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中科院：落實“雙碳”行動的7個科技支撐
全球氣候變化是目前人類面臨的嚴峻挑戰(zhàn)之一?！栋屠鑵f(xié)定》確立了將全球平均氣溫控制在較工業(yè)化前升溫低于2℃的目標，并為實現(xiàn)升溫低于1.5℃的目標而努力，以減少氣候變化的風險與影響。二氧化碳是大氣中的首要溫室氣體，貢獻了約66%的全球暖化效應。2020年，全球平均二氧化碳 濃度已達到413.2 ppm的新高，且仍在繼續(xù)上升。
根據(jù)眾多模型預測，在大氣二氧化碳倍增（以工業(yè)化前二氧化碳為基準）的情景下，全球氣溫將升高2℃—5℃。為此，國際社會提出了全球二氧化碳排放需要在2025年前實現(xiàn)碳達峰，2050年前實現(xiàn)碳中和的氣候治理目標。
中國作為世界發(fā)展中大國，如何權衡經(jīng)濟社會發(fā)展與“雙碳”戰(zhàn)略，形成“脫碳降碳—減排減污—擴綠增匯—持續(xù)增長”協(xié)同發(fā)展的新局面？如何制定社會發(fā)展與“雙碳”行動協(xié)調(diào)，且技術可行、經(jīng)濟有效的行動方案？這些都是極具挑戰(zhàn)的重大戰(zhàn)略問題，也是統(tǒng)籌社會發(fā)展、生態(tài)文明建設及環(huán)境治理的重大科技問題。
“雙碳”目標驅動下的科技和社會大變革，將改變我國的傳統(tǒng)社會經(jīng)濟發(fā)展模式和產(chǎn)業(yè)分工及科學技術體系，亟待強有力的科學與技術支撐。
為此，科技界應該圍繞“雙碳”行動和目標，重點開展以下7個方面的科學與技術研究。
落實“雙碳”行動的科技支撐體系
1 科學基礎
指導實現(xiàn)“雙碳”目標的科學基礎是全球氣候變化、全球碳循環(huán)及其互饋關系。目前，應用于指導“雙碳”目標的基礎理論和方法學問題還存在諸多不確定性，如地球系統(tǒng)和氣候系統(tǒng)演變，大氣圈與水圈、巖石圈、生物圈的相互作用機制，以及地球地質系統(tǒng)、陸地表層系統(tǒng)、陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)、社會經(jīng)濟系統(tǒng)的碳循環(huán)及其相互作用等基礎理論問題。
當前，迫切需要回答的與“雙碳”目標直接關聯(lián)的基礎科學問題包括：
新型能源和低碳產(chǎn)業(yè)的技術原理；
碳中和措施的氣候效應；
自然碳匯形成與維持機制；
自然和人為碳匯的容量及增匯潛力；
陸地和海洋碳循環(huán)與氣候變化的互饋機理；
多種溫室氣體間的協(xié)同效應等。
2 觀測模擬
及時準確的科技信息是正確決策的基礎。一方面，在決策過程中需要及時而準確的信息；另一方面，分析決策行動的實行狀態(tài)及其行動功效需要科學觀測和評估。
中國的“雙碳”行動需要：
構建行業(yè)、企業(yè)及區(qū)域的碳排放檢查體系；
完善科學數(shù)據(jù)集成及模擬計量系統(tǒng)；
研制新一代陸海聯(lián)動的碳循環(huán)模型、自然-經(jīng)濟-社會復合系統(tǒng)模式及高分辨率區(qū)域氣候-生態(tài)-經(jīng)濟模擬模式；
構建陸地和海洋碳循環(huán)參數(shù)的立體化和網(wǎng)絡化的動態(tài)觀測體系；
建立產(chǎn)業(yè)排放因子數(shù)據(jù)庫及高分辨率排放清單系統(tǒng)；
為應對氣候變化的監(jiān)測、評估、檢查、決策提供數(shù)據(jù)分析平臺。
3 能源結構轉型
能源結構轉型是實現(xiàn)碳中和目標的根本途徑，其核心問題是準確判斷可供選擇的能源結構轉型技術途徑，理解能源轉型關鍵技術的科學原理、突破脫碳技術瓶頸的有效途徑。在減排技術方面尤為重要的是零排/減排、氫工業(yè)、儲能等關鍵核心技術。
在能源領域，需要立足我國以化石燃料為主的基本國情，致力于化石能源高效清潔利用、可再生能源、先進核能、儲能與多能融合等方面關鍵核心技術的多點突破、集成創(chuàng)新與綜合示范。同時，還需要借鑒國際上對能源消費結構的經(jīng)驗與認識，充分發(fā)揮數(shù)字信息技術（如大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等）、公民意識教育等路徑的重要作用。
4 產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整
產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要措施，其核心問題是基于新能源技術突破及能源替代進程、發(fā)展新型產(chǎn)業(yè)和社會系統(tǒng)的碳循環(huán)調(diào)控科學理論，建立新一代的多尺度科學研究范式，發(fā)展產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整的科學基礎。
目前，應著重關注的重要技術領域包括：低碳流程工業(yè)、低碳建筑材料、綠色交通體系的產(chǎn)業(yè)低碳轉型路徑、碳化工業(yè)及碳利用關鍵技術、新一代綠色低碳產(chǎn)業(yè)模式及工業(yè)體系。
以鋼鐵、有色、石化、化工、建材等高耗能高排放的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)為重點，充分發(fā)揮政府和市場對社會資源配置的決定性作用，積極推動產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級、堅決遏制高耗能高排放項目盲目發(fā)展、大力發(fā)展綠色低碳產(chǎn)業(yè)。
5 鞏固提升碳匯
利用生態(tài)系統(tǒng)固碳功能，保護植被、土壤及冰凍圈碳庫的穩(wěn)定性、增強自然和人為碳匯功能被認為是最經(jīng)濟有效且最具規(guī)模效應的碳中和技術途徑。
中國區(qū)域的陸地和海洋碳循環(huán)規(guī)律和特性的認知雖然取得了重要進展，但是依然存在眾多不確定性和知識盲點。其核心問題是理解生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程機理及碳匯功能時空變異、生態(tài)系統(tǒng)碳匯與全球氣候變化的相互影響及互饋。
在全域國土空間的碳匯功能鞏固和提升行動中，需要：
系統(tǒng)認知生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能的穩(wěn)定性、增匯技術的碳匯效應、可持續(xù)性及技術經(jīng)濟的可行性；
開發(fā)生物、生態(tài)及工程的碳捕獲、碳利用及碳封存新技術
評估分析重要生態(tài)功能區(qū)及國家層次的綜合碳匯管理功效。
6 國家戰(zhàn)略與路徑選擇
“雙碳”行動是涵蓋全域國土空間及全部行業(yè)和產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的社會經(jīng)濟和科學技術重大變革，需要能源結構轉型脫碳、產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整減排、生態(tài)環(huán)境建設增匯的3個領域協(xié)同推進的巨大系統(tǒng)工程，需要明確的國家戰(zhàn)略引導及優(yōu)化的路徑選擇。國家、區(qū)域及行業(yè)的碳中和戰(zhàn)略布局及技術路徑選擇是“雙碳”行動成敗的決定性因素。
國家層次碳中和的核心問題是，在既定的國家發(fā)展目標和現(xiàn)有及未來的資源結構、科技和經(jīng)濟背景下，選擇并優(yōu)化潛在戰(zhàn)略和技術路徑，需要回答碳達峰時的排放峰值、碳中和的動態(tài)路徑、技術途徑和關鍵技術體系的迭代等脫碳減排的戰(zhàn)略問題，還需要回答與國家經(jīng)濟穩(wěn)定和能源安全相關的基礎碳排放空間、生態(tài)系統(tǒng)碳匯和碳封存的碳中和能力、中國及各區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量和固碳能力、傳統(tǒng)生態(tài)工程和新型生物途徑的增匯潛力等重大科技問題。
7 協(xié)同治理與管理政策
應對全球變化的碳中和目標與國家生態(tài)環(huán)境治理、生態(tài)保護和生態(tài)恢復的目標高度契合，是一舉多得的國家治理措施。
統(tǒng)籌全域國土空間的生態(tài)環(huán)境治理是落實基于自然的生態(tài)系統(tǒng)保碳增匯方案的具體措施，其核心科技問題是如何做到環(huán)境減污與產(chǎn)業(yè)降碳協(xié)同發(fā)展、氣候環(huán)境與人類健康和物種保護協(xié)同，以及國土空間管理與碳中和政策的協(xié)同。
政策與管理是實現(xiàn)碳中和目標和行動的政治、經(jīng)濟、法律保障，其核心問題是如何從政策與管理層面統(tǒng)籌國家、省域及行業(yè)的“雙碳”路徑與社會經(jīng)濟發(fā)展。目前需要著重解決的政策與管理問題包括：
碳排放、極端氣候事件對社會經(jīng)濟影響；
增匯碳減排的產(chǎn)業(yè)政策、碳中和的經(jīng)濟社會成本、碳定價及其監(jiān)管機制與金融政策；
顛覆性能源技術和碳移除技術政策、商業(yè)模式與監(jiān)管機制；
氣候適應能力評估和宏觀策略、氣候適應技術與政策管理；
國家與全球氣候治理的報告和監(jiān)測、認證和核查、國際合作與資金政策、法律法規(guī)體系建設等。
中國的“雙碳”行動意義重大，是極具挑戰(zhàn)的重大任務，不僅需要政府、企業(yè)及民眾的共同奮斗，更需要科技界提供全方位的科學知識、關鍵技術、數(shù)據(jù)信息、管理政策等方面的科技支撐。
在能源和產(chǎn)業(yè)減排領域，從國家能源安全和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的視角，聚焦低碳能源和清潔綠色產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略需求，開展關鍵核心技術攻關，大力推動化石能源高效低碳利用、可再生能源規(guī)?；_發(fā)利用、先進核能安全利用技術突破、儲能技術體系規(guī)?；瘧?，以及鋼鐵、有色、石化、化工和建材產(chǎn)業(yè)的低碳化技術變革。
在生態(tài)系統(tǒng)碳匯領域，迫切需要系統(tǒng)開展生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程、碳儲量及通量時空格局的綜合觀測，構建地基-空基-天基和社會統(tǒng)計的碳源匯監(jiān)測體系，研究中國區(qū)域的碳收支過程機制、動態(tài)演變、地理分布和經(jīng)營管理，集成評估陸地、水域及海洋生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能，發(fā)展基于生態(tài)學原理的自然碳源匯演變過程與人為“減、增、保、封”的碳中和舉措整合分析理論和方法學體系。
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