【建投碳学】实现1.5℃目标的原理、关键节点和关键路径

作者 | 建投黑色团队   中信建投期货工业品事业部

本报告完成时间  | 2021年06月03日

引言

当前全球人为升温1℃，若升温速率不变，21世纪中叶即达到1.5℃。为应对全球变暖，2015年《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方一致同意通过《巴黎协定》，同意将本世纪内全球平均升温控制在工业化前的2℃以内，并为控温1.5℃而努力。事实上，不论是2℃还是1.5℃都并未经过严谨的科学推导，但是它比“防止气候系统受到危险的人为干扰”等一些模糊的定性目标更易理解，也有助于各国气候谈判[1]。

本文将进一步探究1.5℃目标实现的原理、2030年前碳达峰的理论支撑以及人类需要从哪些方面努力。

正文

01 1.5℃目标实现原理

已经发生的人为排放量不会导致温度进一步上升，但会造成生态系统的长期变化。人类活动产生的温室气体其他排放（包括气溶胶及其前体物）通过大气累积产生温室效应。迄今为止的人为排放量不可能在今后20–30年造成0.5℃以上的进一步升温。但已经造成的升温影响将持续数百年至数千年，致使生态系统不断变化，例如海平面持续上升，并带来相关影响。

最高温度上升取决于累积CO2排放量以及非CO2辐射强迫。要限制全球升温就需要限制自工业化前时期以来的全球人为CO2总累积排放量。到2017年底，自工业化前时期以来的人为CO2排放量估计已将升温1.5℃的碳预算总量减少了约2200±320 GtCO2。现阶段每年正在消耗42±3GtCO2的剩余预算。二氧化碳并不是唯一需要控制的温室气体，甲烷、氧化亚氮、气溶胶及其它人为强迫因子造成的非CO2辐射强迫对气候升温的作用同样无法忽视，但二氧化碳占比最高，因此是减排的重中之重。

02 2030年前碳达峰的理论支撑

常规减排达到目标存在难度，而大规模部署CDR技术会带来很大副作用。IPCC认为实现1.5℃的控温路径需要实现二氧化碳的负排放，二氧化碳移除（CDR）技术能够在控温目标中起到补充作用。该技术也称脱碳技术、碳储藏及碳捕捉技术，旨在消除直接来源于大气中的二氧化碳，储存于陆地或海洋中。如果大规模部署，大多数当前和潜在的CDR措施可能对土地、能源、水或营养素产生重大影响，需要有效的治理来限制这种权衡取舍，并确保未来能够将陆地、地质和海洋水库中的碳永久性移除。

只有全球二氧化碳排放量在2030年之前就开始下降，才能避免过冲和依赖大规模部署CDR。 联合国环境署每年对2030年预期排放水平与实现2.0℃/1.5℃目标所需排放水平之间的差距进行评估，其发布的《2018排放差距报告》指出，经过了3年稳定期后，2017年全球CO2排放总量出现增长趋势。这个结果警示：如果不能成功地缩小差距，则全球温度的增长很可能突破2℃临界点。我们需要明确，减少人为排放是解决气候变化问题的根本举措，但降低温室气体存量仅靠此无法实现，需要进行广泛的技术组合来寻求成本有效，影响最小的解决方案，包括考虑替代、近零排放和负排放技术。

如果我们错失1.5℃目标，需要通过更高强度的对冲手段重新回到轨道，地球将面临更高的挑战和风险。2030年的排放量越低，2030年后不依靠或只依靠有限对冲手段将全球变暖限制在1.5℃的挑战就越小。其中的挑战包括工程布局的成本、碳排放基础设施的调整以及未来响应方案的灵活性，这些可能会加大不同发展阶段国家之间不均衡分配。

03 人类需要从哪些方面努力？

城市各部门的系统转型与显著升级。全球控温1.5 °C的路径需要在能源、土地、城市和基础设施和工业系统方面进行快速而深远的转型。自1800年代中期以来，引起气候变化的温室气体排放量增加了50倍。能源部门占全球排放量的近四分之三，其次是农业部门。将能源部门细分，电力和热能子部门构成排放源的最大部分，其次是运输和制造业。

（1）能源系统将增加低排放能源份额并增强能源效率，1.5℃路径将提高该方向的投资。能源系统整体趋势体现在终端使用的电气化速度加快，可再生能源预计将在2050年提供70% ~ 85%的电力。发电方面，模拟路径中能够进行CO2捕获和封存（CCS）的核燃料和化石燃料的份额有所增加。相对于2℃路径，在1.5℃路径中能源相关投资总额增加约12%（预计在3~24%范围）。

受疫情影响，2020年全球能源受挫，但可再生能源使用及电力需求相对稳定。IEA发布《世界能源展望2020》，评估发现2020年全球能源需求将下降5%，而电力需求相对降幅较小，为2%。与能源相关的二氧化碳排放将下降7%，能源投资将下降18%。影响因燃料而异。预计石油需求将下降8%，煤炭使用量将下降7%，这与可再生能源贡献的小幅上升形成了鲜明对比。

（2）土地利用类型的转换会引起温室气体排放的变化，未来全球土地利用和农业生产实践仍面临变革挑战。全球层面上，非农田系统向农田的转换以及牲畜肠道发酵是最主要的土地利用排放来源，共占全球净排放量的95%。在各类产品中，谷物的排放量最大，其次是牛肉，二者合计占全球净排放量的71%。模式路径预测到2050年非牧场产粮和饲料作物农业用地、能源作物用地和森林面积会有大幅增长。与此同时，由于主要地区的土地利用排放总量至今没有出现令人信服的持续下降，而在土地利用变化排放量很低的发达地区，人均土地利用年排放总量也仍高于0.5吨CO2当量，限制土地需求的减缓方案必将给人类住区、粮食饲料、生物能源、生物多样性等各种土地需求带来巨大挑战。

（3）城市和基础设施系统转型意味着运输和建筑物深度减排。将建筑建造过程与供能所需的碳排放相加，建筑物目前占全球供能相关二氧化碳排放量的38％，其中电能消耗占全球电能消耗的55%。在将全球升温限制在1.5 ℃的模拟路径中，到2050年建筑物所需能源的中电力份额约为55% ~ 75%，所有建筑物实现净零碳排放。国际能源署（IEA）估计，为了达到该目标，2030年建筑的CO2直接排放量需要减少一半、建筑的间接排放量需要减少60%。在交通运输部门，低排放最终能源的比例将从2020年的不到5%上升到2050年约35%~65%。经济、体制和社会文化障碍可能会阻碍这些城市和基础设施系统的转换，这还要取决于国家、地区和当地的情况、能力以及资本的可用性。

（4）在工业行业中，能源和工艺效率环节的减排受宏观因素条件限制。通过结合采用新技术和现有技术的做法可以实现1.5℃路径减排，包括电气化、氢气、可持续生物基原料、产品替代和碳捕获、利用和封存（CCUS）。这些方案在技术层面已经得到证实，但财政、人力和制度约束以及大规模工业设施的所需条件限制了减缓方案的大规模部署。

要使“减缓”和“适应”的协同效应最大化，尽可能多地避免气候变化的影响，还需要更多地关注可持续发展、消除贫困和减少不平等。2015年通过的联合国可持续发展目标（SDG）为评估全球升温1.5℃或2℃与发展目标（包括消除贫困、减少不平等和气候行动）之间的联系提供了既定框架。加强机构能力，使用政策工具，提升技术创新和加速资源调集，都有助于提高与1.5℃一致的系统转型“减缓和适应”方案的可行性，其根本目的在于使人类社会以最合适的速度减缓以及适应气候环境的变化。

[1] 中信建投期货，《两会系列 | 聚焦生态安全，破解全球升温红线》，2021-03-05

[2] 《IPCC Special Report》，IPCC

建投黑色团队

分析师：赵永均

期货投资咨询从业证书号：Z0014584      

研究助理：唐惠珽 

期货从业资格号：F3080720

电话：[phone]

近期报告

重要声明

本报告中的信息均来源于公开可获得资料，中信建投期货力求准确可靠，但对这些信息的准确性及完整性不做任何保证，据此投资，责任自负。本报告不构成个人投资建议，也没有考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需要。客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况。

全国统一客服电话：400-8877-780

网址：www.cfc108.com