减缓气候变化

减缓气候变化包括限制长期气候变化幅度或速度的行动。 减缓气候变化通常涉及减少人类(人为)温室气体(GHG)排放。 还可以通过增加碳汇的容量来实现减缓,例如通过重新造林。 减缓政策可以大大降低与人为引起的全球变暖相关的风险。

根据IPCC 2014年的评估报告,“缓解是一种公共利益;气候变化是’公地悲剧’的案例。如果每个代理人(个人,机构或国家)独立行动,将无法实现有效的气候变化缓解。它本身的自私利益(参见国际合作和排放交易),表明需要采取集体行动。另一方面,一些适应行动具有私人利益的特征,因为行动的利益可能更直接地产生于个人,地区或至少在短期内承担这些活动的国家。然而,为这种适应性活动提供资金仍然是一个问题,特别是对于贫困个人和国家而言。“

减缓的例子包括通过提高能源效率来减少能源需求,通过改用低碳能源逐步淘汰化石燃料,以及从地球大气中去除二氧化碳。 例如,通过改善建筑保温。 减缓气候变化的另一种方法是气候工程。

大多数国家都是“联合国气候变化框架公约”(UNFCCC)的缔约国。 “联合国气候变化框架公约”的最终目标是将大气中的温室气体浓度稳定在一个能够防止人类对气候系统造成危害的水平。 科学分析可以提供有关气候变化影响的信息,但决定哪些影响是危险的,需要进行价值判断。

2010年,“联合国气候变化框架公约”缔约方一致认为,未来的全球变暖应限制在相对于工业化前水平低于2.0°C(3.6°F)的水平。 随着2015年巴黎协议的确认,但经过新的目标修订,“各方将做到最好”以实现升温低于1.5°C。 目前全球温室气体排放的轨迹似乎与将全球变暖限制在1.5或2°C以下不一致。 已经提出了其他缓解政策,其中一些政策比2°C的限制更为严格或适度。

温室气体浓度和稳定
经常讨论的与减缓气候变化有关的问题之一是稳定大气中的温室气体浓度。 “联合国气候变化框架公约”(UNFCCC)的最终目标是防止气候系统的“危险”人为(即人为)干扰。 正如“公约”第2条所述,这要求温室气体(GHG)浓度在大气中稳定在生态系统能够自然适应气候变化,粮食生产不受威胁,经济发展可持续发展的水平。时尚。

有许多人为温室气体。 这些包括二氧化碳(化学式:CO2),甲烷(CH
4),一氧化二氮(N
2O)和一组称为卤烃的气体。 另一种温室气体水蒸气也是人类活动的间接结果。 稳定这些气体的大气浓度所需的减排量各不相同。 二氧化碳是人为温室气体中最重要的一种(见辐射强迫)。

稳定二氧化碳排放和稳定大气中二氧化碳浓度之间存在差异。 稳定当前水平的二氧化碳排放不会导致大气中二氧化碳浓度的稳定。 事实上,在目前的水平上稳定排放将导致二氧化碳的大气浓度在21世纪及以后继续上升(见下图)。

其原因在于人类活动正在向大气中添加二氧化碳的速度比自然过程中的二氧化碳更快(参见地球大气中的二氧化碳,以获得完整的解释)。 这类似于进入浴缸的水流。 只要水龙头将水(类似于二氧化碳的排放)流入水桶中的速度快于通过水龙头排出的水(从大气中自然排出二氧化碳),那么水桶中的水位(类似于大气中的二氧化碳浓度)将继续上升。

根据一些研究,稳定大气中的二氧化碳浓度需要将人为二氧化碳排放量相对于峰值排放水平降低80%。 排放量减少80%将使二氧化碳浓度稳定一个世纪,但除此之外还需要更大幅度的减排。 其他研究发现,在为90亿人口的粮食生产排放空间并使全球气温上升至2°C以下之后,能源生产和运输产生的排放量将在发达国家几乎立即达到峰值,而在。 每年10%,直到2030年左右达到零排放。在发展中国家,能源和运输排放必须在2025年达到峰值,然后同样下降。

稳定人类排放的其他温室气体的大气浓度也取决于其排放物加入大气的速度,以及温室气体排放的速度。 这些气体的稳定化将在后面关于非CO2温室气体的部分中描述。

2018年,一个国际科学家团队发表研究报告说,巴黎协议目前的缓解政策不足以将温度上升限制在2度。 他们表示,即使目前的所有承诺都已完成,但几十年内温度上升的可能性仍有4.5度。 为了防止这种情况,有必要恢复天然碳汇,二氧化碳清除,社会变化和价值观。

预测
对未来温室气体排放的预测很不确定。 在缺乏缓解气候变化的政策的情况下,温室气体排放量在21世纪可能会大幅增加。

许多评估都考虑了如何稳定大气温室气体浓度。 所需的稳定水平越低,全球温室气体排放必须越早达到峰值并下降。 如果没有重大的政策变化,温室气体浓度不可能在本世纪稳定下来。

方法和手段
评估通常表明,使用低碳技术组合可以减少温室气体排放。 大多数提案的核心是通过减少能源浪费和转用低碳能源来减少温室气体(GHG)排放。 由于降低电力部门温室气体排放的成本似乎低于其他部门,例如运输部门,电力部门可以在经济有效的气候政策下实现最大比例的碳减排。

“经济工具可用于制定气候变化减缓政策。” “虽然经济学和社会福利分析的局限性,包括成本效益分析,已被广泛记录,但经济学仍然提供了有用的工具,用于评估采取或不采取行动减缓气候变化以及适应气候变化的利弊。在实现相互竞争的社会目标方面,了解这些利弊可以帮助制定减缓气候变化的政策决策,并可以影响各国,各机构和个人采取的行动。“

其他经常讨论的方法包括效率,公共交通,提高汽车的燃油经济性(包括使用电动混合动力车),通过低碳电力充电插电式混合动力车和电动车,进行个别改变以及改变商业惯例。 许多化石燃料驱动的车辆可以转换为使用电力,美国有可能使用隔夜充电为73%的轻型车辆(LDV)供电。 电动汽车的美国平均二氧化碳排放量为每英里180克,而汽油车为每英里430克。 排放将远离街道,他们对人类健康产生了很大的影响。为满足未来的运输负荷而增加的电力使用主要是基于化石燃料的“,主要是天然气,其次是煤炭,但可能也可通过核,潮汐,水电和其他来源来满足。

一系列能源技术可能有助于减缓气候变化。 其中包括核电和可再生能源,如生物质能,水电能,风能,太阳能,地热能,海洋能等; 使用碳汇,碳捕获和储存。 例如,普林斯顿的Pacala和Socolow已经提出了一项15项计划,即使用当今的技术作为一种全球变暖游戏,每年减少10亿公吨的二氧化碳排放量,或者在50年期间减少250亿吨。

另一个考虑因素是未来的社会经济发展如何进行。 发展选择(或“途径”)可能导致温室气体排放的差异。 政治和社会态度可能会影响实施有效减少排放政策的难易程度。

需求侧管理

生活方式和行为
IPCC第五次评估报告强调,行为,生活方式和文化变革在某些部门具有很高的缓解潜力,特别是在补充技术和结构变化时:20一般而言,较高的消费生活方式对环境的影响更大。 一些科学研究表明,当人们,特别是那些生活在发达国家但更普遍包括所有国家的人们希望减少碳足迹时,他们可以采取四项关键的“高影响”行动:

1.没有额外的孩子(每年减少58.6吨二氧化碳当量减排量)
2.无车生活(2.4吨二氧化碳)
3.避免一次往返跨大西洋航班(1.6公吨)
4.吃基于植物的饮食(0.8吨)

这些似乎与人们对“绿化”生活方式的流行建议有很大不同,后者似乎主要属于“低影响”类别:用混合动力车替代典型的汽车(0.52吨); 用冷水洗涤衣物(0.25吨); 回收(0.21吨); 升级灯泡(0.10吨); 研究人员发现,减少一个人的碳足迹的公共话语绝大多数集中在低影响行为上,并且在主流媒体,政府出版物,K-12学校教科书等中几乎不存在提及高影响行为的内容。 。

研究人员补充说:“我们推荐的高效作用比许多更常见的选择更有效(例如,吃基于植物的饮食可以比升级灯泡节省8倍的排放量)。 更重要的是,选择减少一个孩子的美国家庭将提供与684名选择在其余生中采用全面回收的青少年相同的减排水平。“

饮食变化
总体而言,食品占消费温室气体排放的最大份额,占全球碳足迹的近20%,其次是住房,流动性,服务,制成品和建筑。 贫穷国家的食品和服务更为重要,而富裕国家的流动性和制成品更为重要。:2011年对英国人的现实生活饮食的研究估计其温室气体贡献(CO2eq)为:7.19千克/高级肉食者的日子,素食者为3.81千克/天,素食者为2.89千克/天。 素食的广泛采用可以在2050年之前将与食品有关的温室气体排放量减少63%。中国在2016年引入了新的膳食指南,旨在减少50%的肉类消费,从而到2030年减少10亿吨的温室气体排放。 2016年的一项研究得出结论,对肉类和牛奶征税可同时减少温室气体排放和更健康的饮食。 该研究分析了40%的牛肉和20%的牛奶附加费,并表明最佳计划将每年减少10亿吨的排放量。

能源效率和节约
有效的能源使用,有时简称为“能源效率”,是努力减少提供产品和服务所需能源的目标。 例如,使住宅隔热允许建筑物使用较少的加热和冷却能量来实现并保持舒适的温度。 与使用传统白炽灯泡相比,安装LED照明,荧光灯或天然天窗可以减少达到相同照度所需的能量。 紧凑型荧光灯仅使用33%的能量,并且可以比白炽灯长6到10倍。 LED灯仅使用白炽灯所需能量的约10%。

事实证明,能源效率是建立经济的一种具有成本效益的战略,而不必增加能源消耗。 例如,加利福尼亚州在20世纪70年代中期开始实施能效措施,包括制定具有严格效率要求的代码和设备标准。 在接下来的几年中,加利福尼亚州的人均能源消耗基本保持不变,而美国的全国消费量翻了一番。 作为其战略的一部分,加利福尼亚州实施了新能源的“装载订单”,将能源放在首位,将可再生电力供应放在第二位,以及新的化石燃料发电厂。

节能比能源效率更广泛,因为它包括使用更少的能源来实现更少的能源需求服务,例如通过行为改变,以及包含能源效率。 在没有提高效率的情况下进行保护的例子包括冬季减少房间供暖,少开车,或在光线不太明亮的房间工作。 与其他定义一样,有效能源使用和节能之间的界限可能是模糊的,但两者在环境和经济方面都很重要。 当行动针对化石燃料的节约时尤其如此。

减少能源使用被视为减少温室气体排放问题的关键解决方案。 根据国际能源署的报告,提高建筑物,工业流程和运输的能源效率可以在2050年将世界能源需求减少三分之一,并有助于控制全球温室气体排放。

需求侧切换源
需求侧的燃料切换是指改变用于满足能源服务需求的燃料类型。 为了实现深度脱碳目标,如加利福尼亚和欧盟正在讨论的2050年目标减少80%,需要进行许多初级能源变更。 单靠能源效率可能不足以实现这些目标,在需求方面使用的转换燃料将有助于降低碳排放。 需要逐步减少用于建筑物中的空间和水加热的煤,石油和最终天然气。 对于相同的热量,燃烧天然气产生的二氧化碳比燃烧煤少约45%。 有多种方式可以实现这一点,不同的策略可能在不同的地方有意义。 虽然燃气炉的系统效率可能高于天然气发电厂和电热的组合,但是相同的天然气发电厂和电热泵的组合具有较低的每单位热量排放,除了最冷的气候。 这是可能的,因为热泵的性能系数非常高。

在本世纪初,70%的电力都是由化石燃料产生的,而且由于无碳源最终构成了发电混合物的一半,用电炉替代燃气或油炉和热水器将具有气候效益。 在挪威,巴西和魁北克等拥有丰富水电,电热和热水的地区很常见。

将需求方从化石燃料转换为供暖用电的经济性将取决于燃料与电力的价格以及设备的相对价格。 2014年环境影响评估年度能源展望表明,国内天然气价格的上涨速度将快于电价,这将在未来几十年内促进电气化。 电气加热负载还可以提供可以参与需求响应的灵活资源。 由于恒温控制的负载具有固有的能量存储,因此加热的电气化可以提供将可变的可再生资源集成到电网中的宝贵资源。

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电气化的替代方案包括通过向天然气,沼气或其他碳中性燃料供电的管道气体脱碳。 能源+环境经济学2015年的一项研究表明,对于管道燃气,电气化和能源效率进行脱碳的混合方法可以实现碳减排目标,其成本与南加州的电气化和能源效率相似。

需求方网格管理
扩大间歇性电源(例如风力发电)会产生平衡电网波动的日益严重的问题。 一些计划包括建造抽水蓄能或大陆超级电网,耗资数十亿美元。 然而,有多种方式可以影响消费者的电力需求的大小和时间,而不是建立更多的电力。 设计降低对较小电网的需求比具有间歇性,电源故障和峰值需求的额外发电和传输更有效和经济。 拥有这些能力是智能电网的主要目标之一。

使用时间计量是激励用户减少其峰值负载消耗的常用方法。 例如,在高峰期过后晚上运行洗碗机和洗衣房,可以降低电费。

当在电网上感测到应力时,动态需求计划使设备被动关闭。 这种方法可以很好地与恒温器一起工作,当电网上的电量下降很少时,自动选择低功率温度设置以减少电网上的负载。 例如,当云穿过太阳能装置时,数百万台冰箱减少了它们的消耗。 消费者需要使用智能电表才能使公用事业计算积分。

需求响应设备可以从网格接收各种消息。 该消息可以是使用类似于动态需求的低功率模式的请求,在电网突然故障期间完全关闭,或者关于电力的当前和预期价格的通知。 这将允许电动汽车以最便宜的速率充电,而与一天中的时间无关。 车辆到电网的建议是使用汽车的电池或燃料电池暂时供电。

按部门划分

运输
交通排放约占全球排放量的1/4,在发达国家尤其是北美和澳大利亚的影响方面更为重要。 许多像美国和加拿大这样的国家的公民经常驾驶私人汽车,他们看到的气候变化影响的一半以上来自汽车产生的排放。 公共汽车,轻轨(地铁,地铁等)和长途铁路等大众运输方式是乘客机动化运输最节能的方式,能够在很多情况下使用超过二十倍以上每人的能量 – 距离比个人汽车。 现代节能技术,如插电式混合动力电动汽车和碳中性合成汽油和喷气燃料,也可以帮助减少石油消耗,土地使用变化和二氧化碳排放。 利用铁路运输,尤其是电动铁路,在效率低得多的空运和卡车运输中,大大减少了排放。 通过在运输中使用电动火车和汽车,有机会以低碳电力运行它们,产生的排放量更少。

城市规划
有效的城市规划旨在减少蔓延,旨在减少车辆行驶里程(VMT),减少交通排放。 个人汽车在移动乘客方面效率极低,而公共交通和自行车的效率要高出许多倍(这是人类最简单的交通方式,行走方式)。 所有这些都受到城市/社区规划的鼓励,是减少温室气体排放的有效方法。 1982年至1997年间,美国城市发展所消耗的土地数量增加了47%,而该国人口仅增长了17%。 低效的土地使用开发实践增加了基础设施成本以及运输,社区服务和建筑物所需的能源数量。

与此同时,越来越多的公民和政府官员开始倡导更明智的土地使用规划方法。 这些智能增长实践包括紧凑的社区发展,多种交通选择,混合土地使用以及保护绿地的实践。 这些计划提供环境,经济和生活质量的好处; 它们还有助于减少能源使用和温室气体排放。

新城市主义和公交导向发展等方法旨在减少旅行距离,特别是私人车辆,鼓励公共交通,使步行和骑自行车更具吸引力。 这是通过“中密度”,混合用途规划和城镇中心和交通节点步行距离内的住房集中来实现的。

更智能的增长土地使用政策对能源消费行为有直接和间接的影响。 例如,通过更紧凑和混合使用的土地开发模式,可以显着减少运输能源使用,石油燃料的头号用户,而这又可以通过更多种类的非汽车运输选择来实现。

建筑设计
住房排放量很大,政府支持的能源效率计划可以带来改变。

对于美国的高等教育机构,温室气体排放主要取决于建筑物的总面积,其次取决于气候。 如果不考虑气候,校园能源消耗的年度温室气体排放量和购买的电力可以用公式估算,E = aSb,其中a = 0.001621公吨二氧化碳当量/平方英尺或0.0241公吨二氧化碳当量/平方米,b = 1.1354。

新建筑可以使用被动式太阳能建筑设计,低能耗建筑或零能耗建筑技术,使用可再生热源建造。 通过使用隔热,高效电器(特别是热水加热器和熔炉),双层或三层玻璃充气窗户,外部窗帘以及建筑物定位和选址,可以提高现有建筑的效率。 可再生热源如浅层地热和被动太阳能减少了排放的温室气体量。 除了设计更节能的建筑物之外,还可以通过在城市区域的开发中使用浅色,更具反射性的材料来设计更节能的建筑物(例如,通过将屋顶涂成白色)并种植树木。 这节省了能源,因为它可以冷却建筑物并减少城市热岛效应,从而减少空调的使用。

农业
根据美国环保署的说法,农业土壤管理实践可能导致生成和排放一氧化二氮(N2O),这是一种主要的温室气体和空气污染物。 可以促成N的活动
2O排放包括肥料使用,灌溉和耕作。 土壤管理占农业部门排放量的一半以上。 通过甲烷排放,牛牲畜占排放量的三分之一。 粪便管理和水稻种植也会产生气体排放。

显着增强土壤碳固存的方法包括免耕种植,残留覆盖,覆盖种植和轮作,这些方法在有机农业中的应用比传统农业更广泛。 由于目前只有5%的美国农田使用免耕和残留覆盖,因此碳封存的潜力很大。

2015年的一项研究发现,农业可以消耗土壤碳,使土壤无法维持生命; 然而,该研究还表明,保护性耕作可以保护土壤中的碳,并随着时间的推移修复损害。

覆盖作物的耕作方式被白宫公认为气候智能型农业。

在欧洲,目前0-30厘米的农业土壤SOC储量估计为17.63 Gt。 在随后的一项研究中,作者估算了减少土壤有机碳的最佳管理方法:耕地转化为草地(反之亦然),秸秆还田,减少耕作,秸秆还田,减少耕作,种植系统和覆盖作物。

社会控制
正在研究的另一种方法是通过引入可交易的“个人碳信用额”使碳成为新的货币。 这个想法将鼓励和激励个人通过他们的生活方式减少他们的“碳足迹”。 每位公民都将获得免费的年度碳排放配额,可用于旅行,购买食品和开展业务。 有人建议,通过使用这个概念,它实际上可以解决两个问题; 污染和贫困,老年养老金领取者实际上会因为他们的飞行频率较低而变得更好,所以他们可以在年底兑现配额以支付取暖费等等。

人口
各种组织将人口控制作为减轻全球变暖的手段。 拟议的措施包括改善获得计划生育和生殖保健和信息的机会,减少本地政治,关于人口持续增长的后果的公共教育,以及改善妇女获得教育和经济机会的机会。

一些国家在考虑任何此类努力方面存在某些禁忌,阻碍了人口控制的努力。 此外,各种宗教都不鼓励或禁止某些或所有形式的节育措施。

人口规模对不同国家的全球变暖的人均影响不同,因为人均温室气体的人均产量因国家而异。

成本和收益

成本
“斯特恩报告”建议到2050年将大气中温室气体排放浓度稳定在最高550ppm CO2e。“评论”估计这意味着将温室气体排放总量减少到2007年的四分之三。 该评估进一步估计,这些削减的成本将在世界GDP的-1.0至+ 3.5%(即GWP)的范围内,平均估计约为1%。 斯特恩此后将其估算修改为全球升温潜能值的2%。 相比之下,2010年购买力平价的世界总产值(GWP)估计为74.5万亿美元,因此2%约为1.5万亿美元。 “评论”强调,这些成本取决于低碳技术成本的稳步下降。 减排成本也将根据减排的方式和时间而有所不同:早期,精心策划的行动将最大限度地降低成本。

估算减排成本的一种方法是考虑潜在技术和产出变化的可能成本。 政策制定者可以比较不同方法的边际减排成本,以评估可能的减排成本和数量。 各种措施的边际减排成本因国家,部门和时间而异。

优点
Yohe等人。 (2007)评估了关于可持续性和气候变化的文献。 他们高度自信地表示,到2050年,将温室气体(GHG)排放量限制在550 ppm的努力将大大有利于发展中国家。 当与增强的适应相结合时,这被认为是特别的情况。 然而,到2100年,人们仍然认为全球变暖可能会产生重大影响。 即使采取积极的缓解措施并显着增强适应能力,也可以判断这种情况。

分享
缓解的一个方面是如何分享缓解政策的成本和收益。 关于如何分担这些成本和收益,没有科学共识(Toth et al。,2001)。 就缓解政策而言,“联合国气候变化框架公约”的最终目标是将大气中温室气体的浓度稳定在一个能够防止“危险”气候变化的水平(Rogner等,2007)。

温室气体排放是财富的重要相关因素,至少目前是如此(Banuri等,1996,第91-92页)。 以人均收入(即人均收入)衡量的财富在不同国家之间差异很大。 涉及温室气体排放的穷人的活动往往与基本需求相关,例如加热以保持温暖。 在富裕国家,排放往往与汽车,集中供热等相关联。因此,减少排放的影响可能会根据财富对人类福利产生不同的影响。

分配减排成本
关于如何分配减排责任的问题有不同的建议(Banuri等,1996,第103-105页):

平等主义:这个系统将问题解释为每个人对全球资源享有平等权利的问题,即污染大气层。
基本需求:根据最低消费水平定义,该系统将根据基本需求分配排放。 高于基本需求的消费将要求各国购买更多的排放权。 从这个角度来看,发展中国家在排放控制制度下至少应该像在政权之外一样好。
比例和污染者付费原则:比例性反映了亚里士多德的古老原则,即人们应该按照他们所投入的比例获得,并按比例支付他们所造成的损害。 这与“污染者付费原则”有潜在关系,可以通过多种方式解释:
历史责任:这表明排放权的分配应基于过去排放的模式。目前大气中三分之二的温室气体存量是由于发达国家过去的行为(Goldemberg等,1996,第29页)。
可比较的负担和支付能力:通过这种方法,各国可以根据可比较的负担及其承担减少成本的能力来减少排放评估负担的方法包括人均人民币的货币成本,以及其他更复杂的措施,如联合国开发计划署的人类发展指数。
支付意愿:通过这种方法,各国根据其支付能力以及减少排放所带来的收益来减少排放量。
碳继承:我们继承了过去排放的(技术)利益的概念,那些从中受益最多的人应该付出最多的代价。将建议税能源作为技术发展的代表能源税不是为历史排放分配责任,而是回报这些技术带来的好处。

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