doi10.12006/j.issn.1673-1719.2016.201 张永香 , 黄磊 , 周波涛 , 等 . 1.5℃全球温控目标浅析 [J]. 气候变化研究进展 , 2017, 13 4 299-305 1.5℃全球温控目标浅析 张永香，黄 磊，周波涛，徐 影，巢清尘 中国气象局国家气候中心，北京 100081 气候变化研究进展 第 13 卷 第 4 期 2017 年 7 月 CLIMATE CHANGE RESEARCH V ol. 13 No. 4 July 2017 摘 要巴黎协定将努力控制全球温升到 2100年不超过工业化前的 1.5℃确定为全球温控目标之一。继 2℃目标后， 1.5℃也被作为应对气候变化的全球温控目标之一。目前科学界对于 1.5℃目标的研究还十分有限。已有的科学研究表 明，尽管区域差异很大，将全球温升控制在 1.5℃范围内地球各系统要承受的气候风险可能要低于 2℃。相比于 2℃目 标，1.5℃目标对全球减缓行动的要求更为严苛。尽管在巴黎协定中各缔约方承诺了各自到 2030（2025）年的减排 目标，但相对于实现 1.5℃目标而言仍有很大的差距。多家研究机构的模拟结果表明，如完全执行当前国家自主决定贡 献（NDC，到 21世纪末全球温升范围为 2.2～ 3.4℃。截至 2025年，实现当前 NDC的减排承诺后，2℃温升目标下 全球仍有 467 Gt CO 2 （万亿 t CO 2 当量）的排放空间，1.5℃温升目标下全球仅剩 17 Gt CO 2 。到 2030 年，基于 NDC 的 排放已经超过了 1.5℃目标的排放量。按当前的路径来看，若想实现将全球温升控制在 1.5℃的范围内，全球不仅需要 立即行动并采取强有力的减排、脱碳和固碳措施，在 2100年前，还必须实现负排放才有可能实现这一目标。尽管当前 的科学研究仍存在很大的不确定性，但 1.5℃目标已是全球努力应对气候变化的方向，也是开启未来世界低碳可持续发 展的重要标志。 关键词气候变化长期目标；1.5℃目标；减缓行动；低碳发展 收稿日期 2016-10-08；修回日期 2016-12-30 资助项目 国家自然科学基金委项目（41401058；中国气象局创新团队气候变化决策支撑研究组，气候变化专项（CCSF201731；CDM 赠款项目“IPCC 第五次评估报告第一、二工作组报告、综合报告及清单工作组报告支撑研究” （2013024） 作者简介张永香，女，副研究员， 引 言 2015年 12月 12日， 联合国气候变化框架公约 （下称公约）第 21 次缔约方大会（巴黎气候变 温升 1.5 ℃影响与应对专栏 化大会）一致通过了巴黎协定这一全球气候变 化新协议。巴黎协定指出，各方将加强对气候 变化威胁的全球应对，把全球平均气温较工业化前 水平升高幅度控制在 2℃之内，并为把升温控制在编者按 巴黎协定确立了在2100年前控制全球温升较工业化前水平不超过2℃，力争在1.5℃之内。为此， IPCC正在开展有关1.5℃特别报告的评估工作。中国科学家围绕这个问题做了大量的有关影响、适应和应对的 研究，本专栏就是为此设计的。 气候变化研究进展 2017 年 300 1.5℃之内而付出努力。应对气候变化的长期目标从 公约第二条关于稳定大气温室气体浓度水平的 定性表述， 最终以明确的温升数字写入巴黎协定 ； 从定性描述到定量化目标，巴黎协定标志着国际 应对气候变化的行动进入一个新的阶段。本文从气 候变化长期目标的演变、1.5℃和 2℃目标的有关对 比以及 1.5℃目标的实现途径等方面对这一全球温升 目标进行解读。 1 气候变化长期目标 1.1 气候变化长期目标的演变 公约第二条提出将温室气体的浓度稳定在 防止气候系统受到危险的人为干扰的水平上，呼吁 所有缔约方采取有计划的行动来防止和减小气候变 化的危害，从而避免达到气候变化阈值，并用保障 粮食供给安全、使生态系统能够自然适应气候变化 以及经济能够可持续发展作为决策者度量其达到公 约目标的判别标准。但是，对于什么样的变化是 危险的气候变化、什么样水平的人为干扰会导致危 险的气候变化以及如何避免发生“危险的”气候变 化等问题， 公约并没有作出进一步的阐述。 一般认为，气候变化危险水平取决于气候变 化的程度与速率、气候变化影响的后果以及减缓和 适应气候变化的能力。科学研究、技术进步和经济 社会的发展为判断气候变化危险水平提供了支撑； IPCC 在 1995 年发布的第二次评估报告中提出，如 果全球平均温度较工业化革命前增加 2℃，则气候 变化产生严重影响的风险将显著增加。据此，欧盟 于 1996 年第一次提出了 2℃升温阈值的长期目标。 之后的科学研究，包括 2001 年发布的 IPCC 第三次 评估报告都进一步支持了将全球增温限制在 2℃以内 这一政治共识。例如，对于生态系统和水资源来说， 温度较工业化前增加 1～ 2℃就会导致明显的影响。 一旦全球增温超过 2℃，预计气候变化对粮食生产、 水资源供给和生态系统的影响将显著增加，一些不 可逆的灾难性的事件将会出现。2007 年发布的 IPCC 第四次评估报告在对气候变化已经产生的经济、社 会和环境影响进行科学评估后，将气候变化的未来 影响直接与温度升高密切联系。2014 年发布的 IPCC 第五次评估报告指出，相对于工业化前温升 1℃或 2℃时，全球所遭受的风险处于中等至高风险水平， 而温升超过 4℃或更高时，全球所遭受的风险将处于 高或非常高的风险水平。 欧盟于 1996 年召开的欧盟委员会第 1939 次会 议上首次提出了 2℃目标，2004 年在欧盟第 2632 次 会议上又确定了气候变化中长期战略目标，即为 尽可能将全球增温控制在 2℃以内，全球温室气体 浓度必须低于 55010 -6 的二氧化碳当量水平；要使 2020 年之前的全球温室气体排放量达到峰值，并将 2050 年的排放量控制在 1990 年水平的 50 以内。 2008 年 7月，欧盟气候变化专家小组发布了2℃目 标评估报告，对 2℃长期目标问题的科学背景、实 现路径、措施选择和成本效益进行了较全面的评估。 报告认为，气候变化的负面影响已经显现；如果将 全球平均升温幅度控制在 2℃以内，人类社会还能够 通过采取措施进行适应，也基本能够承受气候变化 所带来的经济、社会和环境损失。 在欧盟等主要国家的推动下， 2009年底公约 第 15 次缔约方会议达成了哥本哈根协议 ，该协 议接受了 2℃目标。虽然哥本哈根协议没有得 到公约缔约方的一致认可，也不具有法律效力， 但哥本哈根协议的达成对于长期目标的量化进 程起到了关键作用。2010 年底公约第 16 次缔约 方会议再次确认了 2℃目标，并指出必须从科学的角 度出发，大幅度减少全球温室气体排放。2℃温升目 标自此成为一个全球性的政治共识。 1.2 1.5℃目标的确立 寻求比 2℃更低的长期目标一直是小岛国等受 海平面上升威胁的国家的诉求。由于小岛屿国家集 团（AOSIS）和最不发达国家集团（LDC）认为 2℃ 温升对于易受影响的脆弱地区仍存在很高的风险， 一直试图推动将全球温升目标从 2℃降低到 1.5℃。 2007 年，AOSIS 曾就长期目标向公约提交了一 个详细的提案，就 1.5℃目标及其可能的实现路径做 了阐述。这些以气候最脆弱国家自居的集团一直试 图与欧盟一起推动更低的长期目标。2009 年达成的 温升 1.5 ℃影响与应对专栏 4 期 301 张永香，等1.5℃全球温控目标浅析 哥本哈根协议提及要考虑包括 1.5℃在内的与公 约第二条相关的长期目标，2010 年通过的坎昆 协议中确定了将全球平均地表温度的上升控制在 工业化前的 2℃以内的长期目标，在 2013 年启动、 2015 年完成对长期目标充分性的第一次评估，并考 虑 1.5℃目标。 随着对全球气候变化研究的深入，科学界详细 分析了全球温度对累积 CO 2 排放的响应。已有的研 究表明 [1] ，每万亿吨碳（Gt C）的 CO 2 排放量导致 全球地表平均温度升高（1.70.4℃，但不同区域的 升温幅度不同，如北美为（2.40.4℃，阿拉斯加为 （3.61.4℃，格陵兰岛和加拿大北部为（3.10.9℃， 北亚为（3.10.9℃，东南亚为（1.50.3℃，中美 洲为（1.80.4℃，东非为（1.90.4℃。基于对区 域和影响气候目标的二氧化碳允许排放量研究表 明 [2] ，将全球升温控制在 2℃的目标对许多区域仍存 在很高的风险。例如，对于地中海而言，如果全球 平均温度升高 2℃，那么该地区的平均温度升高为 3.4℃；而如果地中海的温升幅度限制在 2℃，那么 全球的温升幅度必须不超过 1.4℃。对于北极而言， 如果全球平均温度升高 2℃，该地区的平均温度升高 则为 6℃；如果北极温升幅度控制在 2℃，全球的温 升幅度则为 0.6℃。从科学的角度来讲，2℃作为全 球温升目标的确存在一定的局限性。 在巴黎气候变化大会的最后阶段，欧盟、瑞 士、美国、加拿大和非洲、加勒比海和太平洋国家 集团等国家组成了“雄心壮志联盟”High Ambition Coalition，目的是推动以“ 巴黎协定需要有法律 约束力，把全球温度上升控制在 1.5℃以内，建立每 5年的对各国承诺排放进行审评的透明度机制”等一 系列看起来更有雄心和力度的目标。该联盟在巴黎 气候变化大会的后期占领了舆论制高点，大会最终 达成的巴黎协定在强大的政治推动下将“把全 球平均温升幅度控制在工业化前水平以上低于 2℃ 之内，并努力将温升幅度限制在工业化前水平以上 1.5℃之内”作为其 3个目标之一。由于目前科学界 并没有就 1.5℃温升情况下的气候系统风险、实现路 径等进行过系统评估，因此缔约方大会（COP）还邀 请 IPCC 在 2018 年就 1.5℃温升对气候系统的影响以 及实现路径编写特别评估报告。 2 1.5℃和2℃目标对比分析 在 IPCC 第五次评估报告中，关于全球温升目标 的评估主要集中于对 2℃目标的分析，关于 1.5℃目 标对应的研究则相对较少。随着巴黎协定确定 了实现 2℃并努力将温升控制在 1.5℃之内的长期目 标，科学界也开始对 1.5℃全球温升目标下全球减缓 行动的力度及其对地球系统和人类社会的影响开展 了相关研究。 2.1 1.5℃和2℃目标对应的减排差异 虽然 1.5℃与 2℃目标之间仅有 0.5℃的差距， 但对全球的减缓行动而言，实现 1.5℃目标却有着 比 2℃目标更高的要求 [3] 。要实现 1.5℃目标，能源 系统的去碳化速度要大幅增加到 2050 年，1.5℃目 标下能源系统的碳强度需从当前水平上（超过 90 kg CO 2/GJ）降 至 - 9.6～ 15.8 kg CO 2/GJ；而在 2℃目标下， 所对应的碳强度则为 19.5 ～ 37.0 kg CO 2/GJ。这意味 着在 1.5℃目标下能源相关的 CO 2 排放需在 2010 年 的水平上以每年 2.0～ 2.8的速度下降，而在 2℃ 目标下该速度为每年下降 1.2 ～ 1.8。从不同行业 来看， 能源电力行业的减排首当其冲， 不管是在 1.5℃ 还是 2℃目标下，电力行业到 2050 年都应实现零排 放。随着电力行业淘汰自由排放的化石能源，其他 零碳技术将会得到大力发展。除了电力行业，工业、 建筑和交通领域也都需要在 2050年前加大减排力度。 总之，相比于 2℃，1.5℃目标对全球减排路径提出 了更为严苛的要求。 2.2 1.5℃和2℃目标的影响对比 IPCC 第五次评估报告第二工作组对不同温升的 影响进行了系统的分析评估，认为 1.5℃和 2℃温升 所造成的影响差别有限，所以并没有给出更详细的 对比分析。此后一些最新的研究表明 [4] ，区域差异是 研究不同温升目标下全球气候风险和脆弱性的关键。 由于全球升温存在着区域差异，在不同的全球温升 目标下，不同气候指标在不同区域存在很大的差异。 气候变化研究进展 2017 年 302 就极端热事件来讲，在赤道地区 0.5℃的升温差异会 使气候机制不同。赤道珊瑚礁在 2℃温升情景下， 2050 年后将出现严重的白化。相对 2℃温升，1.5℃ 温升情景下其白化趋势在 2050 年会降低 10，而到 2100年能低至 70。相对于 2000年的海平面，在 2℃ 温升情景下到 2100年海平面将上升 50 0.36～ 0.65 cm，1.5℃温升情景下海平面的升幅会低 10 cm，上 升速率也比 2℃温升情景下低 30。但由于研究数 量有限，现在还很难对这些结论做出类似 IPCC 信度 的评价。 3 1.5℃目标的实现途径 3.1 现有NDC与1.5℃目标对比 在 2013 年底的华沙气候变化大会上，各缔约 方就各国自主决定贡献（ INDC，Intended National Determined Contributions，巴黎会后因各缔约方已完 成 INDC 的提交，INDC 此后也被称为 NDC）达成一 致，各方同意在自愿的基础上各自提出其应对气候 变化的目标。但是，不同的国家和集团对于这一自 下而上的新规则有不同的解读 [5] 。发达国家一致认为 INDC 仅包括减排目标，但发展中国家认为 INDC 也 应包括适应目标。另外，由于发达国家和发展中国 家在气候变化问题上的历史责任不同，发展中国家 认为其减排目标应是在得到发达国家提供资金、技 术支持的基础上实现的。 尽管发达国家和发展中国家两大阵营在对 INDC 的内容上解读不同，但华沙决议第一次以这种广泛、 平等参与方式将全部缔约方纳入共同的减排行动。 截至 2016 年 4月 4日，共有 189 个缔约方（占公 约全部缔约方的 96）提交了共 161 份 INDCs（其 中，欧盟 28 个成员国作为整体提交了提案），涵 盖了公约缔约方排放量的 99。所有提案均包括了 其减排贡献，其中 137 份（占 83）提案中也包括 了适应的内容。基于各方提案，公约秘书处对各国 NDC 做了详细分析，并与巴黎协定确定的温升 目标进行了对比 [6] 。如果当前所有 NDC 目标均按期 实现的话，预计全球温室气体总排放量到 2025 年将 达到 550 514 ～ 573 Gt CO 2 ，到 2030 年将达到 562 520 ～ 593 Gt CO 2 （图 1。与 1990、2000 和 2010 年 的全球排放量相比，执行 NDC 后的全球总排放量预 计仍将持续增加。与 IPCC 第五次评估报告所给出的 未来 2℃温升的排放情景相比，执行当前各国提交的 INDC 与 66 信度区间下的 2℃温升所要求的排放路 径仍有很大差距，与当前科学研究新得出的 1.5℃温 升排放路径相比差距更大。多家研究机构 ① 的模拟研究 表明，如完全执行当前 NDC，到 21 世纪末全球温升 范围为 2.2 ～ 3.4℃；要实现 2℃目标，到 2030 年需 在当前 NDC 的基础上再减少 30 的排放量 [7] 。 在国际社会对长期目标的关注下，特别是巴 黎协定达成以来，科学界开始增强关于 1.5℃温升 目标的研究 [8-11] 。但与具有 66 信度的 2℃温升目标 相比，根据目前公开发表的研究可见，到 2100 年将 全球温升控制在较工业化前不超过 1.5℃具有 50的 概率，而且必须采取更为快速和深入的减排措施。 截至 2025 年，完全实现当前 INDC 的承诺减排后， 2℃温升目标下全球仍有 467 Gt CO 2 的排放空间， 1.5℃温升目标下全球仅剩 17 Gt CO 2 （图 2。到2030 年，基于 NDC 的排放已经超过了 1.5℃目标的排放 量。按当前的路径来看，若想实现将全球温升控制 在 1.5℃的范围内，不仅需要大幅减排，在 2100年前， 全球还必须实现负排放才有可能实现这一目标。 3.2 1.5℃目标实现的可能途径 根据 IPCC 第五次评估报告 [12] 可知，全球陆 地和海洋平均表面温度在 18802012 年间升高了 0.85（0.65 ～ 1.06 ℃。世界气象组织（WMO）的 监测公报显示，2013 年以来全球的升温趋势仍在 持续，2014 和 2015 年的全球平均地表温度连创新 高，2016 年的全球平均地表温度预计将再次打破历 ① Climate Action Tracker CAT, Australian-German Climate and Energy College CEC, Climate Interactive, Danish Energy Agency DEA, European Commission Joint Research Centre EC-JRC, the International Energy Agency IEA, London School of Economics LSE, Massachusetts Institute of Technology MIT, MILES Project Consortium MILES, PBL Netherlands Environmental Assessment Agency, the UNFCCC, and the UNEP Emissions Gap Report 等。 温升 1.5 ℃影响与应对专栏 4 期 303 张永香，等1.5℃全球温控目标浅析 图 1 20202030 年全面履行 NDC 后全球排放路径与其他路径对比 Fig. 1 Comparison of global emission levels in 2020 and 2030 resulting from the implementation of the NDC and under other scenarios 图 2 对应到 2100 年大于 50 的概率下实现 1.5℃情景 Fig. 2 Cumulative CO 2 emissions consistent with the goal of keeping global average temperature rise below 1.5℃ 史纪录。2016 年全球大气 CO 2 平均浓度也将超过 40010 -6 二氧化碳当量。IPCC 第五次评估报告评 估了到 2100 年在不同的大气温室气体平衡浓度情 景下的全球升温幅度，指出若大气温室气体平衡 浓度保持在 43010 -6 ～ 48010 -6 二氧化碳当量水 平下，则到 2100 年时全球平均气温升高将超过工业 化前 1.5 ～ 1.7℃；若大气温室气体平衡浓度保持在 53010 -6 ～ 58010 -6 二氧化碳当量水平下，则到 2100 年时温升将超过工业化前 2.0 ～ 2.3℃，并不可 能低于 1.5℃。由此可见，相比于 2℃目标，1.5℃目 标的实现将更为困难。 虽然 1.5℃目标给全球留下的碳排放空间非常 小，但为践行全球应对气候变化的共同承诺，当务 之急是需要明确如何能够努力实现这一目标。各大 能源与政策研究机构纷纷对如何实现这一目标给出 了可能路径 [3] 。首先，从政治层面来讲，增强国际间 的合作，有效控制温室气体的排放，是实现 1.5℃目 标的必要前提。其次，即刻采取有力度的减缓行动 是实现温控目标的关键。气候行动追踪组织报告认 为 [13] ，未来十年是减排的关键时期，迅速而大幅地 减排不仅对控制温升在 1.5℃以内十分必要，而且也 是成本最温和的途径。如果不采取快速行动，已有 的将温升幅度控制在 2℃乃至 1.5℃以内的机会之窗 注本图来源为 FCCC/CP/2016/2。 70 温室气体排放 /Gt CO 2 eq/ 年 GWP-100 AR4 60 50 40 30 20 10 0 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 年 最大值 中值 最小值 80 66 33 20 到 2030年坎昆高承诺并在此后保持持续的政策的情景（n1， HST P3AR5数据） 最小/最大有条件或无条件 INDCs，全球集成 即刻减排情景 P1实现 2℃概率为 66（n14， AR5 情景数据集） 延迟的 -2020 P2情景，实现 2℃概率为 66（n6， AR5 数据集） 延迟的 -2030 P3情景，实现 2℃概率为 50（n21， AR5 数据集） 延迟的 -2020 P2情景，2100 年实现 1.5℃概率为 50（n6， 科学文献） 采用 INDCs 相对参考情景的降低（中等） 2℃减缓情景和 INDCs 情景之间的不同P1P2 2011 年 2025 年 2030 年 1890 Gt CO 2 1890 Gt CO 2 550 533 550 1890 Gt CO 2 189 历史累积排放 剩余 INDCs 超出 气候变化研究进展 2017 年 304 将在 21世纪 20年代末期关闭。 第三， 从技术层面来讲， 能源系统的净零排放和负排放是实现 1.5℃目标的关 键途径。各国减少能源排放主要途径包括 [7] 1 增 加零碳能源在能源供应中的份额使能源供应去碳化， 即通过大量使用可再生能源（如水电、风电、太阳 能和生物质能源）、核能，并配套使用碳捕获与封 存/碳捕获与利用技术（CCS/CCUS）的化石燃料， 从而促进能源系统的去碳化；2 通过提高能源效率 减少能源需求，这需要引入新的生产工艺、技术和 更有效地使用能源，如在所有能源终端使用部门（包 括建筑、交通和工业）大幅度提高能源效率和推广 节能，以混合的低碳电力、可持续的生物燃料和氢 能取代交通、供暖和工业过程中的化石燃料等。 4 展 望 1.5℃温升目标在巴黎协定中的出现虽然有 照顾到小岛屿国家和最脆弱国家对气候变化风险关 切的一面，但也体现了全球强化减排、推进绿色低 碳发展的共识和决心。有研究认为，想要在 2100 年 前将全球增温控制在 1.5℃以下所需要采取的措施与 将其控制在 2℃以下是相似的，但是 1.5℃目标要求 立即采取全球性的减排措施。技术进步和能源效率 的快速提高是促进实现 1.5℃目标的关键。同时，实 现 1.5℃目标所需的经济、政治和资金要求也是巨大 的。尽管目前科学界还很难对 1.5℃目标提供足够的 支撑，但很多国家都已在低碳发展领域走在前列， 并先后宣布了有力度的低碳发展计划，如挪威首都 奥斯陆将从 2025 年开始完全禁止燃油汽车的销售； 丹麦将到 2035 年实现电力 100 来自可再生能源； 美国风电上网电价低至每千瓦时 2美分，已经是成 本最低的电能。中国作为一个负责任的大国，将在 全球应对气候变化和全球能源转型过程中扮演越来 越重要的角色。中国虽然已经明确了 2030 年的低碳 发展目标（包括碳排放达峰以及碳强度降低目标和 参考文献 Meinshausen M, Meinshausen N, Hare W, et al. 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Below 2℃ or 1.5℃ depends on rapid action from both Annex I and Non-Annex I countries [R/OL]. 2016 [2016-06-28]. http//climateactiontracker.org/assets/publications/briefing_papers/CAT_ Bonn_policy_update_jun2014-final_revised.pdf [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] 可再生能源发展目标，但尚未对碳排放达峰之后的 总体目标做出规划，需尽早研究制订更长远的低碳 发展目标和能源转型目标，以推进中国实现经济生 活的低碳转型和可持续发展，为实现全球温控目标 作出贡献。 温升 1.5 ℃影响与应对专栏 4 期 305 张永香，等1.5℃全球温控目标浅析 The Preliminary Interpretation on 1.5℃ Global Temperature Goal National Climate Center, China Meteorological Administration, Beijing 100081, China Abstract The Paris Agreement has set one of its targets that to pursue efforts to limit the temperature increase to 1.5℃ above pre-industrial levels in short 1.5℃ target. The studies on 1.5℃ target are limited currently. According to existing researches, the 1.5℃ target, comparing with 2℃ long-term temperature goal, probably could reduce the climate risk for the earth systems but need more stringent global mitigation efforts. Although the Parties have committed their national determined contributions NDC till 2030 2025, there is still a big gap with respect to the 1.5℃ target. Corresponding model simulations have shown that the global temperature rise by the end of the 21st century is in the range of 2.2−3.4℃ if the current NDC is fully implemented. There is still 467 Gt CO 2 left under the 2℃ scenario, 17 Gt CO 2 remaining under the 1.5℃ scenario. By 2030, the NDC- based emissions will have exceeded the target emissions of 1.5℃ . According to the current pathway, the 1.5℃ target requests not only an immediate mitigation action and other actions related to decarbonization and carbon sequestration measures, but also a negative emission before 2100. Regardless the uncertainty from scientific communities, 1.5℃ target is more than just a direction for tackling climate change, but start an important way for the future global low-carbon sustainable development. Key words climate change long-term goal; 1.5℃ target; mitigation action; low carbon development Zhang Yongxiang, Huang Lei, Zhou Botao, Xu Ying, Chao Qingchen