文献阅读 | 全球粮食系统的排放可能会妨碍1.5°和2°C气候变化目标的实现

题目

Global food system emissions could preclude achieving the 1.5° and 2°C climate change targets

作者

Michael A. Clark, Nina G. G. Domingo, Kimberly Colgan, Sumil K. Thakrar, David Tilman, John Lynch, Inês L. Azevedo, Jason D. Hill

期刊

Science

时间

2020年11月

一作

单位

Oxford Martin School and Nuffield Department of Population Health, University of Oxford, Oxford, UK.

链接

https://science.sciencemag.org/content/370/6517/705

研究内容

要实现《巴黎协定》1.5°和2°C两个目标，就需要大规模、快速地减少温室气体排放。迄今为止，大多数努力都集中在电力生产、交通运输和工业中化石燃料燃烧产生的温室气体排放上。然而，完全消除这些行业的排放可能仍不足以达成这两个目标。因为全球粮食系统也是温室气体排放的主要来源，其排放量约占全球总量的30%。然而，减少与粮食有关的排放却很少受到关注，或许是因为这些排放似乎是养活人类自身不可避免的环境代价。

本研究预测全球粮食系统的温室气体排放，并评估它们是否符合1.5°和2°C目标。本研究假设粮食系统继续沿着过去50年轨迹转型，并以此为基准情景（business-as-usual）。本文假设：（i）随着国家变得越来越富裕，人均膳食成分和热量消耗将继续改变；（ii）农作物产量沿着当前发展轨迹继续增加，并会影响其它土地类型转变为农田的规模；（iii）全球人口沿着联合国的中等生育率路径增长；（iv）粮食温室气体排放强度、粮食损失率和浪费率随时间保持不变。

本文根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）关于全球变暖的特别报告中设定的1.5°C的阈值，确定从2020年起所有人类活动产生的温室气体最大可累积排放量，以保证有67%或50%的机率达到1.5°和2°C目标。为了准确地将CH4纳入累积排放框架，本研究将其排放报告为全球变暖潜能（GWP*）CO₂变暖当量（CO₂-we）。为了有67%的机会达到1.5°和2°C目标，累积排放限额分别为500和1405 Gt CO₂-we。为了有50%的机会达到目标，排放限制分别是705和1816 Gt CO₂-we。

最后，本文探讨了如何通过针对粮食供应和需求五项策略来减少粮食系统温室气体排放:（i）全球采用富含植物的饮食方式（此处饮食方式是指包括适量的奶制品、鸡蛋和肉类，如地中海饮食方式和行星健康饮食方式）；（ii）将全球人均热量消耗调整到健康水平；（iii）通过缩小产量差距、改进作物遗传和农艺措施，实现高产；（iv）将粮食损失和浪费减少50%；（v）通过提高生产效率，例如通过改变管理方法（例如，氮肥和其他投入的精确使用）或技术实施（例如，反刍动物饲料添加剂）来降低食品的温室气体强度。本研究还探讨了同时采用五种策略两种情景，即发挥策略部分效力（50%）和全部效力（100%）。虽然本文讨论的是全球范围内的粮食系统转型，但转型的范围和方向因国家而异。

研究结果

研究分析表明，减少全球粮食系统的温室气体排放可能对实现1.5°或2°C目标至关重要。本文估计，从2020年到2100年，粮食系统的累计排放量为1356 Gt CO₂-we（如图1所示）。因此，即使所有非粮食系统的温室气体排放立即停止，并在2020年至2100年实现零排放，在2051年至2063年期间，粮食系统本身的排放很可能会超过1.5°C的排放上限。此外，根据本文对粮食系统排放的估计，要想保持67%的机会达到2°C目标，就需要在未来80年内将非粮食系统排放总量控制在50 Gt CO₂-we。这比目前一年的非粮食系统活动产生的温室气体排放量略多。若保持50%的机会达到2°C目标，可允许非粮食系统排放总量为455 Gt CO₂-we，相当于目前9年的非粮食系统排放总量。

研究发现在2020-2100年期间，粮食系统累积温室气体排放量可以通过单独采用（渐进并至2050年完全采用）粮食系统温室气体减排策略实现14-48%的缩减，如图1所示。如果这五项策略同时得到部分实施（每项策略效力发挥50%），到2100年的累计排放量将比基准情景减少63%。由于排放减少和废弃农田的净碳封存，全面采用这五项策略可能使得粮食系统的净累积排放略微为负（如图1所示）。

图1  基于基准情景和多种减排策略情景下的粮食系统2020-2100年温室气体累积排放量

所有人类活动产生的温室气体排放都会影响全球气候。因此，为了满足给定的排放限制，粮食系统和非粮食系统的排放需要进行权衡：全球粮食系统的高排放需要其他部门的低排放，反之亦然。本研究发现，在日益脱碳的未来，全球所有来源（基准情景下的粮食系统和非粮食系统）的总排放量将在11年内超过1.5°C的排放上限，而在本世纪末将超过2°C的排放上限（图2A）。饮食的改变，如采用植物丰富的饮食可以大大减少排放。即使在不改变饮食结构的情况下，仅仅实现高产、高农业效率或减少50%的食物浪费也能满足2°C的限制（图2A）。要在2050年前实现线性脱碳，实现1.5°C目标，至少需要同时采用多种策略，任意策略单独实施都是无效的。如果这些粮食和非粮食排放变化要推迟25年，到2075年的全面施行，那么即使同时采用这五种策略并发挥它们100%效力，也无法实现1.5°C目标（图2B）。在这种执行缓慢的情况下，任意策略单独实施都无法达成2°C目标，至少需要所有五种策略共同实施，且发挥出各自策略的50%效力（图2B）。

图2  基于粮食系统不同变化，以及化石燃料和粮食系统的不同减排率的所有人类活动（粮食和非粮食系统）的温室气体排放累积量估计

研究结论

人们普遍认为，必须迅速减少化石燃料的温室气体排放，才能实现1.5或2°C目标。本研究表明，粮食系统也是如此：即使化石燃料的排放迅速减少，全球粮食系统的碳排放也可能会阻碍本世纪末1.5和2°C目标的实现。本文分析还表明，有很多机会实现1.5或2°C排放目标，但很可能需要对全球粮食系统进行广泛和前所未有的变革。解决温室气体排放问题，时间也是至关重要的。任何耽搁和延误都必须要通过更加雄心勃勃和更加迅速的减排策略来弥补。

编辑：白明皓

排版：白明皓 江琴

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