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碳中和目標(biāo)的綜合環(huán)境-能源效益可能被低估
我國2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)需要深刻的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，尤其是大幅增加風(fēng)光等可再生能源在我國一次能源結(jié)構(gòu)中的比重。然而，現(xiàn)有綜合評估研究多基于氣象-化學(xué)解耦的空氣質(zhì)量模型，難以表征由于氣溶膠減排帶來的大氣邊界層高度提升和更好的擴(kuò)散條件，以及由此帶來空氣質(zhì)量提升的放大效應(yīng)；以及由于氣溶膠減排使得地面能接收到更多的太陽短波輻射和略微更強(qiáng)的地表風(fēng)速，從而提升可再生能源的資源潛力和穩(wěn)定性。
碳中和目標(biāo)下空氣質(zhì)量-人群健康-清潔能源的互饋機(jī)制。課題組供圖
北京大學(xué)覃櫟課題組與南京大學(xué)黃昕課題組，以及清華大學(xué)、普林斯頓大學(xué)等資深研究團(tuán)隊(duì)合作，共同構(gòu)建氣象-化學(xué)在線耦合的綜合評估模型框架并開展了大量情景的數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)評估了考慮正反饋機(jī)制時(shí)，中國到2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)所帶來的空氣質(zhì)量、人類健康和可再生能源性能的協(xié)同效應(yīng)。成果論文近日刊于《自然-地球科學(xué)》上。
研究發(fā)現(xiàn)，相較于2060年基線情景，由于污染物排放量的減少以及氣溶膠氣象反饋效應(yīng)的加成，到2060年實(shí)現(xiàn)中國碳中和目標(biāo)將使全國人口加權(quán)的PM2.5濃度降低約39μg/m3，并避免57%過早死亡人數(shù)（113萬人；95%置信區(qū)間：0.97-1.29百萬人）。老齡化人口往往會抵消中國碳中和目標(biāo)的健康效益，但基線死亡率的同時(shí)降低則會充分補(bǔ)償老齡化帶來的健康效益損失。
其中，降低的氣溶膠氣象反饋效應(yīng)在京津冀地區(qū)能分別帶來7.1 (6.5%), 5.6 (6.9%), 4.3 (6.6%) μg/m3 的人口加權(quán)PM2.5濃度降低，并相應(yīng)減少23000（21000-26000) 由于PM2.5導(dǎo)致的過早死亡人數(shù)。
中國碳中和目標(biāo)帶來的空氣質(zhì)量、人類健康和可再生能源協(xié)同效應(yīng)主要集中在中部、北部和東部電網(wǎng)，這些地區(qū)的省級空氣污染和人口暴露度普遍減少約80%（>40μg/m3）。實(shí)現(xiàn)碳中和后，人口加權(quán)PM2.5濃度的降低程度尤為顯著，并且最顯著的可再生能源增加發(fā)生在能源需求最高的東部省份，有助于緩解能源供需之間的地理不匹配。
總體而言，中國碳中和目標(biāo)帶來的空氣質(zhì)量、人類健康和可再生能源協(xié)同效應(yīng)主要集中在空氣質(zhì)量亟需改善和能源需求較大的地域。
然而，中國實(shí)現(xiàn)碳中和后的空氣質(zhì)量（約12.1 μg/m3）仍然超出了世界衛(wèi)生組織制定的最新空氣質(zhì)量指南，57%和99%的人口暴露于超過10和5 μg/m3的PM2.5濃度。增加的可再生能源資源潛力可能為實(shí)現(xiàn)碳中和后解決剩余空氣污染和相關(guān)健康損害提供額外助力。
研究結(jié)果顯示，全球發(fā)展中和污染國家對碳中和的承諾可能會在氣溶膠減排、空氣質(zhì)量改善和可再生能源資源潛力提升之間產(chǎn)生重要的正反饋效應(yīng)，這些效應(yīng)可以通過減弱的氣溶膠氣象反饋?zhàn)饔煤透玫目諝馕廴緮U(kuò)散條件而被放大。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41561-024-01425-1;
