作为目前世界上头号碳排放国，中国却向世界做出庄严承诺，表明了要与世界人民携手应对气候变化的坚定决心。中国的底气何来？靠的是我国陆地生态系统强大的“固碳”能力。
来源 | 科学大院
作者 | 陈可鑫
2020年11月4日，美国正式退出了应对全球气候变化的《巴黎协定》，这意味着美国不再履行曾经做出的减排承诺。而就在不久前，中国加强了在《巴黎协定》中的承诺力度。
作为目前世界上头号碳排放国，中国却向世界做出庄严承诺，表明了要与世界人民携手应对气候变化的坚定决心。中国的底气何来？靠的是我国陆地生态系统强大的“固碳”能力。
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被打破的“碳平衡”如何恢复？
首先，我们来理解“碳平衡”的概念。
大部分生物吸入氧气，呼出二氧化碳；大部分植物吸入二氧化碳，释放氧气。一呼一吸之间，维持着大气中氧气与二氧化碳的动态平衡，长此以往，生命便可恒久发展。正所谓，消长相补天之道也，这是大自然的客观规律。
如果大气中二氧化碳（CO2）增加量大于其消耗量，大气的“呼吸”就会失衡，进而带来全球变暖的后果。 
（图片来源：CC零图片网）
工业革命以前，大气中的碳含量基本保持着“边增长，边消耗”的动态平衡。生物活动释放出的大部分CO2被海洋、湖泊吸收并溶解于水中，少部分作为植物光合作用的养料被消耗，大气中所含的CO2稳定维持在0.03%的微量水平。
但自工业革命以来，在人口急剧增多、工业迅速发展的同时，森林等绿色植被遭到严重破坏。多种因素作用下，“碳平衡“被打破，大气中CO2含量不断增加，温室效应也随之增强，全球温度逐渐上升。
1900-2020年全球与能源相关的CO2排放量（图片来源：国际能源机构International Energy Agency）
1850-2019年全球平均温度距平，相对于1890～1990年平均值（图片来源：《中国气候变化蓝皮书2020》）
要想重新实现“碳平衡”，首先要稳定大气中的碳“库存量”，减少向大气排放的CO2。
一说到减排，大家就会想到“减少化石能源使用”等手段，其实，“固碳”也是减排的重要手段。固碳是指增加除大气之外的碳库碳含量的措施，能够将多余的碳封存起来，不排放到大气中。
目前主要有物理固碳和生物固碳两种方式。物理固碳是将CO2长期存储在开采过的油气井、煤层和深海里，而生物固碳是利用植物的光合作用，将CO2转化为碳水化合物，以有机碳的形式固定在植物体内和土壤里。
其中生物固碳被认为是缓解全球变暖最具前景的方法，而森林作为陆地生态系统的主体，无疑也是陆地上最大的“碳库”，在调节气候，缓解全球变暖中发挥着重要作用。这也是中国赖以实现减排目标的重要手段。
绿色植物通过光合作用实现生物固碳
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中国：目前最大的CO2排放源
化石燃料的燃烧和水泥生产是大气中CO2增加的主要人为来源。随着社会经济的迅速发展，作为世界人口大国的中国在2006年超过了美国，成为全球最大的CO2排放源。
由于巨大的人口基数以及劳动生产生活的需要，2001-2006年间，全球54%的碳排放增长量来自中国；2010-2012年间，接近四分之三的全球碳排放增长量来自中国。英国广播公司BBC报道称，由于新冠疫情的影响，在此期间中国的碳排放较2019年同期下降25%。但随着6个月之后疫情得到控制，社会全面逐渐实现复工复产，中国的碳排放量再次反弹。
中国化石燃料和水泥的月二氧化碳排放量，在2019年(蓝色)和2020年(红色)分别是数百万吨二氧化碳(MtCO2)。阴影显示了两年之间的差异。（资料来源：来自WIND信息和中国国家统计局的CREA数据分析）
在中国巨大碳排放量的背景下，总能听到国际上传来不少对中国实现低碳绿色发展目标的质疑声音。不过，事实真的是这样么？
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中国：被严重低估的固碳能力
近日中国科学院大气物理研究所刘毅团队在《自然》正刊上发布了最新研究成果：我国陆地生态系统的固碳能力巨大。
由于现有观测覆盖稀疏，资料不足，加之人为排放和陆地生态系统存在着很大的时空变化，因此如何定量评估生态系统的固碳能力具有很大的不确定性，导致这一能力在以往研究中被严重低估！
刘毅研究团队发表在《自然》杂志正刊的研究成果
而刘毅团队研究发现，2010-2016年，我国陆地生态系统年均吸收约11.1亿吨碳(下图中左侧，SR-2列)，约为先前国内外研究结果（3.5亿吨碳）的3倍。这一巨大的固碳能力相当于吸收了同时期年均人为碳排放的45%。
中国和亚洲二氧化碳通量统计结果（左侧为刘毅团队研究结果，右侧为前人研究成果）
该研究强调，我国陆地生态圈拥有巨大的碳汇能力。其主要来自于我国重要林区，尤其是西南林区的固碳贡献，同时我国东北林区在夏季也有非常强的碳汇作用。
中国五年一度森林清单报告的结果显示，在国家植树造林政策的支持下，自1990年代以来，中国东北和西南地区的森林面积快速增长。我国陆地生态系统的高碳固存率与我国森林植被的固碳能力有关。
卫星观测数据中反映出的我国植被增长情况（来自刘毅团队研究结果）左图为2010-2016每月累计的环境植被指数，右图为1993-2012年多个卫星传感器反映出的地面生物量的变化情况
该研究还指出，中国西南地区特别是广西壮族自治区盛产桉树。这种树木生长速度快，产量高，并且具有很高的潜在生物固碳能力。在西南地区广泛且合理的生态系统治理下，全球变暖带来的气候变化在该地区产生的影响较小。
广西象州县林改后种植的桉树林（广西林业厅黄耀高 摄）
广西桉树速生丰产林（广西林业厅韦健康 摄）
刘毅团队的研究成果显示出我国近40年来对恢复天然森林植被、加强人工林培育的巨大投入取得的成果。
此外，联合国粮农组织在2020年发布的《全球森林资源评估》报告也充分肯定了中国在森林保护和植树造林对全球的贡献。在全球森林面积减少的背景下，我国的森林面积年均净增加量在近十年中排在全球第一并且远超其他的国家。
2000-2017年亚洲年均绿叶面积变化趋势（来自NASA）
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中国的目标：实现"碳中和“
2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话，强调中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。中国首次向世界作出实现“碳中和”的庄严承诺，这是继《巴黎协定》中2℃温升目标后最新的气候承诺。
2020年9月22日国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话（新华社发，图片来源UN Multimedia /埃瑟金德尔·德贝贝 摄）
碳中和可简单理解为：一个企业、团体或个人在一定时间内，直接或间接排放了多少的温室气体，那么Ta就要通过植树造林或者节能减排等方式，使得减少的温室气体与这段时间内产生的温室气体相抵消。
生态环境部气候变化事务特别顾问、清华大学气候变化与可持续发展研究院院长解振华表示:“目前中国提出的2060年之前碳中和的目标，远远超出了《巴黎协定》下2℃温升控制目标下全球2065-2070年左右实现碳中和的要求，这将可能使全球实现碳中和的时间提前5-10年，此外也对全球气候治理起到关键性的推动作用。”
（图片来源：中国低碳发展战略与转型路径研究，清华大学气候变化与可持续发展研究院）
可持续发展离不开科学技术的广泛支撑，刘毅团队的研究成果所显示出的我国陆地生态系统强大的固碳能力，表明了植树造林政策的正确性与前瞻性。同时刘毅研究团队还表示，在未来卫星观测能力进一步提高的基础上，将建立起更加全面的观测体系，以提供更为准确的碳收支数据，为我国的“碳中和”目标的实现提供强有力的科技支撑。
参考文献：
[1] Du, H. et al. Carbon storage in a eucalyptus plantation chronosequence in Southern China. Forests 6, 1763–1778 (2015).
[2] Liu J , Li S , Ouyang Z , et al. Ecological and socioeconomic effects of China's policies for ecosystem services. Proc Natl Acad U S A 105, 9477-9482 (2008):9477-9482.http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/21830. 
[3] Liu, Z., Guan, D., Wei, W. et al. Reduced carbon emission estimates from fossil fuel combustion and cement production in China. Nature 524, 335–338 (2015). https://doi.org/10.1038/nature14677
[4] Pan, Yude; Birdsey, Richard A.; Fang, Jingyun et al. A large and persistent carbon sink in the world's forests. Science. 333: 988-993 (2011). https://doi.org/10.1126/science.1201609. 
[5] Wang, J., Feng, L., Palmer, P.I. et al. Large Chinese land carbon sink estimated from atmospheric carbon dioxide data. Nature 586, 720–723 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2849-9
[6] Zeng, W., Tomppo, E., Healey, S. P. & Gadow, K. V. The national forest inventory in China:
history — results — international context. For. Ecosyst. 2, 23 (2015).
[7] 中国气象局气候变化中心，2019.中国气候变化蓝皮书（2019）[R].北京.
[8] 中国气象局报https://baijiahao.baidu.com/s?id=1665383755124471131&wfr=spider&for=pc 
[9] Carbon Brief 网站报道1：https://www.carbonbrief.org/https-www-carbonbrief-org-2060-tan-zhong-he-ke-shi-zhong-guo-geng-fu-zu
[10] Carbon Brief 网站报道2：https://www.carbonbrief.org/analysis-chinas-co2-emissions-surged-past-pre-coronavirus-levels-in-may
[11] 国际能源机构International Energy Agency 统计数据：https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2020/global-energy-and-co2-emissions-in-2020#abstract
[12] NASA 网站报道：https://earthobservatory.nasa.gov/images/144540/china-and-india-lead-the-way-in-greening
[13] 新华网报道：http://www.xinhuanet.com/politics/leaders/2020-09/22/c_1126527647.htm
[14] 博客中国网报道：http://net.blogchina.com/blog/article/948067459
作者单位：中国科学院大气物理研究所

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