入气候减缓计划的陷阱，并问道：我们如何应对挑战，使CDR成为气候减缓的可靠组成部分？

评论文章：G7实现强有力的二氧化碳移除政策的五项原则

二氧化碳移除（CDR）政策正在迅速发展，但仍然支离破碎。G7成员国即将采取的举措，面临着成为CDR部署领先者的期望，应遵循五项强有力政策的原则。这对于为实现国内和国际净零排放和净负排放相关的分配冲突做好准备至关重要。

评论文章：用于城市二氧化碳去除的生物炭解决方案

生物炭在去除二氧化碳和实现碳中和方面发挥着至关重要的作用，但由于技术经济障碍和行业与政府的合作有限，生物炭的各种应用仍有待开发。加强科学创新、跨学科合作以及强有力的政策和法规支持，对于最大限度地发挥其积极的气候影响至关重要。

评论文章：实现从空气中捕获碳

许多建模研究依赖于1.5°C稳定情景下的直接空气捕获（DAC）。这些研究依赖于对DAC系统的成本和扩展过于乐观的假设。这可能会导致高度误导性的结果，最终影响实现气候稳定目标的能力。

科普读物：二氧化碳去除的碳核算

二氧化碳去除（CDR）技术对于应对气候变化至关重要，并有助于弥补传统和难以减少的温室气体排放。尽管短期减排应该是优先事项，但CDR的开发和部署必须立即进行，以确保相关技术在未来大规模准备就绪。尽管CDR的购买量迅速增长，但目前还没有一种单一的标准化方法来评估项目层面的二氧化碳净去除量。生命周期评估（LCA）经常产生净负排放足迹，但这些系统中只有一小部分实现了大气中二氧化碳的净通量。与生命周期评价相比，关键设计评审会计使用了广泛的系统边界，并排除了避免信用，以区分实现净清除的系统和仅有助于减排的系统。本入门讨论了CDR会计的框架和一组指标。

前瞻文章：全面了解极端极光制度、杂交和光敏微生物如何塑造全球生物多样性

研究决定物种适应的地理进化过程的学科之间知识共享不足，阻碍了人类引起的气候变暖导致的生物多样性丧失的缓解。此外，微生物和光照制度对物种适应加速气候变暖的影响在很大程度上被忽视了。在地质时间尺度上，范围向高纬度的转移需要适应新的光环境，包括极端的极地季节，即“极地之夜”。共同进化的微生物和植物之间的化学相互作用调节了生态相关的特征，光敏微生物和其他微生物可能有助于植物的适应。我们假设，在新的“环极杂交区”进行杂交，以及在这些地区和其他地方进行植物-微生物合作，对于在地质时间尺度上维持遗传混合和物种多样性具有重要意义。我们提出了环极杂交带的概念和一个包括微生物在内的综合框架，以统一不同的研究学科，推进对进化的理解，并改进气候适应和缓解策略。

前瞻文章：调和欧洲绿色协议中枯木的不同用途和价值

为实现《欧洲绿色协议》的环境和气候目标，对木质生物质的需求日益增长，这引发了人们对森林生态系统维持其多样化服务和功能的能力的担忧。枯木是一种经常被忽视的生物质来源，体现了这种困境，但加强其管理所需的证据很少。在这里，我们通过文献综述和对管理和非管理森林估计值的比较，正确看待枯木的作用。我们证明，枯木与许多重叠且有时相互冲突的政策相交，在生物经济、生物多样性保护、土壤健康、减灾、生物能源和碳储存中发挥着多方面的作用。鉴于枯木及其提供的生态系统服务面临的压力越来越大，我们认为需要连贯和相互支持的政策来开发多功能途径，将枯木管理与生物多样性、生物能源和气候目标相协调。因此，我们建议，协调一致的数据和监测以及跨学科合作对于确定生物质使用和价值之间的权衡以及确保功能性森林生态系统的维护至关重要。

综述文章：在《里约公约》的背景下理解陆基二氧化碳清除

二氧化碳去除（CDR）越来越被认为是实现《巴黎协定》气候目标的关键。目前的CDR战略主要涉及陆基措施，如造林、再造林和土壤碳增强。这些方法通常被称为基于自然的解决方案（NBS）或自然气候解决方案（NCS），由于其对生物多样性的潜在不利影响以及潜在气候效益的规模和持久性的不确定性，引发了争论。本文根据联合国环境大会最近对国家统计局的定义，介绍了一个评估陆基CDR活动权衡的框架。该框架强调生态系统完整性、人权和可持续发展，与三项里约公约的目标保持一致，为可行和公平的实施提供了信息。通过应用这一框架，我们可以更全面地了解CDR的环境和社会制约因素，确保气候减缓工作不会损害生物多样性、生态系统服务或人类福祉。