3.3 气候变化和未来的工程师

Charlie Hargroves

在澳大利亚 2020 峰会的闭幕词上，澳大利亚总理陆克文说：“气候变化是我们当代首要的道德、经济、科学和技术挑战。”与之相应的是，气候变化带来的挑战使工程专业同时面临着最大的挑战和最大的机遇，这种双重性质可能被证明是有史以来最重要的“简便的真理”。

2007 年气候变化政府间小组曾声明“全球只有不到 8 年的时间来阻止全球变暖，否则就要冒极大的风险，因为很多科学家警告说全球变暖将为地球带来灾难性的变化”。每思及此，绝望之情油生。然而，当人们逐渐意识到这个焦点问题也会带来巨大的机遇时，绝望之情就减弱了，例如美国前总统比尔·克林顿在 2007 年末说过：“创造低碳经济将为美国经济带来极大的繁荣，这是自第二次世界大战后还从未有过的。”

在过去两年里，全球对这些问题的态度有了重大的转变，几乎没有人再相信什么都不做是可行的方法；一些人甚至认为这是一种灾难性的、代价昂贵的、不道德的做法。如今很多人小心翼翼地询问：“我们是否正在摧毁人类一手创造的世界？”这些信息早已不新鲜了。过去 30 多年来机遇和挑战带来的令人信服的证据表明，现在人们仍然在犹豫不决；至今仍缺乏大规模的行动，甚至有人试图努力阻止这些进步。这在很大程度上是由于缺少理解，缺乏教育和能力来实施已经存在的经济政策、科学知识、技术和设计方案。

很明显，现在已经不是在寻找一个解决的“良方”——拯救世界的工程方法——我们需要的更像一种“银色霰弹枪（silver shotgun）”方法，把所有可选工程整合起来以产生解决方案为基础，各方面都向着同一方向努力。工程专业如今必须关注创新和独创性，人类和工业发展能走到今天这种不可思议的地步，创新和独创性在解决可持续性工程和发展方面功不可没。

未来的工程师主要关注减少污染。首先要减少材料流转，然后要在关键的知识和技能方面创新，比如：再设计的技术和工艺，基础设施和系统都要高效、多产和有效果。

未来工程师的挑战在于，他们不仅要懂得科学、工程和设计问题，还要全面理解如何使国家经济向未来的低排放转变。鉴于全球温室气体排放的快速增长，人们十分有必要意识到紧迫性，把一系列更高水平的措施综合起来，如提供符合成本效益的策略、政策和工程设计，来达到全球气体稳定排放的目标。《斯特恩报告》仔细探讨了稳定轨迹的概念并指出了两个截然不同的方面：1.全球排放量需要停止增长，也就是说排放量达到一个顶峰并开始减少；2.纵观整个世界经济，需要持续减少每年温室气体的排放量。《斯特恩报告》宣称“不能再拖延行动了，否则会越来越困难。如果把 2020 年的全球排放量最大值推迟到 2030 年，那么想要把二氧化碳当量稳定在 550ppm，就需要把每年排放量减少的比率增加几乎一倍。这十年的拖延将会使得把二氧化碳当量稳定在 550ppm变得不切实际，除非在排放量到达最大值之前，人们先一步采取行动，使排放量的增长大幅放缓” 如图 3-1 所示。

一个雄心勃勃的排放减少措施对于经济的影响关键在于，如何平衡排放峰值的时间和每年相应要减少的排放量。挑战在于，“峰值”的结合范围和相应的“拖尾”（即轨迹）可能会有一个假设的稳定值，特别是考虑到每一个轨迹对经济都会有不同的影响的情况下。一个稍晚的峰值将使得短期的减少量有所缓和，但是为了达到全局目标，持续每年减少量需要达到更高的水平。在早期就达到峰值需要一个快速的短期减少水平，但是所需的持续每年减少的水平就会比较低。

来自墨尔本皇家技术研究所的澳大利亚教授Alan Pears解释说：“减少‘温室气体’排放量听起来像是遥不可及的愿望，很多人想象我们将会在黑暗中冻得瑟瑟发抖，工厂关闭，一片凄惨。但是，要知道，我们并不是要在几年之内就砍掉‘温室气体’的排放，我们是计划在几十年内逐步引入节约的方式。大部分的能源生产或设备使用，从冰箱、计算机到汽车、发电站，都会在每 5～30 年内被替代，我们就可以利用这给我们带来的机会。我们需要确保，旧设备被新的对温室效应影响小的替代物所替代，由此我们可以把成本降低到最少。例如，到 2020 年，大部分澳大利亚的燃煤发电站都将超过 30 年，它们将不得不被重新建造或被替代；可再生能源、废热发电和高效能量供给技术（比如燃料电池）将会代替它们。”

风险在于，如果峰值到来过早，这对我们维持逐步减少的能力就会有重大影响；如果峰值到来过晚，相应的每年减少量就会太多以致经济难以承受。就像《斯特恩报告》中指出的那样：“假设很难达到比每年大约 3％更快的排放减少速度，这就强调了现在就采取紧急行动来减缓全球排放量的重要性，以及因此带来的较低的峰值。”

以稳定轨迹为基础提醒工程行业进行转变，其优势在于，我们可以利用十分充足的机会进行短期削减来达到峰值，同时还能积累经验和规模经济，慎重地处理持续削减的问题。持续削减模型的好处就在于，它允许一些经济体发起一些自己承担的活动，给某些行业以更多的时间或“可商量的余地”来回应此事，这些行业在短期或中期可以产生利润，有利于达到平均全面削减的目标，通过排放权交易计划或其他金融机制给予其潜在的奖励。考虑到各个国家在全球社会中的处境，情况变得更加复杂了：单个国家经济体的努力将要被整合起来履行每年整体的削减计划；全球所有国家的努力也要被整合起来达到世界的稳定曲线。《加诺特中期报告》分析了澳大利亚 2008 年的经济，提出了一些国家特定的人均排放量的轨迹曲线，可累计实现全球整体的稳定轨迹。

人们普遍认为，鉴于美国、澳大利亚和其他发达国家几十年来都在利用化石燃料支持其发展，那么期望中国、印度这样快速发展的发展中国家停止消耗化石燃料是不合理的。Carnaut教授提出的模型的优势就在于，它为中国和印度的发展提供了“可商量的余地”，这也是我们支持该模型的原因。此外，鉴于中国 和印度 在高效使用能源方面已经做出了越来越重要的承诺，比如中国的“十一五”规划就要求每单位国内生产总值（GDP）所消耗的能源要下降 20％，如果所有的国家都按照它们的人均曲线来计算，这实际上可能使全球实现稳定的过渡。

专家预测，为解决气候变化的全球市场将很快到达 1 万亿美元，并且还会继续增长。很多提供低碳产品和服务的市场都已经位列全球增长最快的市场之列。欧盟、美国的硅谷、中国、日本等竞争尤其激烈，以确保它们的研发机构和龙头企业能够创新出新一代产品，包括：照明技术、高效节能家电、可再生能源系统、节能汽车等。在未来的几十年里，这将为它们的企业创造数十亿美元的收入来源。在 2008 年 2 月发布《加诺特中期报告》时，Carnaut教授很好地总结了这些挑战。他说，为了达到目标，澳大利亚将不得不“直面现实，这是一个艰难的改革，但是如果做得好，向低排放经济的转变就会成功……如果做得不好，这就会是一个痛苦的适应过程”。

就像Jeffrey Sachs教授在“2008 年德里可持续发展峰会”上说的那样：“我们需要的是把优秀的计算学、工程学和经济学结合起来……我们还没有做这样的工作。但是在我看来，那是未来两年里我们需要做的工作——展示一条道路。” 在气候变化的问题面前，我们很容易因为其复杂性而变得恍惚。为了用精明而独创的解决方法来迎接复杂的挑战，我们的专家需要协同工作，把自己的成果随时知会其他人。

排放量减少轨迹的范围对经济具有潜在的影响，经济学研究——如果能吸取科学的知识——就能够为之提供有价值的指导。如果在实践中做到最好并且使对环境潜在的影响达到平衡，对科学、工程和设计的研究——如果能吸取经济学知识——能够对工业经济体达到这样的轨迹的潜力提供有价值的指导。因此，经济学研究仅凭自己的力量，不能为我们的领导人提供所有的答案，如果领导者要认真地考虑排放量应当遵循的轨迹，脱离了物理科学、工程和设计等专业的自然规律的知识是不可能的。反之，想要分析一系列潜在的工程和设计备选方案对经济的影响，如果没有经济学的知识，单凭科学工程研究也不能提供所有的答案。

全球的企业、政府和社会是否确定和实施最具成本效益的温室气体排放选择，在很大程度上取决于缓解气候变化的解决方案的教育和培训情况。在未来几十年的气候变化问题上，决策者是否选择明智的政策方案，是否实施正确的自适应治理，或者企业对碳的价格信号是否做出了正确的回应，这都取决于他们在确定和实施最具成本效益的温室气体排放选择（比如能源效能）中所具备的知识和技能。

《斯特恩报告》中已经分析了作为和不作为的代价。它总结道，对全球经济有所行动的代价大约占GDP的 1％，并宣称“我们估计，像往常一样的气候变化，其总成本相当于：在现在乃至永远，全球人均消费最少降低 5％”。 《斯特恩报告》描述了成本会如何增加，这是模型中考虑的对环境和人类健康的其他影响，还描述了积极反馈的作用，以及气候变化对世界上的穷人和弱势群体造成的比例失调的负担。它还预测，如果在气候变化上再不采取快速和有效的行动，气候变化将会引起可以与 20 世纪 30 年代的经济大萧条比肩的经济衰退。它总结道：“如果人们能更大范围地考虑这个危机和影响，估计的损失将达到GDP的 20％甚至更多。未来 10～20 年的投资，将会对 21 世纪下半叶乃至以后的气候产生深刻的影响。（如果现在无所作为的话，）在接下来的几十年里将危机四伏，将会对经济和社会产生重大破坏，规模类似于几次世界大战时和 20 世纪上半叶的经济大萧条。而且，这些改变将是很难或不可逆的。”

考虑到生物圈的容纳量，排放浓度如今已经超过了环境所能承受的界限，因此制定和实现温室气体削减的目标迫在眉睫。就像Lester Brown写的那样，当今发展形式的影响意味着：“我们已经越过了人类看不见的自然的承受限度，触及了底线而仍不自知。自然是时间的掌管者，但我们看不见这个时钟。在其他破坏环境的趋势之中，我们的未来将要面临森林萎缩、沙漠扩张、地下水位下降、渔业崩溃、物种灭绝，以及气温上升。气温上升将会带来使粮食枯萎的热浪、更具破坏性的暴风雨、更强烈的干旱、更多的森林火灾，当然还有更多的冰川融化。” NASA的James Hansen等科学家争辩道，如果在未来十年里，温室气体排放没有削减，那么曾经被认为是“积极的影响”就会成为一个讽刺，这将为全球带来巨大的灾难，海平面上升、极端天气频发，还会导致重大的经济和商业损失。 人们从来没有像今天这样意识到，大家需要世界前所未有的合作，尽快采取行动，避免触发这些副作用。Al Gore把这种情况称为“简直就是星球危机”，这无疑是未来对我们现在“年轻的工程师”最重要的挑战，也将塑造工程的未来。 YwJeqGf3zmmdN0cIzkInopn8ZL8GnmbpgS0YbZo6xBCUoJM0TlcYTxiOwVxO5uqE