第一节
全球温室气体排放：现状、趋势与驱动力

一 全球温室气体排放现状、趋势及其驱动力

（一）全球及主要经济体温室气体排放现状、趋势

1．温室气体排放总量及构成变化趋势

IPCC第五次评估报告进一步强化了人为活动温室气体是造成全球气候变化主要原因的科学结论（IPCC，2013）。从各温室气体排放的贡献量看，二氧化碳所占比例最大，其次依次为甲烷、一氧化二氮和含氟气体。2015年，全球温室气体排放总量中，二氧化碳占比为76%，甲烷、一氧化二氮和含氟气体所占比重分别为16%、6%和2%。 ^[1] 从温室气体排放量的变化趋势看，温室气体总量基本呈不断上升趋势。以全球CO ₂ 排放量为例（见图2-1），从图中显示的年份看，1970年以来，CO ₂ 排放量一直处于稳步增长的趋势，特别是2010年之前，增速较快。但值得注意的是，2014年以来CO ₂ 的增速有所放缓。

2.CO ₂ 排放源：燃料种类构成，部门构成变化

世界资源研究所（World Resources Institute，WRI）列出了从1990年到2014年分部门全球温室气体排放历史变化趋势。从图2-2可以看出，能源的使用是造成全球温室气体排放的最大原因，其后依次是农业部门、工业生产过程，土地利用变化和林地以及废物的使用。2014年，全球能源的使用排放的温室气体是剩余四个之和的近3倍，因能源使用导致的温室气体排放从1990年起一直是一个明显上升的趋势，工业生产过程呈缓慢上升趋势，土地利用变化和林地的温室气体排放呈缓慢下降趋势，农业部门和废弃物的处理保持在一个相对稳定的水平。

国际能源署（International Energy Agency，IEA）的研究也得出类似的结论，从1990年至2016年全球每年CO ₂ 排放增长的主要贡献部门是电力部门，平均每年的CO ₂ 增长量均在200兆吨CO ₂ 以上，其次是交通部门和工业部门，两者每年的CO ₂ 增长量合计在200兆吨CO ₂ 左右。这些部门构成及其变化是从全球的角度看，实际上处于不同经济发展阶段的国家CO ₂ 排放的主要部门构成有所差异，一般而言，发达国家的CO ₂ 排放主要来自交通和建筑部门，而发展中国家CO ₂ 排放主要来自工业部门。

根据以上对全球温室气体排放现状和驱动力的分析可知：第一，全球温室气体自1990年以来排放量稳步上升，其中二氧化碳占最大比例，其后依次是甲烷、一氧化二氮和含氟气体；第二，从排放的部门构成看，全球温室气体贡献最大的是能源的使用（占70%左右），其后依次是农业部门、工业生产过程和废弃物的使用，但处于不同发展阶段的国家碳排放的主要部门构成有所不同；第三，加快二氧化碳排放量的削减，减少化石能源的使用，引进节能减排技术，扩大使用新能源、可再生能源，转变经济发展模式等是控制全球温室气体排放量的有效措施，也是实现全球低碳发展的主要途径。（见图2-3）

（二）排放驱动——卡亚分解

卡亚公式分别从人口、人均国民生产总值（人均GDP）、单位GDP能耗和单位能耗碳强度四个方面说明这些因素及其未来增长速度对温室气体排放和减排进程的影响。同时，分析这些影响因素也可帮助人们识别减排潜力和具体措施。

进一步来讲，影响温室气体排放及其增长的主要因素包括：（1）人口增长及城镇化进程；（2）人均GDP及收入水平；（3）能源消费强度；（4）能源结构，它们之间也存在相互影响的作用。

借助卡亚公式对全球及主要排放国1990年以来的碳排放增长趋势进行驱动因素分解分析，如图2-4至图2-8所示。从全球来看，2015年相对于1990年的CO ₂ 排放量增长约57.5%，主要驱动因素为GDP的增长，其次为人口增长。其中，2015年相对1990年人均GDP增长65.3%，人口增长38.9%。与之相反的是，能源强度对碳排放的增长起负向抑制作用，相比1990年能源强度呈持续下降的趋势，到2015年下降至原来的67.7%。另外，从碳强度因素看，1990年以来碳强度的变化幅度不大，几乎没有变化。

不同国家或经济体CO ₂ 排放增长趋势和幅度，以及CO ₂ 排放增长的驱动因素有所不同。具体而言，发达国家或经济体，其CO ₂ 排放量的增长幅度很小或是负增长，特别是2005年以来CO ₂ 的增长率呈现明显的下降趋势。从KAYA分解的驱动因素看，人口和人均GDP因素仍然是发达国家、经济体CO ₂ 排放增长的主要驱动因素，而能源强度和碳强度因素对碳排放的增长起负向抑制作用。总体而言，人口和人均GDP两者对CO ₂ 排放增长的拉动作用越来越抵不过能源强度和碳强度下降对CO ₂ 排放增长反向抵消作用，从而发达国家CO ₂ 排放增长较慢。以美国和欧盟为例，2015年，美国CO ₂ 排放相对1990年的增长率为4.1%，欧盟的CO ₂ 排放量呈下降趋势，仅为1990年的79.5%。从CO ₂ 排放的驱动因素看，人均GDP 是最主要的驱动因素，美国和欧盟2015年人均GDP相对1990年均增长约42%，驱动CO ₂ 排放增长的第二个因素是人口，但驱动力很小，美国和欧盟2015年人口相对1990年均增长在5%左右。对美国而言，2015年能源强度和碳强度相比1990年的下降幅度分别在37.6%和8.9%；而欧盟两者的下降幅度在36.3%和17.5%左右。

对发展中国家或经济体而言，其 CO ₂ 排放量的增长幅度很大，尤其是2005年以来 CO ₂ 排放呈现明显的快速增长趋势。从 KAYA 分解的驱动因素看，人均GDP、人口、碳强度三个因素均对CO ₂ 排放的增长起推动作用，只有能源强度起抑制CO ₂ 排放增长的作用，其中，由于发展中国家经济的快速发展，工业化进程的推进，其人均 GDP 对 CO ₂ 排放增长起最重要的拉动作用，而能源强度起到的负作用不大，从而发展中国家的CO ₂ 排放呈现快速增长的趋势。以中国和印度为例，从CO ₂ 排放的驱动因素看，两国2015年人均GDP相对1990年均翻倍增长，增长率分别为789.2%和223.4%，此外，2015年两国人口和碳强度相对1990年的增长率也在20%以上，甚至达到50%，可知这两者带来的碳排放也只增不减。相比之下，在中国和印度两国能源强度仅下降68.2%和42.8%的情况下，两国的CO ₂ 碳排放量必然会呈现翻倍增长。

二 《巴黎协定》下2度/1.5度目标对全球碳预算及排放路径的要求

（一）1.5℃和2℃目标下的全球剩余碳预算

2℃和1.5℃情景，以及2℃情景的不同子情景之间，在累积排放、关键时间点的减排要求、实现排放峰值及碳中和的时间要求和对负排放技术的需求等方面，都存在很大不同（见表2-1、图2-9至图2-12）。

2℃目标下，全球2011—2100年累积碳排放为1020（690—1250）吉吨CO ₂ （括号外为中位数，括号内为10%和90%分位数，下同）。相对于2℃目标，1.5℃目标下的全球碳预算将进一步削减一半以上，仅剩余460（160—580）吉吨CO ₂ 。2010年全球能源燃烧和工业过程相关的CO ₂ 排放为33.8吉吨。 ^[2] 因此如果全球排放维持在2010年的水平上，则2℃目标下的全球剩余碳预算仅够排放30年左右，而1.5℃目标下全球剩余碳预算的耗竭时间还不到15年。需要强调的是，尽管温升与累积排放之间存在近似线性关系，但比例参数存在较大不确定性，其上下限差距可能达到2倍以上。 ^{[3] [4]} 因此将2℃和1.5℃目标转换为全球及各国的减排目标和政策行动时，不能简单地依赖一组情景、选取碳预算的某一个值，而需要充分考虑累积排放的不确定性。

2℃路径下不同减排时点的选择，不会影响2011—2100年剩余的碳预算，但会对累积排放的分布造成很大影响（见表2-1、图2-9）。近期减排力度越弱的情景，2011—2050年累积排放越高，相应地，2051—2100年累积排放越低。而近期减排力度越高的情景，则与之相反。因此延迟近期的减排行动，本质上就是将减排要求向后推，导致21世纪下半叶所允许的排放量被大幅压缩，甚至为负值，给未来减排带来了很大困难。

更为严格的碳预算约束相匹配，1.5℃目标下关键时间点的减排幅度要求，也比2℃目标更高（见表2-9、图2-10）。2℃目标下，全球2030年和2050年CO ₂ 排放相对2010年分别需要下降17%（-25%—50%）和63%（21%—83%）。而1.5℃目标下，下降幅度则分别提高到37%（16%—59%）和89% （79%—112%）。1.5℃目标下要求2020年以后立刻快速减排，2020—2030年间年均排放下降率达到3.1%（1.5%—4.0%），是2℃目标下减排率的2倍。2℃目标的不同子情景之间，近期和中期减排要求存在负相关关系。2020—2030年近期减排力度越高，则2030—2050年年均排放需要下降的幅度越低，提高近期减排行动的力度，能够有效减轻中长期减排的挑战和压力。

《巴黎协定》要求全球排放尽快达峰，并在21世纪下半叶实现碳中和。2℃目标下，多数情景要求全球排放在2015年左右达峰，少数情景下可以将达峰时间推迟到2030年（见表2-9、图2-11）。1.5℃目标下全球碳排放达峰的时间要求进一步提前，多数情景要求全球排放在2015年以前达到峰值，最晚不能超过2020年达峰。在碳中和时间上，1.5℃情景比2℃情景提前20年左右，在最严格的情况下需要在2050年实现零排放。延迟近期的减排行动，在推迟排放达峰时间的同时，将提高中长期的减排要求，从而使碳中和时间提前。现有政策路径情景下，全球排放可以晚至2030年达峰，但同时需要在2070年左右实现零排放。而在最小成本路径情景下，立即采取积极的减排行动，尽早达到峰值，使得实现碳中和的时间推迟到21世纪末，给未来的低碳转型留出了较为充裕的时间。

要实现碳中和，一种选项是减少化石能源的使用直至为零，另一种选项是应用负排放技术（例如生物质能+CCS技术等），抵消使用化石能源产生的排放。负排放技术的应用，将使得大气中CO ₂ 存量减少、浓度下降，相当于产生了“负”的排放。当某年份负排放的绝对量大于由化石能源和工业过程产生的正排放时，则该年份的CO ₂ 排放为净负排放。将出现净负排放的年份的排放量进行加总，就得到了累积净负排放。累积净负排放数值的大小，代表了对负排放技术总体的依赖程度。与2℃目标相比，实现1.5℃目标对负排放技术的依赖更大（见表2-1、图2-12）。2℃目标下累积净负排放量为50（5—160）吉吨CO ₂ ，同时有不少情景可以在完全不依赖净负排放的情况下实现目标。而对于1.5℃目标累积净负排放量为230（165—310）吉吨CO ₂ ，且所有情景都需要依赖负排放技术的大规模应用。而在2℃目标子情景中，延迟近期的减排行动，也将带来对负排放技术需求的增加。

因此，2℃目标可以通过使经济发展与化石能源使用逐步“脱钩”来实现。而由于1.5℃目标对负排放技术的需求，使得1.5℃目标的实现，不能仅仅依赖提高能源效率、增加可再生能源比重等现有常规的低碳措施，而必须要大规模依赖目前尚不成熟且较为昂贵的负排放技术。这将大大提高实现目标的成本，并且可能存在较大的技术挑战和技术风险。 ^[5] 而部分负排放技术，如太阳能辐射管理等，还可能带来破坏生态平衡等环境风险。

（二）2℃和1.5℃目标下的全球排放路径

图2-13展示了1.5℃和2℃情景的10%和90%分位数区间。2℃目标下，部分情景近期（2030年以前）减排力度较弱，2030年排放相对2010年进一步上升。同时有部分情景可以在21世纪末不需要实现净负排放的情况下实现2℃目标。与2℃情景相比，1.5℃目标下，近期减排力度要求较高，2020年以后所有情景的排放均开始下降，同时在21世纪末需要较大规模地应用负排放技术。

为实现2℃目标，未来全球排放存在不同的时空分布方式，对应不同的排放路径，其差异主要在于减排时点的不同（见图2-14）。现有政策路径情景下，近期的减排力度较弱，排放进一步上升，到2030年以后进入快速下降期，且到21世纪末需要较大规模地应用负排放技术。与现有政策路径情景形成鲜明对比，最小成本路径情景下，近期减排力度较大，排放快速下降，而中期（2030—2050年）减排要求相对缓和，同时21世纪末在不需要实现净负排放的情况下就能保证实现2℃目标。NDC路径和强化NDC路径情景在减排量和减排成本的时间分布上，介于现有政策路径和最小成本路径情景之间。现有研究已有一致结论，2030年前近期减排力度越低，全球累积减排成本越高。 ^[6] 延迟近期减排行动导致减排成本上升的原因，一方面在于中长期减排要求的提高会带来快速上升的减排成本，另一方面在于高碳的基础设施会造成锁定效应。此外，延迟减排行动会进一步增加负排放技术的需求，带来技术上的风险。 ^[7]