气候变化与能源消费

目录

第1章绪论1

1.1气候变化1

1.2气候变化的成因及后果3

1.3气候变化适应性行为9

1.4减排承诺及行动：碳达峰碳中和12

第2章气候变化对人类经济活动的影响22

2.1气候变化对农业生产的影响22

2.2气候变化对家庭用能行为的影响50

第3章降低能源消费减缓气候变化62

3.1提高化石能源利用效率62

3.2鼓励发展非化石能源71

3.3改变能源消费结构89

3.4减少能源消费量100

3.5减排的成本——气候变化的政策模型116

第4章增加森林碳汇吸收二氧化碳131

4.1集体林权制度改革促进林业发展131

4.2退耕还林 保护生态环境140

第5章减排的环境协同效应150

5.1火电的环境成本150

5.2清洁取暖的环境收益175

5.3发展公共交通的环境收益182

第6章节能减排植树固碳还地球以清凉188

参考文献190

第1章绪论

 本章主要介绍全球气候变化及各国应对气候变化的碳达峰碳中和行动，为后续章节提供基本事实和基础背景。第一小节介绍气候变化基本概念，并通过全球的气候时间序列数据展现气候变化事实；第二小节探讨气候变化的成因和后果，特别是人类活动在形成温室气体、影响气候变化中的作用，以及气候变化对人类社会造成的影响；第三小节概述人类社会为适应气候变化所做的努力，包括生产和生活等方面；第四小节聚焦世界主要国家和地区为减缓气候变化所作的减排承诺及行动，包括碳达峰碳中和目标的设定与行动。

 1.1气候变化

 相对于我们常说的“天气”而言，“气候”是一个长期的平均的概念。一个地区的气候是指该地区的长期平均天气情况，不仅包括气温，也包括降水、湿度等气候条件。例如，非洲的气候炎热，南极洲的气候寒冷；我国南方地区相对温暖潮湿，而北方地区相对寒冷干燥等。地球气候则是指地球上所有地区气候情况的平均。

 气候并不是一成不变的，但通常而言，一个地区的气候变化非常缓慢，需要在数十年、数百年和数千年的时间范围内观察气候的变化。因此，“气候变化”是指在持续较长的一段时期里（通常为30年甚至更长）地球气候状态在统计意义上发生了明显变化。气候变化不仅包括平均气温、平均降水的变化，也包括极端天气出现频率、强度和范围的变化。

 我们常听到的“全球变暖”这个词，就是对气候变化中平均气温升高这一现象的表述。这里，我们需要强调两点。首先，“全球变暖”是一个在时间和空间上都做了“平均”的概念，普遍来说，全球变得比以前更热；但是，我们应该注意到这背后存在巨大的地区差异和时间差异。例如，全球平均气温升高1摄氏度，不意味着全球各个地区每天的气温都上升1摄氏度，现实的情况可能是夏天出现极端高温天气的地区和天数增多，冬天出现极端寒冷天气的地区和天数也增多；有的地方平均气温升高得多一些，有一些地区平均气温变化相对不那么明显，但也并不意味着这些地区受到全球变暖影响就小，可能是极端高温天气和极端寒冷天气都增多后的平均效果。其次，全球变暖只是气候变化在气温方面的情况，气候变化还意味着降水等气候条件的变化。只不过，目前人们在谈论气候变化时更多地关注的是全球变暖这个方面。

 目前的观测表明，近百年来地球正在逐渐变暖。根据气候代用资料和仪器观测的近2000年来的全球地表平均温度的变化情况，显示出从20世纪开始全球气温急剧上升，1998年和2005年是近一千年来全球平均气温*高的两年。近百年来全球平均地表温度上升了0.74摄氏度，其中尤以1910～1945年和1979～2005年的升温*为明显。20世纪后半叶，北半球平均温度很可能比近500年中任何一个50年时段的平均温度都高，并且可能至少在*近1300年中是*高的。

 根据世界气象组织(World Meteorological Organization，WMO)调查数据（图1.1），在持续的长期气候变化趋势下，2011～2020年是人类有记录以来*暖的十年。其中2016年、2019年和2020年则是这十年中平均气温*高的三年。2020年的全球平均气温约为14.9摄氏度，比工业化前（1850～1900年）平均水平高出1.2摄氏度。从全球分布来看，全球所有地区都变暖，而且北半球中高纬度地区变暖更明显。

 图1.11850年以来全球平均温度变化情况

 注：以工业化前（1850～1900年）的平均水平为基准

 资料来源：世界气象组织

 随着全球变暖，极端降水和极端天气等气候事件也随之发生了明显变化。观测表明，近50年来，全球大部分陆地区域的强降水发生频率已经上升，与增暖和观测到的大气水汽含量增加相一致。极端温度发生了大范围变化，冷昼、冷夜和霜冻变得更为少见，而热昼、热夜和热浪变得更为频繁。自1970年以来，在更大范围地区，尤其是在热带和副热带地区，发生了强度更强、范围更广、持续时间更长的干旱。

 1.2气候变化的成因及后果

 气候变化的原理，简单来说就是大气中的温室气体（如二氧化碳、甲烷等）和气溶胶浓度、地表和太阳辐射的变化会改变气候系统的能量平衡，从而导致气候变化。太阳短波辐射穿过大气层到达地面，地表受热后向外放出的大量长波热辐射被大气吸收，这样使地表与低层大气温度增高，即发生温室效应（图1.2）。用形象的比喻来讲，温室气体像是包裹地球的毯子，捕获太阳的热量并使地球的温度不断升高，大气中温室气体增加，温室效应也会随之增强，引发气候变化并带来一系列严峻挑战。

 图1.2温室效应示意图

 气候变化既有自然因素，也有人为因素；可能是自然演变的正常进程，也可能是人类活动对大气组成造成了持续影响和改变。自然原因包括地球轨道的变化和来自太阳的能量的变化，还有海洋变化和火山爆发等。大多数科学家认为，自然原因不能完全解释自工业革命以来的全球气候变化，特别是19世纪以来，人类活动是气候变化的主要原因，尤其是煤炭、石油和天然气等化石燃料的燃烧。化石燃料燃烧产生大量的二氧化碳、甲烷等温室气体，导致气候变化。政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）报告中，气候变化一词是指气候随时间的任何变化，无论其原因是自然变化，还是人类活动的结果。《联合国气候变化框架公约》中，气候变化的定义更关注人类活动对气候的影响——“气候变化是指经过相当一段时间的观察，在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变”。

 从人为因素来看，导致气候变化的温室气体主要来自于工业革命以来人类活动——能源消费和工业生产。自工业革命以来，人类活动产生的温室气体排放不断增加，1970～2004年，全球温室气体排放量增加了70％。根据IPCC第五次评估报告，在2000～2010年，人为温室气体排放量增加了100亿吨二氧化碳当量，其中47%直接来自于能源供应部门，30%来自工业部门，此外交通、建筑、农业和土地使用也是主要的排放源。例如，工业革命以来，人类依赖石油、煤炭等化石燃料提供生产生活所需的动力和能源，而化石燃料燃烧产生大量温室气体；森林砍伐、土地利用变化等人类活动减少了地球植被吸收二氧化碳的能力；开垦土地和森林释放了大量二氧化碳；垃圾填埋则是甲烷排放的一个主要来源（图1.3）。这些活动对大气的组成成分产生了持久而深远的影响，引起全球气候变化。

 图1.3温室气体排放示意图

 全球平均温度的微小变化会产生巨大的影响。从自然环境的角度而言，气候变化会导致海平面上升、冰川融化、降雨模式变化、产生更多的极端天气，且极端天气的频率、强度增强。例如，厄尔尼诺对全球天气模式和极端天气气候事件具有重要影响，尤其对澳大利亚、东南亚和美洲的极端降水和气温具有深远影响。2016年发生的厄尔尼诺事件，导致包括南非、东非、中非的大面积干旱，而加勒比海地区遭受十年来*强飓风等。强降雨降雪、洪涝和干旱、冰雹雷电、台风飓风等极端天气事件越来越频繁地出现，都与气候变化有关，给人民生命财产安全带来极大的危害。

 对人类而言，气候变化对自然环境和气候条件的改变会影响人类生存的方方面面，包括淡水和粮食供应、住房及健康等。尽管所有人生活在同一个地球，但气候变化对人类的影响并不是均匀分布的，一些群体面对气候变化时更脆弱、更容易受到影响。例如，由于气候变化导致的海平面上升，海水倒灌导致一些小岛屿国家被迫搬迁；气候变化带来的降水分布的变化，使一些发展中国家经历着长期的干旱，面临饥荒风险。这些受到气候变化影响严重的群体被称为“气候难民”，随着气候变化的加速，“气候难民”的数量预计将会进一步增加。如图1.4所示，气候变化对自然界带来的影响主要包括以下几个方面。

 图1.4气候变化的影响

自工业革命以来，全球气候发生了持续的长期变化。导致气候变化的温室气体主要来自于人类活动。气候变化的影响广泛而深远，不仅关系到各国的经济增长和能源安全，还深刻影响着全人类的生存与发展。面对逐渐升高的平均气温和更加频繁的极端天气，人类活动也在对气候变化做出适应和调整，并为减缓气候变化做出努力。《气候变化与能源消费：基于微观个体行为的实证研究》从能源消费的视角系统地介绍了气候变化与能源消费行为之间的互动关系，评估了气候变化对农业生产和人类家庭生活的影响，梳理了人类为减缓气候变化做出的努力，并定量地评估了这些减排行动的效果。