碳 · 锁 | One Earth 8月刊论文精选
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地球科学
Earth science
我们已经开始迈入2020年的后半期。现在距离联合国气候峰会已经过去了一年，距离巴黎协定也过去了5年。截至目前，根据“零排放竞赛（Race to Zero campaign）”的统计，现有449个城市、21个地区、995家公司、505个组织、38个投资者和120个国家承诺在2050年或之前以某种形式实现净零排放，但这些承诺，合计只占全球排放量的10%。美国和中国等排放大国明显缺席。更令人担忧的是缺乏更强的国家自主贡献计划。
社论：碳追逐
在2015年《巴黎协定》的余晖中，世界各国都开始庆祝我们对减少温室气体排放并将全球变暖限制在比前工业化时代远低于2℃的水平所做的承诺。尽管最初在2015年制定的减排计划（国家自主贡献，或NDCs）不足以实现这些目标，但各国集体承诺在5年周期内将采用更具雄心的国家自主贡献计划。是的，世界终于开始意识到气候变化的威胁。
然而，不到一年后，在气候行动方面的必要领导地位已经在削弱，最鲜明的事件无疑是特朗普总统宣布美国退出巴黎协定，以便把“美国放在首位”。类似的，在世界其他地区，巴黎协定的宏伟承诺也逐渐被“遗忘”。
2018年，政府间气候变化专门委员会（IPCC）的一份具有里程碑意义的报告进一步强调了面对气候变化而不作为的后果。与升温1.5°C相关的气候影响将是严重的；如果温度升高2°C，则影响将明显更严重。升温极限目标为1.5°C。排放量需要在“曾经”达到峰值，并在2030年前将相对于1990年的排放量减半。到2050年必须实现净零排放。IPCC也同时概述了减排途径。报告所传达的关键信息很一目了然：快速脱碳是必要的，也是可能的。
这一信息的紧迫性成功的唤起了一些国家的重视，并在2019年促成了一系列实现净碳零排放的承诺。例如，英国在法律中明确规定了2050年的碳中和目标。同年晚些时候，随着联合国气候行动峰会的临近，联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯（António Guterres）恳请世界各国加快实现气候变化的雄心壮志，并承诺2020年将是“行动年”。所有人的目光都转向了更新的国家自主贡献目标，因为它们将为实现净零目标提供机制。更新的自主贡献原定于在2020年11月举行的缔约方大会第二十六届会议（COP26）上被讨论并正式确定。然而此时，在2019年新冠肺炎（COVID-19）的毁灭性影响中，只有四个《联合国气候变化框架公约》缔约方提交了第二份国家自主贡献计划。
我们已经开始迈入2020年的后半期。现在距离联合国气候峰会已经过去了一年，距离巴黎协定也过去了5年。截至目前，根据“零排放竞赛（Race to Zero campaign）”的统计，现有449个城市、21个地区、995家公司、505个组织、38个投资者和120个国家承诺在2050年或之前以某种形式实现净零排放，但这些承诺，合计只占全球排放量的10%。美国和中国等排放大国明显缺席。更令人担忧的是缺乏更强的国家自主贡献计划。
雪上加霜的是，“行动年”并未达到预期，而第二十六届缔约方大会（COP26）也被推迟。COVID-19是我们对环境造成破坏性影响的最新症状，它已成为世界的中心议题。随着各国从这场流行病的影响中抽身而退，许多国家推迟了国家自主贡献计划的提交，更令人失望的是，一些主要排放国，包括美国、澳大利亚和俄罗斯，令人失望地表示，它们根本不会增强自己的自主贡献计划。当下，各国基本都在评估病毒的影响，并确定它们能够在多大程度上“更好地恢复”和减少碳排放目标。作为2021年COP26的东道主，英国因缺乏领导能力和未能提交修订后的国家自主贡献计划而成为众矢之的。的确诚然，若要谈起表率作用，还有谁比COP26东道主更适合呢？尽管英国在2020年底前提交更新自主贡献计划的希望依然存在，但时间已所剩无几。
科技梦
随着时间的推移和缺乏对积极脱碳的承诺的持续，另一场长期以来与气候缓解相伴而生的辩论正在与日俱增。这与净零排放目标所依赖的科技手段和本月One Earth的主题有关：负碳排放技术（NETs）。
如果不积极清除大气中的二氧化碳，在2050年（或者更早）实现净零排放是不可能的。正如Schweizer等人在本期Primer中所述，与成功地将气候变暖限制在1.5℃相关的每一条IPCC减排途径都在一定程度上假定了负碳技术（通常是植树造林和生物质能与碳捕获储存[BECCS]）的部署在综合气候变化评估情景中的作用。负碳技术的部署是为了给我们提供必要的时间，使社会经济在技术层面上实现脱碳，抵消工业、航运和航空等难以减排的部门的排放。但随着减排期限的临近和排放量未能达峰，超过2050年目标的可能性越来越大，因此，我们对这些负碳技术的依赖也越来越大。
但问题来了：实现所需碳减排规模的可部署负碳技术目前并不存在。这并不是说现实中完全没有负碳技术和自然负碳途径的实际范例，但关于负碳技术的长期稳定性、技术成熟度、社会经济可行性、可扩展性、治理以及与其他系统的潜在权衡仍然存在太多悬而未决的问题。
自然碳汇，如森林和沿海生态系统，可以通过保护或通过植树或使用矿物来加强，但这些自然系统极易受气候变化和人类发展的影响。据报道，仅在2019年的澳大利亚野火中就损失了约2.5亿吨森林碳汇。本期Lovelock和Reef文章指出，到2100年，由于海岸挤压（海平面上升和开发的结合），还可能损失3.4 Pg的海洋碳汇。大规模植树计划和工程解决方案（如BECCS）需要大片土地，这可能会损害粮食安全、生物多样性保护以及土著和本地居民的土地权利。冰岛令人印象深刻的Climeworks设施已经证明，直接从空气中提取二氧化碳并转化为岩石是可能的，但其目前高昂的成本使大规模部署变得不现实。还有许多其他的计划也未经证实、未经测试和研究不足。正如本月的Voices所讨论的，从技术和大规模植树的角度而言，扩大和部署负碳技术也可能面临相当大的社会和道德障碍。
鉴于这些局限性，许多人认为，依靠负碳技术来补偿任何超出我们残余排放量的碳排放是不负责任的。另一些人担心，仅仅是负碳技术的可能性，就会扮演一个更加险恶的角色：它为既得利益者提供借口，推迟必要的近期气候行动，延长以化石燃料为能源主体的现状，并完全摒弃对子孙后代的顾虑。这些都是合理的考虑，但是在目前的情况下，我们还有别的选择吗？
正如Sabine Fuss等人在本期Commentary指出的，更为雄心勃勃的温度及减排目标与持续拖延的不减排不作为相结合，正日益增加人类通过负碳技术从大气中清除二氧化碳的依赖性。但是，现有负碳技术远未达到与1.5°C一致的减排路径中所假设的实施水平。尽管这一现实可能令某些读者感到不适，但它不能比真像更真实。
Sabine Fuss的文章进一步指出，目前我们能够做的，就是必须努力在短期内大幅度减少排放量，并在长期内推广一系列的二氧化碳清除方案。他们呼吁研究学科和政策团体、行业和更广泛的公众之间建立更广泛的联盟，以扩大我们对潜在权衡和共同利益的知识（模型和基于实际的）；建立运营负碳技术的社会许可；探索治理框架（Morrow等人的在本期的Commentary文章对此进行了更全面的讨论）；以及根据不同的负碳技术，部署特有的潜在商业化途径；最后，也许最重要的是，制定缓解政策框架，使负碳技术能够成功运作。简言之，在2℃目标的范围内减缓气候变化是一项“全力以赴”的努力，不仅需要科学各个学科、社会、以及工业部门之间的特别合作，而且需要国际政府之间的空前合作。正如Fajardy和Mac Dowell的文章所讨论的那样，在具有不同能力和责任的地区之间公平地分担负担和开展国际合作对于实现总体上的二氧化碳减排，特别是部署BECCS，是十分必要的。
快速脱碳、实现经济增长与资源开采脱节以及行为改变无疑是确保所有人都有一个可持续和公平未来的唯一途径，但我们是否拖延了太久而无动于衷？尽管世界各国仍有可能在COP26之前出人意料地提交基于绿色刺激方案的雄心勃勃的国家自主贡献计划，但目前的预测并不乐观。无论我们喜不喜欢，要想成功地实现避免危险的气候变化所必需的雄心勃勃的碳排放目标，必然需要负碳技术。对这一问题的研究和观点有助于建立知识基础，而我们在部署负碳技术时可能越来越需要利用这些知识，以便有效和公平地避免本世纪人为气候变化的最坏影响。
One Earth 8月刊已于8月21日上线
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我们特意为大家精选了发表在 One Earth 2020年8月刊的17篇文章，供大家详细了解。
1. 原创研究：认识到合作清除二氧化碳的价值
在实现巴黎气候目标的过程中，具有碳捕获和储存功能的生物能源（BECCS）很可能在缓解气候变化和消除二氧化碳方面发挥重要作用。然而，BECCS可持续性和成本的区域驱动因素仍然广泛未知，全球二氧化碳清除负担的区域归属在很大程度上仍未确定。本研究探讨了成本最优的BECC部署背后的机制，以及不断变化的区域CO2去除目标和能源部门，以提供不同区域参与者互动方式的见解，作为其生物地球物理禀赋和其交易这些资产的能力的函数。在区域间合作中，选择可持续的负排放量和负排放量目标是区域间合作的重要原则。生物量和碳信用交易中的这种多边主义对二氧化碳清除的关键提供者来说是重要的价值创造机会。
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2. 原创研究：陆地碳汇模拟如何因忽略河流碳转移而产生偏差：以亚马逊河流域为例
陆地表面模型是模拟陆地生态系统过去、现在和未来吸收人为二氧化碳排放能力的重要工具。然而，目前在这些模型中，河流碳（C）转移被忽略了。以亚马逊河流域为例，本研究发现这种疏忽导致了对大气碳净吸收量的严重低估，而对陆地碳储量的变化却高估了。这些偏差源于这样一个事实：事实上，从土壤中淋溶并通过河网输出的碳被表示为部分被呼吸，部分被储存在土壤中。此外，尽管水生二氧化碳排放到大气中是河流C输出的主要途径，但这些偏差主要针对河流C向海岸的输出。文章结论进一步表明，河流碳迁移可能会随着水文或植被对大气碳吸收的变化而发生显著变化。
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3. 原创研究：欧盟数十亿美元的挥霍农业补贴可以支持可持续发展目标
全球农业补贴总额每年超过7000亿美元，但往往造成环境破坏，无法提供农业以外更广泛的社会效益。在欧盟，自2006年以来，根据共同农业政策（CAP），每年大约花费540亿欧元的公共资金。该上限将在2020年后进行改革，我们揭示了该政策下巨大支出的未开发潜力，以促进欧洲可持续农业发展。要做到这一点，上限支付将需要从支持农业已经盈利的地区的收入分配到支持农民实施环境和气候友好的做法。会员国还需要发挥作用，利用基于成果的支付和一套更好的监测指标，监测和评估上限支出是否真正实现了预期结果。我们的研究结果可以帮助研究人员、非政府组织和公民参与上限改革的辩论，从而使公共支出提供公共产品。
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4. 原创研究：量化社会生态尺度的不匹配意味着人们应该在比生态系统更广的尺度上进行管理
自然资源的管理在生态系统和社会之间产生了反馈，两者都存在于特征尺度上。理论预测，当治理和管理规模与生态异质性的尺度一致时，可持续性就更高。本文分析了机构区域（2007-2017年大堡礁海洋公园7478个许可证中的10030个许可证），并将这些区域与珊瑚礁特征区和非礁海洋生物区的区域进行了比较。许可范围呈双峰型，72%为细尺度（中值为16.5km2），28%为宽尺度（中值为99193km2）。生物物理数据是单峰的，并且比许可范围小得多。不同活动的不同许可尺度表明了许可制度的适应性。该研究的分析展示了一种量化尺度不匹配的新方法。它表明，存在着离散的制度尺度，但与生态尺度不同，在比管理资源更大的尺度上的规则可能允许人类使用者比在相同尺度上的规则更能适应和反应。
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5. 前瞻文章：恢复废弃农田以减轻全地球的气候变化
退化的农田在全世界被遗弃，特别是在高收入和中等收入国家。这些土地有助于应对气候变化，因为它们经历了植被和土壤碳的自然恢复，并清除了大气中的二氧化碳。然而，恢复可能是缓慢的，需要几十年到几百年才能接近耕作前或自然状态，在某些情况下，如果不积极恢复，土壤仍然退化。从这一角度出发，本文概述了如何通过管理植物多样性作为恢复的手段和目的，在土壤中创造和应用生物炭，以及作为技术-生态协同效应与可再生能源共同开发，来加速和最大化弃耕地的碳捕获和储存。这些战略可以共同应对气候变化和土地退化问题，同时促进和加强其他多种可持续发展目标。尽管存在挑战，但通过在全球和区域各级增加政府和公司的举措，特别是发展农业碳抵消市场，可以促进这些战略的采用。
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6. 前瞻文章：实现中国煤炭的快速公正转型
作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，中国从煤炭向清洁能源转型对实现全球脱碳至关重要。加强对空气污染和碳排放的监管，降低可再生能源的成本，推动中国从煤炭转型；然而，这种转变也对就业和社会公正产生了影响。本文评估了中国目前的煤炭转型政策、障碍、加速转型的可能性，以及转型可能带来的相关环境、人类健康、就业和社会公正问题。估计显示，与正常情况相比，最具侵略性的煤炭过渡途径可使与煤炭燃烧相关的年过早死亡人数减少224000人，年耗水量减少43亿立方米。本研究强调了知识差距，最后提出了政策建议，以促进中国煤炭快速、公正地转型。
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7. 综述文章：气候变化对海洋碳汇的影响
海洋碳汇（蓝碳）为减缓气候变化提供了机会，同时增加了沿海社区的生态系统服务，包括适应气候变化；然而，蓝碳生态系统易受气候变化的影响，导致这些生态系统未来效能的不确定性。这篇综述中评估了气候变化对蓝碳的潜在影响。尽管存在不确定性，但通过蓝碳栖息地向陆地迁移、沉积物供应的维持、恢复和水质的改善，沿海生态系统的碳固存得到了加强。例如，到2100年，红树林向陆地迁移可能导致1.5 Pg的碳固存。泥滩、海草床和沿海沼泽森林也有助于缓解气候变化，尽管存在很大的数据缺口。要充分发挥蓝碳的潜力，就需要保护和恢复生态系统，促进随着气候变化而改变生态系统分布，这些行动也将带来适应方面的好处。相反，在最坏的沿海挤压情况下，到2100年可能会损失3.4 Pg的固碳。
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8. 评论文章：向净零排放迈进需要建立新的二氧化碳清除联盟
1.5°C的目标要求至少清除一部分先前排放的二氧化碳（CO2）。尽管在治理、政策和可接受性方面仍然存在障碍，但关于如何做到这一点的知识一直在增加。为了使第二十六届缔约方大会（COP26）超越关于二氧化碳去除（CDR）的学术辩论，需要一个更广泛的研究和政策团体、行业和公众联盟。
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9. 评论文章：海洋抗酸剂？人工海水碱化与气候变化
为避免超过关键的气候阈值，大规模部署碳去除方法的紧迫性日益增加。鉴于许多大规模陆地方法的严重风险，迫切需要评估海洋负排放技术的潜力，例如人工海洋碱化技术。
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10. 评论文章：科学必须接受传统和本土知识来解决我们的生物多样性危机
传统知识和土著知识成功地保护和恢复了全球的生物多样性。然而，它作为一种认识方式与西方科学同样有效的认识仍然缺乏。如果我们要保护全球生物多样性和重新铺设主要栖息地，科学和土著知识必须在伙伴关系中发挥作用，同时还必须具有恢复性和以权利为基础。
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11. 评论文章：作为全球碳汇的建筑？可行性极限的现实检验
建成的环境很难脱碳，但在快速城市化进程中，它在缓解气候变化方面发挥着关键作用。用储存碳的生物基材料替代传统的建筑材料提供了一种可能的解决办法。在这里，我们反思全球森林在本世纪中叶达到所需占地面积的能力。
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12. 评论文章：在公正的气候政策中思考二氧化碳去除的原则
二氧化碳清除（CDR）正被提上气候政策议程。思考气候变化在气候政策中的作用的四项原则有助于确保CDR支持一种稳健、注重减排的长期气候战略，这对公平有效的实施至关重要。
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13. 科普文章：综合气候变化评估方案和二氧化碳清除
为了阻止本世纪的气候变化，我们必须将人类活动产生的二氧化碳（CO2）排放量降至零。任何排放源，如能源或土地使用部门，必须通过自然或技术碳汇来平衡，这些碳汇有助于从大气中清除二氧化碳（CDR）。对大规模CDR需求的预测基于排放情景的综合情景框架，该框架由排放概况以及与之相一致的替代社会经济发展趋势和社会价值观组成。然而，这个框架是在CDR的系统性评论进入文献之前几年发展起来的。本科普文章概述了气候变化研究中情景的目的以及它们是如何使用的。本文还介绍了集成场景框架及其产生的原因。讨论了使用场景框架的CDR研究及其局限性。重点介绍了情景框架未来可能的发展，特别是在CDR方面。
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14. 预览文章：欧盟的共同农业政策可以更有效地用于应对农民、气候和生物多样性方面的挑战
在这一期的 One Earth 中，Scown等人评估了欧盟共同农业政策的支付分配。他们的研究结果显示出该政策的问题，要求欧盟解决农民之间的支付不平等问题，并针对扭转环境恶化、农业脱碳和阻止生物多样性损失的具体补贴。
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15. 声音：负排放技术的障碍
研究模型表明，负排放很可能是将本世纪气候变化控制在巴黎协定2℃限制范围内的必要条件。除了技术可行性之外，快速部署负排放技术（NETs）还带来了实际、经济、社会政治和伦理方面的挑战。其中哪一项是部署实现巴黎协定相关的负碳技术的最大障碍？
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16. 声音：树木作为基于自然的解决方案：全球南方视角
在寻求解决可持续性挑战的方法时，人们对基于自然的解决方案越来越感兴趣。其中包括在全球范围内种植一万亿棵树的呼吁，但得到的回应不一。在这种声音中，我们向研究人员询问树木在减缓和适应全球变化方面的潜在作用，以及以不损害其他可持续发展目标的方式这样做。
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17. 视觉地球：碳汇
落基山脉的标志性森林正在消失。这个宝贵的栖息地、碳汇和自然服务提供者正受到气温上升的威胁。煤炭的开采和燃烧使冬季的气温变暖，使得松树甲虫的数量不断扩大，从新墨西哥州到不列颠哥伦比亚省的森林遭到破坏。碳汇直径14米，由甲虫杀死的松木和煤制成，代表着因果关系。碳汇被委托作为怀俄明大学艺术博物馆雕塑项目的一部分。怀俄明州是一个煤炭和石油的大出口国，从对煤炭和石油公司征收的税收中获益。为了应对来自煤炭行业代表和州立法者的压力，这座艺术装置被提前拆除，引起了国际媒体的抗议，并催生了Jeffrey A. Lockwood的《碳幕背后：能源工业、政治审查和言论自由》一书。
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One Earth
Volume 3 Issue 2
Aug 21, 2020
关于One Earth
作为Cell Press细胞出版社旗下地球科学类的首本期刊，One Earth 的创刊标志着我们正式涉足环境科学研究。作为Cell 的姊妹刊，One Earth 致力于发布顶级原创研究，并通过专业的编辑团队提供公平、快速和严格的同行评审流程（长按识别下图中的二维码访问 One Earth 期刊主页，了解更多详情）。
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