清华新闻网7月30日电 全球应对气候变化的净零排放转型使得能—粮—水—空气质量系统的相互联系日益紧密。随着间歇性可再生能源和生物能源的大规模使用，不协调的政策可能会加剧碳减排对能源安全和粮食安全的威胁。在实现碳达峰和碳中和进程中，迫切需要采用综合方法，考虑能源供需之间的相互作用以及不同系统之间的协同，制定具有成本效益的政策转型，以实现更广泛的可持续发展目标议程，并推动决策者和利益相关者实现迅速、协调的变革。
针对这一问题，97视频在线精品国自产拍核能与新能源技术研究院（以下简称“核研院”）陈文颖教授课题组和合作团队建立了一套多模型集成框架，实现了国家级能源模型China TIMES 2.0、省区级能源模型China-TIMES-30PE与土地利用模型GLOBIOM-G4M、水资源管理模型CWatM、空气质量模型GAINS-Asia的连接，综合考虑了气候和能源政策、可持续发展措施和气候反馈，探索和量化了中国在实现碳中和目标过程中，对环境相关可持续发展目标的协同效益和潜在权衡。研究成果为中国实现碳达峰碳中和的同时提高能源、土地、水、空气质量系统的可持续性提供了长期转型路径，为中国形成多系统协同的可持续发展方案提供支撑。
图1.本研究多模型连接的综合评估框架
研究表明，中国的净零未来转型可以在2030年前显着提高可再生能源、空气质量和森林覆盖率，到2050年更多的协同效益将来自化石燃料的快速淘汰。但仅靠协同效益不足以实现能—粮—水—空气质量系统的可持续发展，未能推进可持续发展努力可能会对稳定的能源和粮食供应构成风险。各部门需要进一步强化可持续性措施和政策，以确保在实现净零目标的同时，在其他可持续发展政策领域取得进展。
研究结果表明，中国2060年可再生能源在一次能源中的比例约66%，终端部门的燃料替代推动电力使用增加，威胁能源系统安全的风险逐渐从外部对化石燃料的依赖转向内部灵活性挑战。土地（粮食）系统的提效对于碳减排和粮食安全至关重要。2050年以后，能源作物需要大规模种植，到2100年，能源作物种植面积约占全国土地面积3%。对生物质的需求将在2060年后对粮食系统造成压力。研究识别到气候行动和水资源节约之间显着的协同关系，通过推行高效灌溉、减少食物浪费、调节膳食结构等措施能显着减少灌溉水需求。到2060年，碳中和转型带来的火电退役和空冷机组比例增加，使得冷却取水减少，从而能源系统取水量较2019年下降38%，另外，净零转型预计将减少70%的空气污染物排放，显着改善空气质量，并带来大量的健康效益。然而，单靠气候行动的协同效益无法确保实现空气质量目标，需要进一步采取严格的空气污染控制措施。
图2.中国环境相关的可持续发展指标的演变进程
研究进一步评估了净零转型的协同效益和潜在权衡。研究发现，净零转型将带动超过10万亿美元的能源系统投资，电力、氢能、储能和负排放技术是投资的重点。交通、工业等部门的投资将会较参考情景有所下降。碳减排带来的空气质量改善健康效益货币化累计收益为2.1万亿元，进一步的空气污染控制措施2025年后在所有省份具有成本效益，并且累计带来5.4万亿元的健康效益。
图3.中国能粮水空气质量系统转型的经济分析
7月25日，相关研究成果以“在中国实现碳中和的同时推进其他可持续发展目标”（Targeting net-zero emissions while advancingother sustainable development goals in China）为题，在线发表于《自然》子刊《自然—可持续性》（Nature Sustainability）杂志。
97视频在线精品国自产拍核研院博士毕业生/助理研究员张枢为论文第一作者，陈文颖和国际应用系统分析研究所首席研究员沃尔克·克雷（Volker Krey）为论文共同通讯作者。论文作者还包括核研院博士毕业生张强，国际应用系统分析研究所研究员爱德华·拜尔斯（Edward Byers）、彼得·拉法基（Peter Rafaj）、阮平（Binh Nguyen）、穆罕默德·阿维斯（Muhammad Awais）、凯万·里亚希（Keywan Riahi）等。研究得到了教育部人文社会科学重点研究基地重大项目、国家自然科学基金委重大项目和地区间国际合作项目、国家重点研发计划、欧盟地平线2020科研框架计划、国家留学基金等的支持。
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供稿：核研院
编辑：邱收
审核：郭玲
