解锁自然的力量 | 减缓气候变化
- 日期：2020.09.04
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- 来源：TNC
导读：当今社会，越来越多的国家和人民开始意识到气候变化的严峻性，在很多媒体报道中，“气候危机”、“全球变暖”、“极端天气”等词语被反复提及，人们对这些气候问题的讨论也日益广泛而深入。在过去的15年里，气候变化已经上升为全球最重要的环境问题之一。本期解锁自然的力量系列长文，将详细阐述基于自然的解决方案在减缓气候变化方面的作用。
摄影：Trys Eddy/TNC Photo Contest 2019
气候变化：人类面临的最大威胁！
近年来，人们对气候变化的影响与威胁有了更深切的体会。多地出现极端天气，森林大火、洪涝灾害、冰雪融化、海平面上升等现象，无一不提示着我们，“气候危机”已威胁到我们生活的方方面面，甚至是国家安全。
观测表明：人为活动引起的碳排放使2017年全球地表平均温度相对工业化前上升了约1℃，平均每10年增温0.2℃（IPCC, 2018）。如果不采取减排措施，本世纪末升温幅度将超过4℃。在人类面临的数十个全球风险中，与气候有关的风险（包括气候变化和极端天气）是未来10年面临的最严峻的危机（WEF，2020）。
摄影：Robert Klarich/TNC Photo Contest 2019
同时，气候变化使人类面临的其他全球重大危机进一步加剧，包括生物多样性丧失加剧、极端天气事件和灾害的频率和强度增加、水资源和粮食安全面临更严峻的挑战等。这些危机叠加在一起，将给人类社会和野生生物带来灾难性后果，导致包括生态灾难、生命损失、社会和地缘政治紧张局势以及巨大的负面经济影响，甚至引发公共卫生事件、系统性金融风险、经济衰退和地区冲突。生态环境部气候变化事务特别顾问解振华指出，新冠肺炎疫情是当前人类面临的一场公共卫生危机，而气候变化则是人类面临的更长期、更深层次的生存发展挑战。
中国是全球气候变化的敏感区和影响显著区。1951—2019年，中国年平均气温每10年升高0.24℃，明显高于同期全球平均水平；近20年是20世纪初以来的最暖时期。20世纪90年代中期以来，中国极端高温事件明显增多，登陆中国的台风平均强度波动增强。1961—2019年，中国极端强降水事件呈增多趋势，年累计暴雨（日降水量≥50毫米）站日数呈增加趋势。1980—2019年，中国沿海海平面上升速率为3.4毫米/年，高于同期全球平均水平（中国气象局气候变化中心，2020）。
思考：如何应对全球变暖?
为了将全球长期升温幅度控制在1.5 ℃以内，以避免气候变化造成的严重后果，需要全球于2050年左右实现净零排放。
能源、工业、交通等排放行业的减排是未来减碳重点，如增加清洁能源、提高能效、能源消耗结构转型、电动汽车等。这需要投入巨大的资源用于这些领域的技术创新和大规模快速推广。然而，研究表明，即使在最乐观情况下，单靠这些重点减排行业的努力，我们也难以实现2℃的温控目标，更不能奢望控制在1.5℃。
图片来源：TNC
按照当前的排放趋势和各国提交的国家自主贡献中的目标，到本世纪末全球升温至少3℃（UNEP，2019），是《巴黎协定》确定的控温目标的两倍。升温幅度每增加1℃，其引起的灾难性影响将呈指数增加。为此，全球已经有114个国家宣布将提出强化的国家自主贡献目标，有121个国家承诺2050年实现碳中和。
除了在排放行业采取更强有力的减排措施外，基于自然的解决方案（NbS）能够为实现《巴黎协定》的控温目标发挥不可替代的作用。然而，NbS在应对气候变化中的作用尚未受到足够的重视，目前仅吸引了全球不到3%的公共气候资金（Buchner等，2012）。
NbS：成本有效的解决方案
NbS可通过对生态系统的保护、恢复和可持续管理减缓气候变化。这里的生态系统包括广泛的基于土地的农地、林地、草地、湿地、荒漠、海洋生态系统，自然的或人工的生态系统。NbS减缓作用包括三个方面：
一是对森林、湿地（包括海岸带湿地、泥炭地）和草地等自然生态系统的保护，避免其破坏或退化，从而避免或减少其在过去数十年甚至成千上万年积累的碳在短时间内被分解排放到大气中。
二是恢复已被破坏或退化的生态系统，通过植物的光合作用吸收大气中的CO2，储存在植被和土壤中，从而增加陆地碳储存（即碳汇）。
三是对农地、草地、林地进行可持续管理，减少碳排放，增加陆地碳汇。同时，NbS还涉及土地利用和养殖业有关的非CO2温室气体（甲烷、氮氧化物等）的减排。
NbS减缓气候变化的路径很多，比较重要的包括：造林、可持续森林管理（人工林和天然林）、避免毁林和森林退化、林火管理、混农（牧）林系统、农田管理（保护性耕作、稻田水管理、农田养分管理）、秸秆生物炭利用、可持续放牧、草地保护和恢复、泥炭地保护和恢复、滨海湿地保护和恢复等（Griscom等，2017；Shukla等，2019；张小全，2020）。
不同NbS路径产生减排增汇效益的时间尺度不同。一些路径可以达到立竿见影的效果，如对泥炭地、湿地、森林、红树林等碳密度高的生态系统的保护。而另一些措施，如造林、湿地和泥炭地等生态系统的恢复、混农（牧）林系统、退化土壤的修复等，则需要很长的时间（Sukla等，2019）。
摄影：Erich Schlegel
同时需要认识到，一些NbS路径，如造林、混农（牧）林系统、土壤碳管理等，其通过植被和土壤吸收和储存碳的功能并不是无限的，随着植被的生长和成熟，植被和土壤碳库逐渐趋于饱和，年净碳吸收逐渐降低并趋于零。另一些NbS路径，如泥炭地和海岸带湿地的保护和恢复，则不存在碳饱和的现象，其碳汇功能是长久的。另一方面，积累的碳也面临因极端干旱、火灾、病虫害或不可持续的管理而发生逆转的风险，因此后续的维护和管理十分重要。
此外，这些NbS气候减缓路径，在应对粮食和水安全、人类健康、灾害、生物多样性丧失等挑战方面还具有巨大的协同效益，可以同时增强生态系统的气候韧性，帮助在农业、林业、牧业、渔业、水资源、城市、健康、海岸带等社会经济领域提高适应气候变化的能力。
2007—2016年与NbS有关的农业、林业和其他土地利用（AFOLU）活动每年排放温室气体120亿吨，占全球温室气体排放的23%。这几乎是全球所有小汽车、卡车、火车、飞机和船舶排放总量的两倍，略低于全球电力行业的排放总量。如果将生产活动上下游的排放（粮食生产中的能源、工业和运输过程中的温室气体排放）计算在内，AFOLU活动的年排放量占全球温室气体排放的21—37%，因此，减排潜力巨大（Sukla等，2019）。
预计在2030年、2050年和2100年AFOLU措施可分别吸收0—50亿吨、10—110亿吨和10—50亿吨 CO2每年，取决于成熟期、吸收能力、成本、风险、协同效益和损益，其中造林碳汇潜力每年可达36亿吨 CO2（Masson-Delmotte等，2018）。
减缓措施实施的成本和有限的土地资源是限制NbS减缓潜力的重要因素。TNC等机构对全球NbS潜力的分析表明，在考虑粮食和纤维安全以及生物多样性保护约束条件下，到2030年，全球NbS的最大潜力达238亿吨 （CO2当量）每年，约1/2（113亿吨每年）是成本有效的（成本≤100美元/吨），其中1/3的潜力（41亿吨/年）属低成本（≤10美元/吨）。这些成本有效的或低成本的减排潜力主要来自于发展中国家。在2030、2050和2100年，NbS的贡献率分别为29%、20%和9%（Griscom等，2017）。
在这20个路径中，造林潜力最大，其次为避免毁林和森林退化、天然林管理、泥炭地恢复、泥炭地保护，这5个路径的最大潜力占全部20个路径最大潜力的69.3%，其成本有效潜力和低成本潜力分别占全部20个路径相应潜力的67.8%和88.8%。低成本下避免毁林和森林退化的潜力最大，占总潜力的1/2，而由于造林成本较高，低成本的潜力为零（张小全等，2020）。
中国NbS贡献与减缓潜力
TNC初步分析表明，中国减缓潜力最大的NbS路径有农田养分管理、造林、避免毁林、泥炭地保护、生物炭、稻田水管理等。
中国减缓潜力最大的几种NbS路径解读
为改善生态环境，中国自建国之初便开始了大规模的植树造林活动，特别是近10年来，年均造林面积620万余公顷，近三年年均超过700万公顷。封山育林面积维持在2800万公顷左右。退耕还林一期工程累计完成造林2580.62万公顷。2014年国家启动了《新一轮退耕还林还草方案》，截至2018年，已累计完成退耕地造林370万公顷1。
由于开展了大规模的植树造林和森林管护，中国森林面积从上世纪80年代初的1.153亿公顷，增加到目前的2.077亿公顷，森林覆盖率达21.63%。活立木蓄积量从102.6亿m3增加到164.3亿m3。卫星数据显示，从2000-2017年全球新增的绿化面积中，约四分之一来自中国，居全球首位（Chen等，2019）。基于5年一次的全国森林资源资源清查估算的森林植被碳储量大幅增加。
根据《全国森林经营规划（2016—2050年）》，到2020年，森林覆盖率达23.04%以上。到2050年，全国森林覆盖率稳定在 26%以上，森林蓄积达到 230亿m3以上。
由此可见，通过大规模造林绿化增加森林面积，中国不但在过去为应对气候变化做出重大贡献，未来还将做出更大的贡献。
过去40年来，中国政府十分重视森林培育、森林质量提升工作，特别是 2009 年以来，以启动实施中央财政森林抚育补贴政策为标志，以森林抚育为突破口，森林经营被放在了突出位置，林业进入提质增效新阶段，林业发展方式由造林绿化为主向造林绿化和森林经营并重转变，实现了历史性跨越。2009—2018 年，全国累计完成森林抚育面积 7853.9 万公顷。中国森林的质量明显提高，森林生产力逐渐提高，结构明显改善，功能和效益正逐步朝着协调的方向发展。每公顷森林蓄积量由上世纪80年代初的79.18 m3，到2015年的90.89m3。
然而，中国森林总体质量仍然较低，还有很大的提升空间。未来，中国通过提高森林质量，森林碳储量也将会大幅增加，据估计我国森林经营的年碳汇潜力可达2亿吨左右。
中国以占世界7.5%的耕地，生产了28.1%的稻谷，20.8%的玉米和17.3%的小麦，养活了世界19.5％的人口2。人多、地少、耕地质量差的基本国情，决定了建国以来形成的中国特有的高投入、高产出、农田高强度利用的发展模式。施肥, 尤其是化肥是最快最有效的增产措施。施用的含氮化肥（铵态氮肥、硝态氮肥）在土壤中经过氧化还原作用都会产生N2O（直接排放），同时，还有一部分施用的氮以氮氧化物和氨的形式挥发进入大气，然后沉降到土壤产生N2O排放（间接排放）。N2O是仅次于CO2的引起气候变化的重要温室气体，每吨N2O的增温作用是CO2的298倍。
当前我国化肥亩均施用量偏高。2002—2017年期间，中国单位农田面积氮肥施用量是世界平均水平的3倍，欧盟的1.4—2.1倍，是美国的3.0—3.6倍。氮肥的单季利用率仅为 30 %左右，是发达国家80年代的水平。未被利用的氮通过不同途径进入环境，部分以氮氧化物的形式排放进入大气，成为气候变化的推动因素，部分进入水体导致地表水富营养化，污染农田地下水, 特别是浅层地下水的污染；随雨水流失和进入大气的氮素占氮肥施用量的45% (钱蕴璧，2004；程存旺等，2010)。
2015年农业部发布了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，力争到2020年，主要农作物化肥使用量实现零增长，主要农作物肥料利用率达到40%以上。近几年来，氮肥施用量下降趋势（农业部，2015）。
减少化肥施用和减排的具体措施包括：
一是精准施肥，避免过量施肥，提高氮肥利用率。
二是选用合适的肥料品种，如缓释肥料中的氮可逐步释放出来，有利于作物吸收，同时能减少氮素损失。
三是改善施肥方式，如采取深施或混施，可以减少径流、氨挥发和反硝化损失，从而减少N2O的间接排放。
四是使用硝化抑制剂，抑制硝化速率，减缓铵态氮向硝态氮的转化，从而减少氮素的反硝化损失和N2O的产生。据估计，通过这些措施，到2030年我国N2O的排放量的减排潜力可达每年2亿吨CO2当量左右。
NbS减缓气候变化：重在行动
为实现《巴黎协定》的目标，需要在化石燃料领域巨额减排，这涉及大规模的技术研发、示范和广泛应用，可能还需几十年才能走向成熟。同时，在能源、交通、制造业、基础设施、建筑以及土地利用等行业，无论如何减排，均或多或少存在剩余的排放，要在2050年左右达到净零排放，需要通过生态系统的碳吸收和储存功能来抵消这些剩余排放。没有NbS就不可能实现《巴黎协定》的目标。为此，在本世纪中叶前，在世界向低碳经济转变之际，NbS尤为重要，我们需要积极应对气候变化，加速推动NbS的实施，以实现可持续发展，真正有益于人类福祉。减缓气候变化，重在行动！
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减缓气候变化，中国TNC造林案例：
2005—2007年，TNC在滇西腾冲市退化土地上恢复了 467 公顷森林植被，预计30 年内将吸收 15 万多吨CO2。该项目于 2007 年成为全球首个通过CCB 标准（气候、社区和生物多样性标准）认证的金牌项目。
随后与合作伙伴一起基于碳交易标准和CCB标准在云南、四川、内蒙古共恢复了约12500 公顷森林植被，预计未来 60 年将产生超过 320 万吨CO2的碳汇量。
领衔或主要参与开发了中国温室气体自愿减排（CCER）造林、竹子造林、森林经营、矿区生态修复等方法学。目前已初步开发出湿地恢复碳汇项目方法学。
在黑龙江开发全国首个森林经营碳汇CCER项目；在北京、云南开发多个森林经营、造林和矿区生态修复碳汇项目，预计可产生约3000 多万吨CO2的碳汇量。
与蚂蚁金服合作，开发了蚂蚁森林种树和保护地方法并提供相关碳汇计量，植树超过1万株，支持了多个社区保护地。
脚注：
1 http://www.forestry.gov.cn/main/63/
2 中国统计年鉴，2018
3 http://data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=C01
参考文献：
[1]Buchner B, Falconer A, Hervé-Mignucci M, Trabacchi C. 2012. The Landscape of Climate Finance 2012. Climate Policy Initiative., December 2012. https://www.climatepolicyinitiative.org/wp-content/uploads/2012/12/The-Landscape-of-Climate-Finance-2012.pdf
[2]Chen C, et al. China and India lead in greening of the world through land-use management. Nat. Sustain. 2019;2:122–129. doi: 10.1038/s41893-019-0220-7.
[3]Griscom B W, Adamsa J, Ellis P W, et al. Natural climate solutions. PNAS, 2017, 114(44): 11645–11650
[4]IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). 2018. Summary for Policymakers. In Global Warming of 1.5°C: An IPCC Special Report. Geneva: WMO.
https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2018/07/SR15_SPM_version_stand_alone_LR.pdf
[5]Masson-Delmotte V P, Zhai H O, Pörtner D, et al. Summary for policymakers//IPCC. Global warming of 1.5°C. 2018[2019-12-10]. https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/spm/
[6]McSweeney, R. and R. Pearce. 2017. “Analysis: Just Four Years Left of the 1.5oC Carbon Budget”. Carbon Countdown. Carbon Brief. 05 April 2017. https://www.carbonbrief.org/analysis-four-years-left-onepoint-five-carbon-budge
[7]Shukla P R, Skea J, Calvo Buendia E , et al. Summary for policymakers //IPCC. Climate change and land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems. 2019[2019-09-16].
https://www.ipcc.ch/srccl/chapter/summary-for-policymakers/
[8]UNEP (United Nations Environment Programme). 2019. Emissions Gap Report2019. Nairobi: UNEP.https://wedocs.unep.org/bitstream/handle/20.500.11822/30797/EGR2019.pdf?sequence=1&isAllowed=y
[9]WEF (World Economic Forum), 2020. The Global Risks Report 2020.
[10]Xu B, Guo Z D, Piao S L, Fang J Y. 2010. Biomass carbon stocks in China’s forests between 2000 and 2050: A prediction based on forest biomass–age relationships. Science China:Life Sciences, 53(7): 776–783
[11]程存旺，石嫣，温铁军. 2010. 氮肥的真实成本. 中国人民大学农业与农村发展学院
[12]第二次气候变化国家评估报告编委会. 2011. 第二次气候变化国家评估报告. 科学出版社
[13]国家林业局. 2011.《全国造林绿化规划纲要（2011-2020年）》
[14]国家林业局. 2016.《全国森林经营规划（2016-2050年）》
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[16]农业部. 2015. 《到2020年化肥使用量零增长行动方案》
[17]钱蕴璧. 2004. 对节水防污型社会建设的思考. 中国水利水电科学研究院学报，2（4）：251-254
[18]张小全，谢茜，曾楠．2020. 基于自然的气候变化解决方案．气候变化研究进展.
http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5368.p.20200215.2003.002.html
[19]中国气象局气候变化中心，2020.中国气候变化蓝皮书（2020）.北京：科学出版社
