文中通過(guò)長(cháng)時(shí)間中國雪深序列數據集、ERA-5的反照率數據,以及CESM-CAM5的輻射數據,分析了1988—2016年中國積雪的輻射強迫,并通過(guò)DICE/RICE模型計算其大氣碳當量,進(jìn)而對中國年均積雪氣候調節服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了核算,同時(shí)分析其時(shí)空變化,由此得到功能分區。結果表明,中國積雪對于全球的輻射強迫貢獻等價(jià)于-0.22 (±0.01) W/m2,相當于減少大氣碳當量17 (±1) Gt C帶來(lái)的降溫效應,從能源轉變的替代成本角度出發(fā),其氣候調節服務(wù)價(jià)值可達到3.9 (±2.1)萬(wàn)億元。同時(shí)發(fā)現,由于積雪減少趨勢引起的中國積雪氣候調節服務(wù)衰減,相當于碳當量以0.67億t/a的速率減少,這相當于每年氣候調節服務(wù)衰減造成的替代成本達到150 (±12)億元,在29年間累積損失可達4100 (±328)億元。最后基于評估結果對中國積雪氣候調節服務(wù)功能進(jìn)行了分區討論。
在氣候變暖背景下,大興安嶺森林大火導致多年凍土退化,植被發(fā)生更新和演替,對森林生態(tài)系統服務(wù)功能造成重要影響。文中選取大興安嶺北部多年凍土區滿(mǎn)歸和阿龍山火燒區為研究對象,通過(guò)定量方法計算了林火后,固碳釋氧效益損失;凈化環(huán)境效益損失,包括吸收SO2和粉塵凈化價(jià)值;水文效益損失,包括防洪和涵養水源效益;小氣候效益損失;保護野生生物以及游憩效益損失。研究發(fā)現,滿(mǎn)歸和阿龍山火燒后,生態(tài)系統服務(wù)效益損失重大。其中,固碳釋氧效益和凈化環(huán)境效益損失較大,分別占總效益損失的42.34%和41.94%;水文效益和保護野生生物效益損失較小,分別為2.82%和0.80%;小氣候效益和游憩效益居中,分別占8.61%和3.49%。即使針葉林生態(tài)系統恢復到闊葉林生態(tài)系統,凈化環(huán)境效益損失仍然可達69.3%。由此看來(lái),保護多年凍土區的針葉林,減少森林火災的發(fā)生對維持多年凍土區森林生態(tài)系統的穩定性和可持續發(fā)展至關(guān)重要。
瀾滄江-湄公河（瀾湄）流域南北跨越了25個(gè)緯度,流域上下游氣候差異明顯。同時(shí)遭遇干旱或濕潤通常不利于上下游水資源合作,而水文氣象條件正常或上下游間的干濕條件不一樣時(shí)有利于緩解流域內的競爭性用水狀況。為探究氣候變化對瀾湄流域上下游水資源合作潛力的影響,基于普林斯頓降水數據集與全球氣候模型預估數據,利用標準化降水指數（SPI）和Copula函數計算了歷史時(shí)期（1985—2016年）與未來(lái)時(shí)期（2021—2090年）瀾湄流域上下游同時(shí)面臨干旱、濕潤以及干濕存在差異的發(fā)生概率。基于典型濃度路徑RCP4.5和RCP8.5情景的預估結果顯示與歷史時(shí)期相比,未來(lái)時(shí)期瀾湄流域在RCP4.5與RCP8.5情景下具有相似的變化趨勢,即：遭遇同期濕潤的概率在逐漸增大（最大達到199.5%),遭遇同期干旱的概率則在逐漸減少(最小達到-35.9%),而遭遇干濕差異時(shí)期的概率在所有時(shí)段均大幅減少（-53.1%~-42.5%)。未來(lái)瀾湄流域上下游同期濕潤概率的增加和遭遇干濕差異概率的減少預計將加大上下游面臨水資源競爭的可能性,從而對瀾湄流域各國家之間的水資源合作產(chǎn)生不利影響。這一研究可以為瀾湄流域水資源合作策略的制定提供科學(xué)參考和依據。
針對冰蓋的定向地球工程研究旨在增強冰蓋穩定性和減緩冰蓋物質(zhì)流失,從源頭上減少冰蓋對海平面上升的貢獻,有望為應對氣候變化和保護海岸線(xiàn)爭取幾百年的時(shí)間。冰蓋地球工程主要作用在冰底和冰架-海洋界面上,主要途徑如下：(1)排干或凍結冰蓋底部水來(lái)干燥冰床,增強冰蓋底部摩擦力;(2)在海洋中建造人造島來(lái)支撐漂浮的冰架;(3)在冰架前端建造水下隔離墻,阻止溫暖的海水到達冰川底部以減緩其融化。冰蓋地球工程包括數值模擬、方案設計、工程試驗和政治法律等諸多方面的研究。國際上的研究團隊正在開(kāi)展數值模擬和方案設計方面的研究,工程試驗和政治法律等方面的研究尚未起步。預計工程試驗的難度階梯很可能是從實(shí)驗室試驗開(kāi)始,到小尺度的野外試驗,接著(zhù)到格陵蘭冰蓋的入海冰川,最后到南極冰蓋的入海冰川。針對冰蓋的定向地球工程研究很有可能成為21世紀全球變化領(lǐng)域新興的研究方向。
冰凍圈資源是寒區旱區社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的重要物質(zhì)基礎,在氣候變化背景下受到了深刻的影響。在人類(lèi)需求日益增長(cháng)、冰凍圈資源稀缺性不斷加劇的情況下,如何妥善開(kāi)發(fā)利用冰凍圈資源已成為保證區域可持續發(fā)展的核心問(wèn)題之一。基于“資源—資產(chǎn)—資本”視角的冰凍圈資源可持續利用路徑為這一問(wèn)題提供了新的思路,探討了以資源資產(chǎn)化、資產(chǎn)資本化為核心的冰凍圈資源運營(yíng)管理過(guò)程,并基于這一視角進(jìn)行了冰凍圈服務(wù)過(guò)程的討論,分析了中國冰凍圈流量資產(chǎn)效用潛力空間格局與三種潛力之間的協(xié)調程度。結果表明,東北地區大部、新疆自治區西部與藏南地區為人口與經(jīng)濟效用高等級流域聚集區,華北、東北、新疆西部、藏南及青藏高原東緣等地區為高潛力協(xié)調度流域聚集區。這種基于“人口-經(jīng)濟-生態(tài)”三大系統的效用潛力識別,有利于冰凍圈資源“提質(zhì)”與“增效”兩個(gè)目標的達成,進(jìn)而促進(jìn)冰凍圈資源可持續利用的實(shí)現。
氣候變化引起全球冰凍圈各要素普遍退縮,進(jìn)而深刻影響著(zhù)區域生態(tài)安全和社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展。恢復力(resilience)以降低脆弱性為目標,維持和培育社會(huì )-生態(tài)系統應對外界脅迫和干擾的能力,為應對冰凍圈變化引起的負面影響、實(shí)現區域可持續發(fā)展提供了重要的理論和實(shí)踐框架。文中辨識了全球變暖背景下冰凍圈過(guò)程和功能變化對主要社會(huì )-生態(tài)系統的影響,綜述了當前冰凍圈影響區恢復力相關(guān)的主要研究和實(shí)踐進(jìn)展,探討了加強冰凍圈影響區社會(huì )-生態(tài)系統恢復力的路徑。我們認為未來(lái)要進(jìn)一步加強區域和全球冰凍圈變化及其影響綜合評估,深入研究冰凍圈影響區社會(huì )-生態(tài)系統變化的驅動(dòng)機制、級聯(lián)效應和穩態(tài)轉換;在實(shí)踐上將減緩、適應和轉型有機結合,建立管控區域社會(huì )-生態(tài)系統演化的綜合監測、評估、預警和決策系統,從而促進(jìn)系統朝著(zhù)更具恢復力和可持續的路徑發(fā)展。
為了了解區域云頂高度對過(guò)去氣候變化的響應,基于衛星搭載的MODIS傳感器提供的2000年3月至2018年2月MOD03_08_v6.0數據,分析了東亞地區云頂高度2000—2018年的時(shí)空變化特征,并探討其長(cháng)期變化的原因。研究發(fā)現,東亞地區云頂高度呈西南高東北低的特征。云頂高度在東亞地區以0.020 km/a的變率增長(cháng),其中大陸東部云頂高度的年際變率為0.035 km/a,東部海域年際變率為0.034 km/a。在東部海域地區云頂高度的變化同海表溫度的變化相關(guān)性較高,相關(guān)系數為0.68,這表明云頂高度的變化受下墊面的影響。在東亞地區30°~40°N區域內,年平均云頂高度的增加較為明顯。此外,夏季云頂高度在長(cháng)江中下游盆地、塔里木盆地、吐魯番盆地以及四川盆地東北部呈-0.03 km/a的減少趨勢,這是由于更多低云的形成降低了云頂高度;冬季云頂高度在東亞地區40°N以北呈下降趨勢,而在40°N以南呈增加趨勢。
利用1961—2015年青海湖水位資料及其流域氣溫、降水量、蒸發(fā)量等氣象觀(guān)測資料,高原季風(fēng)、西風(fēng)環(huán)流氣候等指數及植被數據,分析青海湖水位波動(dòng)的基本特征,揭示高原季風(fēng)、西風(fēng)環(huán)流、植被覆蓋、徑流以及凍土退化對湖泊水位波動(dòng)的影響機理,建立基于水量平衡的青海湖水位變化的定量評估模型。研究表明：2004年前后,青海湖水位出現由降到升的突變,自2005年以來(lái)持續回升;水位波動(dòng)具有8 a和21 a的顯著(zhù)性周期;全球變暖背景下高原季風(fēng)增強、西風(fēng)環(huán)流趨弱、氣候趨于暖濕、流域植被恢復、凍土退化和徑流量顯著(zhù)增大,引起了2005年以來(lái)青海湖水位的持續回升。基于湖泊水量平衡原理建立的氣候變化對青海湖水位影響定量評估模型,能夠客觀(guān)反映青海湖流域上年及當年降水量、流量和蒸發(fā)量對湖泊水位的效應。
碳捕集、利用和封存（CCUS）技術(shù)是世界公認的最有前景的碳減排技術(shù)之一,它在不改變能源結構的前提下,實(shí)現碳的有效封存,是協(xié)調經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境可持續的雙贏(yíng)策略。為了探討“一帶一路”沿線(xiàn)主要國家CCUS技術(shù)的發(fā)展前景,文中基于CO2封存機理和CO2在油藏和氣藏中理論封存量的評估方法,分析了“一帶一路”沿線(xiàn)主要國家CO2的封存潛力。結果表明,“一帶一路”沿線(xiàn)主要國家有較高的CO2封存潛力, 在油藏和氣藏中的理論封存量達到6200億t。雖然目前沿線(xiàn)大部分國家CCUS技術(shù)都處于起步階段,但在政府投資和政策的支持下,CCUS技術(shù)將為“一帶一路”沿線(xiàn)主要國家碳減排目標的實(shí)現做出重要貢獻。
以實(shí)現國家自主貢獻目標為背景,運用電力行業(yè)細分的遞推動(dòng)態(tài)可計算一般均衡（CGE）模型,模擬我國統一碳市場(chǎng)下不同碳交易機制的實(shí)施效果及其經(jīng)濟影響。研究表明,全國統一碳市場(chǎng)有助于我國實(shí)現國家自主貢獻目標,并且可以緩解碳減排對經(jīng)濟增長(cháng)造成的負面影響;相比基于碳排放量免費分配初始碳配額的“祖父法則”,基于碳強度基準免費分配初始碳配額的“標桿法則”可以降低碳交易價(jià)格、增加碳配額交易量并擴大碳市場(chǎng)規模;采取拍賣(mài)方式有償分配初始碳配額時(shí)碳市場(chǎng)中各行業(yè)面臨更大的減排成本,但有利于增加政府收入;對碳市場(chǎng)未覆蓋的行業(yè)和居民戶(hù)征收碳稅能有效控制其碳排放、增加政府財政收入、降低碳交易價(jià)格并促進(jìn)我國國家自主貢獻目標的實(shí)現;全國統一碳市場(chǎng)在抑制火電行業(yè)發(fā)展的同時(shí)將不同程度地促進(jìn)清潔能源發(fā)電部門(mén)的發(fā)展。
推動(dòng)電力行業(yè)低碳發(fā)展是中國有效控制CO2排放和推動(dòng)盡早達峰的重要抓手。在分別利用學(xué)習曲線(xiàn)工具和自下而上技術(shù)核算方式分析風(fēng)電、光伏兩類(lèi)主要的可再生電力和其他各類(lèi)電源發(fā)展趨勢的基礎上,綜合評估了既有政策和強化政策條件下2035年前中國電力行業(yè)能源活動(dòng)碳排放變化趨勢。研究發(fā)現,既有政策情景下電力行業(yè)碳排放在2030年左右達到峰值,屆時(shí)非化石能源在發(fā)電量中比重為44%,而通過(guò)強化推動(dòng)能源綠色低碳發(fā)展的相關(guān)政策,2025年前即可達到電力行業(yè)碳排放峰值,2030年非化石電力在發(fā)電量中比重可以提升至51%,其中可再生電力加速發(fā)展將分別貢獻2025、2030和2035年當年減排量（相對于既有政策情景）的45%、54%和62%。盡管從保障電力穩定安全供應角度,煤電裝機仍有一定增長(cháng)空間,但考慮到電力行業(yè)綠色低碳和可持續發(fā)展的長(cháng)期需求,仍應加強對煤電裝機的有效控制,“十四五”期間努力將煤電裝機控制在11億kW左右的水平。
中國高度重視適應氣候變化工作,實(shí)行減緩與適應并重的應對氣候變化原則,已出臺適應氣候變化相關(guān)的戰略、規劃等一系列政策文件。但總體來(lái)看,中國適應氣候變化政策與行動(dòng)尚處于起步階段,面臨著(zhù)法規制度缺位、監測評估不足、組織協(xié)調機制不完善等挑戰,適應氣候變化政策的類(lèi)型、數量和力度都明顯弱于減緩。為完善中國適應氣候變化政策與機制的框架設計,文中梳理了相關(guān)研究、《聯(lián)合國氣候變化框架公約》下的適應氣候變化國際機制及主要國家經(jīng)驗,提出了一套完整閉環(huán)的適應氣候變化核心決策流程及關(guān)鍵支撐機制,并重點(diǎn)從開(kāi)展法制建設、制定適應戰略（計劃）、建立監測評估機制、構建協(xié)調機制和完善資金機制等五方面,歸納了主要國家的經(jīng)驗與啟示,最終研究提出完善我國適應氣候變化政策與機制框架設計的建議,包括加快建立和完善適應氣候變化法制建設、加快構建國家適應氣候變化的政策體系、加快完善國家適應氣候變化的機制設計、加強適應氣候變化支撐能力建設、推動(dòng)適應氣候變化的國際合作等。
