Jeong-si Kwon

分析表明，为了限制全球气温上升，我们必须减少排放并开始投资，以保护、管理，和恢复未来的生态系统和土地。 2021年5月12日 | 原文链接: https://www.nature.com/articles/d41586-021-01241-2 为应对本世纪最大的两个挑战：气候变化和生物多样性减少，管理，保护和恢复生态系统被广泛的视为双赢战略。但基于自然的解决方案对缓解气候变化的潜在贡献仍然存在争议。 决策者迫切的需要知道：在实现净零排放和阻止全球气温持续升高的竞赛中，基于自然的解决方案有什么作用？ 通常对基于自然的解决方案的分析侧重于他们可以从大气中除去多少碳。在这里，我们通过模拟这些方案将如何影响全球气温提供一个新的视角——这是人类试图限制全球变暖的一个关键指标。 分析显示，从长远来看，基于自然的解决方案在降低温度方面起到重要作用。在达到净零排放和全球气温达到峰值(即所谓的峰值变暖)之后，土地使用变化将继续发挥作用，并将在本世纪下半叶的地球降温中发挥重要作用。在此之前，基于自然的解决方案可以提供真正但有限的缓解效益。至关重要的是，气候目标越宏大，此类解决方案对气候变暖峰值产生影响的时间框架就越短。 换句话说，基于自然的解决方案的设计必须是长久之计。这意味着更加关注长期的碳汇潜力，和其对生物多样、公平和可持续发展目标的影响。这也意味着，通过其他方式方法来继续限制全球变暖，从脱碳到二氧化碳的地质储存。 我们的模型强化了这样一个结论，即基于自然的大规模解决方案需要迅速而周密地实施——而不是以牺牲其他措施为代价。 双赢 到2100年，全球气温很可能比工业化前的水平上升3°C（尽管美国和中国最近的政策声明可能会降低这一水平）。2015年巴黎气候协议的目标是将本世纪全球气温升幅控制在远低于2°C，理想情况下控制在1.5°C。对于这两个目标，“本世纪末”之后都没有具体的日期。最重要的指标是峰值温度，要想将升温控制在1.5摄氏度以下，就需要付出更大的努力，而不是实现2摄氏度的目标。 仅通过减少温室气体排放是不可能实现所需的峰值升温减少，因为来自某些领域的排放量，如农业和一些重工业是不可能在短时间内降低为零排放。出于这个原因，我们也需要以前所未有的规模消除大气中的温室气体。 减少温室气体有多种选择。比如，当生物质植被作为能源燃烧时，排放的二氧化碳可以保留被储存在地下。这一过程被称为碳捕获和储存生物能源(BECCS)，需要大规模的土地——相比于食品安全和生物多样化——以及大规模开发所需的时间。其他的方法包括捕获空气中二氧化碳的工业机器，这些是目前新兴的、昂贵的技术。 一部份基于自然的解决方案可专门用于限制环境变暖。这些“自然气候解决方案”旨在通过三种方式降低大气中温室气体浓度。一是通过保护生态系统来减少碳排放，这包括限制森林砍伐。二是恢复生态系统，例如湿地，以便固碳。第三是改善对木材、作物和放牧的土地管理，减少碳、甲烷和一氧化二氮的排放，并封存碳（参考下图“自然冷却的三个步骤”）。 数十年的工作证明基于自然的解决方案可以给当地带来许多生态和社会经济效益。例如，恢复河流附近的森林可能会减少洪水的袭击，改善碳储存，和支持渔业。越来越多的人认识到这些好处，意味着人们对基于自然的解决方案的兴趣正在高涨：帮助人们适应气候变化，实现可持续发展目标，保护生物多样性和减缓气候变化。 量化自然的作用 到本世纪中叶，基于自然的解决方案能在多大程度上有助于实现净零目标，目前仍存在争议。这是因为结果是在一系列目标、时间框架和模型假设中估计的（参见补充信息）。一些研究人员认为，树木恢复是我们可用的最有效的气候变化解决方案（这一说法本身就受到了强烈的质疑）；另一些人则认为，基于自然的解决方案并不会像通常所说的那样快速和有效。 造成僵局的部份原因是：许多知名论文讨论了基于自然的解决方案年度碳吸收的可能性；却没有逐年探讨它们每年的冷却影响。因为巴黎协议是根据温度制定的，我们认为这种差距至关重要：研究人员需要知道基于自然的解决方案将如何影响全球气温。 为了建立模型，我们考虑了一个宏大但现实的场景——对此前我们的合著者（B.W.G) 的估计的一个更新。此设想只考虑那些基于自然解决方案的项目，这些项目被许多因素限制：它们具有成本效益（每吨二氧化碳当量的成本低于100美元）；确保全球足够的粮食和木制品生产；并涉及充分的生物多样性保护。同时也尊重土地使用权，不改变从地球反射的阳光量或反照率（参见补充信息）。在我们的设想中，到2025年，避免排放的基于自然的解决方案将迅速增加，并吸收碳，同时避免每年排放100亿吨二氧化碳(Gt CO2 yr – 1)。在最宏大的设想里，二氧化碳的排放量增长到每年20亿吨（到2055年升温峰值为1.5°C），这种情况下，我们假设碳的价格更高。十亿顿是包括成本在内。但在1.5°C的情况下，我们也考虑了30年价格更高的基于自然的解决方案（每吨二氧化碳当量高达200美元，参见补充信息）。相比较下，每年十亿吨二氧化碳的排放量比全球整个运输部的排放还要多。 以这种方式实现每年10亿吨二氧化碳的缓解，将涉及在全世界停止破坏生态系统(包括2.7亿公顷的森林砍伐);恢复6.78亿公顷的生态系统(是印度面积的两倍多);到本世纪中叶，改善约25亿公顷土地的管理。这一目标是宏大的，但需要注意的是，所需土地的大部分(85%)来自于改善现有的农业、放牧和生产林地的管理，而不是取代粮食、木制品或燃料的产量（参见“自然冷却的三个步骤”）。 这些估计带来一些警告（参见补充信息）。例如，如果考虑到它们对二氧化碳以外的其他温室气体的影响，基于自然的解决方案的作用可能会更大。这可能意味大约额外每年1到3亿吨的二氧化碳当量的气候缓解。或者，如果利用土地干涉来减少碳排放随着时间的推移减少，从长期来看，这类解决方案的贡献可能会更小。如果天然水槽饱和/或受到气候影响(如森林火灾)的影响，就可能发生这种情况。这些警告不包括在我们的评估中。 我们模拟了这种基于自然的解决方案将如何影响到2100年的全球气温（参见“长期游戏“和补充信息）。我们研究了来自政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change)的说明途径，其中峰值升温被限制在1.5 °C 或 2 °C，并在上述基于自然的解决方案的额外贡献下运行这些情景。这些途径包括了具有碳捕获和储存的生物能源，但除了一些避免砍伐森林的方法外，没有任何基于自然的解决方案。 测量温度 分析表明，在符合2055年升温1.5°C的情景下，实施这一水平的基于自然的解决方案可以使峰值再减少额外0.1°C；在2085年峰值升温2°C的情况下，额外降低0.3°C；2100年峰值升温3°C下，额外降低0.3°C到（参见下图‘长期游戏’）。 基于自然的解决方案对缓解峰值温度的最大贡献是在2°C的情况下。在升温1.5°C的情况中，没有足够的时间让基于自然的解决方案在峰值升温时发挥同样大作用。在升温3°C的情况，有几个问题限制了自然解决方案的影响力，包括生态系统在更暖的世界吸收碳的能力有限。 总的来说，与经济脱碳所能达到的效果相比，基于自然的解决方案的缓解潜力仍然很小。然而，假设脱碳发生了，基于自然的解决方案仍然可以在很大程度上抑制变暖（参见补充信息）。 至关重要的是，在气温达到峰值后很长一段时间内，基于自然的解决方案可持续使地球降温。在1.5°C情景下，到2100年，总共减少0.4°C的变暖，是抑制2055年峰值升温的四倍（看补充信息，图S2)。 实现这些重要的长期利益需要几件事。基于自然的高质量解决方案必须迅速扩大规模——而且不能以牺牲其他稳健策略为代价。例如，随着技术的成熟和价格的下降，二氧化碳的长期地质储存将需要在未来十年大幅增加。以自然为基础的解决方案的长期效益还取决于能否遏制全球变暖。野火等影响的频率和强度的增加会破坏生态系统及其储存碳或为社会提供其他好处的能力。 受到保护和精心管理的生态系统——如完整的泥炭地和古老的热带雨林——很可能会继续储存碳数千年。这些生态系统也更能适应极端气候和病原体。 正确的指标 恢复森林覆盖被广泛认为是碳去除的近期最可行的机会。不幸的是，这种热情的一部分被用来促进发展人工林——种植年龄和种类有限的树木(例如，在单一栽培的人工林中)并不像保持完整的森林生态系统那样具有相同的碳效益。 其中一个严重的问题是目前实施的一些基于自然的解决方案会产生意外和不必要的后果。例如，柬埔寨34,007公顷的完整森林生态系统变成了伐木特许权，其中大部分被单一的刺槐种植所取代。这是在缓解气候变化的背景下在柬埔寨资助的第一个大规模再造林项目。该项目造成了不道德的生态破坏，影响了该地区的1,900个家庭 同样，智利政府对新的松树和桉树种植园的补贴导致种植园自1986年以来扩大了130万公顷，相关的固碳量约为560万吨。然而，规定扩张不能以牺牲本地生物多样性森林为代价的法规没有得到执行，导致了本地森林覆盖的大规模减少。自1986年以来，原始森林的砍伐已导致约0.05万吨储存碳的净减少。 这些例子表明，单一地将快速碳封存作为陆地气候减缓成功的衡量标准，可能会导致错误的结果。应该用正确的标准来评估和监控活动，以考虑它们在长期内提供的众多好处。 为了确保长期的复原力，涉及到基于自然的解决方案的项目应该遵循四项高级原则(见nbguidelines .info)。首先，基于自然的解决方案不是脱碳的替代方案;第二，它们需要涉及广泛的生态系统;第三，在设计时应与当地社区合作，同时尊重土著和其他权利;最后，它们必须支持生物多样性，从基因层面到生态系统层面。此外，牛津高质量补偿原则要求安全、持久地清除和储存每吨二氧化碳。衡量成功的指标应包括碳动态、多个营养层次的生物多样性以及妇女赋权和青年就业等社会经济因素。 有许多良好实践项目的例子(参见牛津大学基于自然的解决方案计划的案例研究)。例如，自1985年以来，印度东部的红树林一直受到保护，免受森林砍伐，但事实证明，与人工防御相比，它们在保护沿海地区免受飓风的负面影响方面，效果要好得多，同时还能吸收碳。在塞拉利昂的热带雨林中，可可农林业——在种植可可树以遮荫，同时种植菠萝、辣椒和玉米来作为额外的食物和收入来源——已经证明可以在减少森林砍伐的同时可持续生产可可。30年前在戈拉雨林国家公园启动的一个农林业项目增加了生物多样性和作物的盈利能力，同时通过封存和避免砍伐森林，每年节省了约50万吨碳。 明智的投资 有一点很清楚:我们迫切需要增加对基于自然的高质量解决方案的投资。它们目前只获得现有气候缓解资金的一小部分，这并没有反映出它们的潜力。 碳市场越来越依赖于资助基于自然的解决方案。但是，自由市场上的碳补偿质量参差不齐。目前尚不清楚这些项目是否真的代表了碳汇，是否是永久性的或保护了社会和生态因素。符合标准的抵消措施可以让各组织通过基于自然的解决方案，实现成本更低、从而产生更大的气候缓解成果;然而，排放化石燃料的预算应该迅速削减，以避免因持续的温室气体排放而延迟脱碳。 基于自然的解决方案既需要公共资金，也需要私人资金;特别是，政府需要奖励生态系统管理，同时对污染者征税，并加强监管，以确保企业满足严格的社会和环境保障。 联合国气候变化框架公约(UNFCCC)需要在国家层面为基于自然的解决方案提供明确的指导方针。这将指导《巴黎协定》“国家自主贡献”中设定的目标，以及实现这些目标所需的监测、报告和核查方法。 […]