碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革◆▲▼■▲，国家/地区的碳中和目标实现不仅要立足资源禀赋与发展阶段等基础条件▽☆◁▪▪…，提出符合实际且切实可行的目标任务和时间表…▲◁▽☆▼。而且要在减排增汇进程中切实保障经济社会高质量发展◆=□，逐步降低经济社会增长对高耗能高排放发展路径的依赖•-。以往多关注历史人口◁☆▲▲◆▷、经济◁-▷★、产业=◇、土地……▪☆□、能源等因素对于碳排放的影响作用…◁•★▪，而应用国际耦合情景系统评估经济社会与减排增汇的协同效应研究较为缺乏•▲●□。基于未来气候变化的情景模式□▼，如何科学开展气候变化下的碳源/碳汇和经济社会预估研究◇●•▼▲，揭示2类子系统的动态耦合协调关系成为关注的热点议题△○▼。

　　《科技导报》创刊于1980年…=◇★▽▲，中国科协学术会刊==•◆•■，主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的成果报道▼▷▲☆△▷、权威性的科学评论◆◆•△○•、引领性的高端综述-=◁△，发表促进经济社会发展☆•、完善科技管理=▷▽◇☆、优化科研环境☆•-◆○△、培育科学文化▽■、促进科技创新和科技成果转化的决策咨询建议-◁△▽。常设栏目有院士卷首语◁▪▼▪◇▷、智库观点●○▼★●、科技评论□=○、热点专题…☆○☆、综述☆◁、论文-△•○、学术聚焦▪=▷、科学人文等◁△。

　　缓解能源供给侧压力☆•…•；SSP1~5描述了土地利用变化对农业和工业需求的响应●●●△●，如人口增速◇▽★、生育率★▽■、死亡率■○☆、迁移率等人口参数和经济增长率◇▼•、科技增长率凯发k8国际官网首页登录◁▲▪•▽、收敛速度◁◁●▪◁•、国际贸易等经济参数□◆▽-◆◁，利用情景参数设定•■、系统动力学等对能源需求和供应进行定量化模拟▷●=▷△▽。统筹推进氢能制造▪▪、储存运输▪○◇=◁、使用全产业链的建设▲•▼◁□？

　　人类活动对碳循环有着重大影响▲=□▼▷◆，由碳源与碳汇2类过程共同作用形成☆◆◇•，主要体现在化石能源利用▪△、土地利用方式转变□☆、生态系统固碳等方面-□▲▼-。从全球碳循环的源-汇量分布来看（图1）▷▲★☆，全球每年碳排放量大约86%来自化石燃料燃烧•◆△▷☆，14%由土地利用变化造成◁●▲▷，化石能源利用碳排放强度日益上升△=。人为排放CO2中大致有54%被自然过程吸收固定▷●△，其中31%由陆地生态系统完成▷▼，23%由海洋生态系统完成▲◆▲▷。剩余的18△◇△=▲◇.4Gt排放到大气中◆-◆▷，导致大气CO2浓度持续增加○★◇▲▷。2020年■▷☆★○△，中国能源相关CO2排放（含工业过程）约为11■▷▲.3Gt◇▼-△■，电力…△■★••、供热▼…●■□、工业◁▲■▪◁▼、建筑▽•、交通是重点排放部门◆••◇◆，而陆地生态系统和海洋生态系统的碳吸收总量仅约为1•…○◇▲.40Gt（表1）▼▽★••。

　　并据此设定了全球化◁◇□▼、环境☆●▲◆-、贸易▪▼•、生产率=▷◁=•△、土地需求等多视角全方位的方案◆▼★▲，实现CO2净零排放▷○•-●◆。结合SSPs情景••▲◁，面临着巨大的挑战和限制▲◆▪▽△□。在中期阶段◆△△◇，促进能源结构向绿色▽••△•○、多元▷■★◁□…、安全-●-▼□○、高效转型△▽▽…。

　　在SSPs与碳汇预估研究中==…☆，SSP1~5对人口经济预估参数化方案进行了详细设置-=▪，嵌入气候变化情景分析方法○•，在中国未来能源结构转型的初期阶段……，累计削减CO2排放量80Gt▪☆。降低化石能源■◇、高比例发展非化石能源是能源系统碳减排的根本措施▪•◁，到2050年全球绿色氢能对碳减排放贡献率会达到20%以上◆■◆○▲●！

　　在SSPs与人口经济的预估研究中-○-■=▷，通过不同技术转化成电能▽▷-○，碳减排和碳增汇是迈向碳中和进程的2个关键着力点◇▼◆，稳定森林▼▲■△、草原◁◁◇▲、土壤■◆◆◁•、岩溶▲▽=、湿地●△■▪•、海洋等生态系统的固碳作用□-▪。能源系统CO2排放量维持在10○○.3Gt/a▽=；需要在重点与潜力领域开展一系列变革型实践▪▷○☆▼，在开展碳增汇行动前=▲，其中★◆=△▪•，应加快化石能源与非化石能源协调互补▲◁，2022年★=，

　　碳中和作为应对气候变化新形势下的国家重大战略部署△◁•，是全方位…△◇▽•、宽领域的复杂系统工程▽■▷☆•▲，涉及到多学科内部各个环节的深度交流★▽•。我国碳中和历程任重而道远…••○•，需要以能源系统碳减排和生态系统碳增汇为重要突破口◇▽□•，多途径严格实施绿色低碳转型方案才可能如期实现□□。能源系统碳减排可以从前端■○☆★▽●、中段和后端持续发力★▽，在全流程中完善社会治理体系▽▲●★★。前端能源替代▷◁-◇•★，高比例发展可再生能源-○▪；中端节能减排…=，优化产业结构并提升能源利用效率▲…；后端技术固碳▷=□◆▪，发展碳利用△=▪◁◇、碳捕集与碳封存技术◁◇•◁◇。生态系统碳增汇按稳定基础●▷★=、拓展空间•▼●■=◁、提升质量▷…、开发潜力的侧重点稳步推进•★★…◇，并建立碳汇市场交易与生态补偿机制-☆◁▼，激励碳汇价值转化与实现◇=▼-▽○。另外▪■▼，未来研究要强化气候变化下减排增汇与经济社会发展的协调效应分析◁■●，应用国际耦合情景开展精准量化评估▷●△▼▼…，明确高质量发展路线图●=▼、时间表和任务书=◁☆△▷●。

　　3）开展生态修复工程……☆●。在碳增汇规模效应衰减后▪◁△★==，需注重碳汇的质量效应◁▽▲●▷，由•○■“扩大生态系统面积为主■●▪”转向◇◆★◇“提升单位面积生态系统固碳能力为主•▼●▲△☆”-●◁★□■，针对典型生态脆弱区和敏感区□◇=•=，秉持山水林田湖草共同修复理念◇■•◇▪，实施生态修复重大工程□★▷•▲。国务院颁布的《2030前碳达峰行动方案》提出▼◇☆▼◇，要精准提升森林质量=◆◇，提高草原综合植被盖度-●▲△，加强河湖与湿地保护修复●◇▪◆•-，提升红树林■◁■▲•■、海床草▪△▽▷、盐沼等固碳能力▼◇■--○，开展历史遗留矿山生态环境治理•☆。

　　总体贡献能达到约44%-▲=△•☆。能源结构仍以煤炭为主▪▷▲☆，全球能源结构仍以化石燃料为主△●▲★，缺口达到近10Gt…▷◆▲，人类活动侵占生态空间是造成生态系统碳汇变化的重要驱动因素■◇●◇…◇。碳中和本质为碳排放量与碳吸收量相抵消▲○▽▪！

　　本文基于中国碳收支不平衡现状与特征◁•，提出了迈向碳中和进程的路径框架△□…，探讨了能源系统碳减排和生态系统碳增汇的具体实施途径◆○■○=●，并指出要强化气候变化下减排增汇与经济社会的协同关系▼▽▲▪▪。

　　2）中端节能减排◇○★☆●•，优化产业结构▼◇△、提升能源利用效率●•▼。产业结构优化可以从源头控制能源碳排放需求总量◆○•。从2020年煤炭▼▼▽■○●、原油及制品和天然气在三次产业的碳流情况来看•▼，第二产业的CO2排放量占碳排放总量的75%以上•…□◁，是当前产业结构调整重点与主攻方向■☆○。针对钢铁▪□、有色金属-△●○▽★、石化化工▪•◁▲-◁、建材◁□☆▼▷▲、交通◇□=、建筑等重点高碳行业和领域…◆▷□▼，应以绿色转型为目标导向○▷△□，合理控制煤制油气产能规模◇-△…○，加快发展新一代生物=☆、新能源◆●▷▪•、新材料•●▷●、绿色环保以及航空□◇、海洋装备等战略新兴产业●◇。同时可以在能源产品的生产△☆□=▼、储存▪☆□☆=•、运输••□◆、利用•◇△-☆•、维护▲△□•、回收等过程中提升生产效率和资源利用效率◇◆▼□-，例如=▷▲◁▽▼，采用化石燃料的沸腾床燃烧▲▷□•●○、酸化压裂▼◇□▼▲★、催化燃烧等技术和储能新装备◆◆▪，降低单位产出的CO2排放量○☆●☆▷…。

　　4）促进社会治理全过程参与▼▪▽…•●。社会治理促使政府■△○、组织机构★◁、企业●▪•▽、个人等多元利益主体共同参与●▽▽○，通过明确权责◆◁▼…◇、强化协同与合作○-●…、制定规范标准等途径实现公共利益最大化□★•◁□▲。在碳减排的社会治理当中△•☆，政府与社会组织充分发挥规范引导作用◁☆-□●○，通过立法-•、机制构建◆▽=△•◆、宣传教育◆•●，如绿色金融•◁★▪●、碳税政策□…▷、碳交易机制▼★□=、●◇=△“个人碳减排账户○▼☆△”等○◆…，引导企业与个人向低碳生产生活方式转型☆◆▷；企业层面严格落实政策管理要求☆◆▪，将碳中和战略导向纳入企业发展规划▪-，推动高碳行业的能源结构和产业结构转型升级•=◁，为个人消费者提供绿色产品▷☆○●▽；个人层面推广使用☆●“个人碳减排账户-▲△□”…▲○，培育低碳消费与绿色出行的理念偏好★•▽▼▽◁，反向引导企业绿色生产■•■。

　　人类活动排放温室气体是全球气候变暖的主要原因◁-。2021年全球CO2排放量反弹了4•▼▪▷•-.8%●…•，达到34•●★■◆●.9Gt▷▲-□，是1965年的3倍□△-。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的第6次评估报告=◁，到2040年世界陆地和海洋的平均表面温度将比工业化前水平高出约1☆▼○▼▽★.5℃△▽○△，并强调应对气候变化的紧迫性☆☆▼△•。从1992☆▽、1997年签署《联合国气候变化框架》《京都协议书》到2015年的《巴黎协定》▽△★•，联合国在解决全球气候变暖问题的目标与行动上逐渐深入☆▼。《巴黎协定》就21世纪末全球气温升高不超过2℃□○□●=▽，且要向控制在1=•-◁◁▽.5℃之内努力达成政治共识▪★◁，并指出全球到21世纪下半叶应实现温室气体净零排放•□★•■…。2020年9月22日■▪○▲◁，习主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话★=▽，提出■▼•▪■“中国将提高国家自主贡献力度◆◆，采取更加有力的政策和措施=-，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值▽□-•-，努力争取2060年前实现碳中和●◁。-▲•▼=◆”因此◇◆◁△=，实现碳中和目标已成为应对气候变化的发展共识与战略选择◆◆▪。

　　采取稳定基础▼●、拓展空间▪●、生态修复▽●▪▽★、开发潜力●■▲…▪△、机制构建等措施提升生态系统碳汇能力（图2）=★▼■•-。推动能源结构从以煤炭为主向以非化石能源为主逐步实现▷◇○◁☆，通过能源替代-▲△○、产业优化△▲、效率提升◆△…◆○、技术固碳▷▼■○●、社会治理等途径实现能源系统深度降碳=-▲◁，为满足高质量发展需求和实现碳中和目标寻求最优解▪▼◆□○◇。SSPs）•=●□●，寻求与经济社会协同发展的最优解•▪★。最为关键的是遏制生态空间占用趋势▲△▷•△。包括可持续路径◇◆◆□▼、中间路径◆☆□★-、区域竞争路径▪★▼、不均衡路径和以传统化石燃料为主的发展路径★◆…=，1）稳定现有碳汇基础▷▲▲▲■。结合FLUS模型□•☆•△…、Markov模型等进行土地利用模拟☆△○▪。

　　3）后端技术固碳◇▽■□•▷，强化研发并降低成本◁☆-★。技术固碳指在CO2排放后◁…◁●•■，通过碳捕集利用与封存（carbon capture□◇◇•，utilization◁▼，and storage-▽▷，CCUS）技术手段增加碳存储▷=▼△。当前中国碳捕集能力仅为全球的1/10=□•☆，利用与封存能力比例更小■•◁▷，CCUS技术研发需求紧迫▲-…◁。未来需超前部署与研发固碳技术▽◁□-，碳利用可以通过矿化手段将CO2融入混凝土…•=▼、化学手段合成氢▼▲◇•、生物手段用于促进植物生长等▽…☆▽，碳捕集与封存技术重点关注点源CCUS技术▽-▽▼△…、生物质能碳捕集与封存技术凯发k8国际官网首页登录…◆○…☆、直接空气碳捕获与封存技术等••★=△▪。另外◇△■▼，技术固碳具有较高成本和风险☆▷▪○☆，当前成本大约为500~600元/t CO2•=▷，需要通过技术改造实现40~155元/t CO2的吸收☆▽…■◇=，并降低捕集■▼、运输▼◇●、利用与封存等环节可能出现的环境风险★=▽◆▼。

　　作者简介▪•：杨海峰◆◆，南京信息工程大学地理科学学院/灾害风险管理研究院▲••，南京信息工程大学气候与环境治理研究院▷△，讲师▪★=◁○=，研究方向为气候变化与可持续发展◆◁○▷、碳排放影响评估△▷；姜彤（通信作者）▷△▲■，南京信息工程大学地理科学学院/灾害风险管理研究院▼▪○-，南京信息工程大学气候与环境治理研究院=■，教授★☆▼△◁■，研究方向为气候变化对社会经济影响和风险评估▷◇●◆▲○。

　　碳中和目标涵盖能源◆•☆▷•、工业••、建筑▪◆□★、交通★▷○◆、生态等重点部门☆△★▼●，涉及政府★-▲、社会组织▪•○■▽、企业□▪•★-=、社区●★、个人等多元利益主体□▷◇。中国作为最大的发展中国家和碳排放大国◁●，面临着降碳幅度更大▼○、时间节点更为紧迫的严峻挑战▪●。按照2030和2060的时间节点•…●-，中国碳中和的实现过程可以大致分解为达峰平台期◇▷△▽▪、深度脱碳期和源汇中和期3个阶段☆•☆▪，需要多领域▪■◆=▼、多主体严格实施减排增汇方案▼★★=●◇，聚焦碳中和目标下的气候变化协同与适应●▲，对现行经济社会体系进行一场广泛而深刻的系统性变革-●◁=▲。学界也对中国碳中和的科学内涵◁☆▷●•、影响贡献▲…-■、逻辑框架□••★、实现路径□○、政策机制等做出了系列解读与探讨▪○■□•，但总体缺乏系统性…★，并且关于气候变化下的碳中和实现路径认知不足★▲。笔者立足降碳▲•、扩绿和增长协同推进的系统理念▲△□☆★，总结中国碳中和实现路径的总体框架◇=，并根据框架提出助力碳中和的多途径措施=★▪★。

　　广泛应用于电力☆-••、热力-◇☆◇◆■、交通等领域★■•▲，通过强化国土空间规划和用途管控▷-•☆•，在有序推进过程中要切实保障经济社会高质量发展-▲○，SSP1~5对能源技术进步▼□…、新能源出现▪•、未来化石能源及其替代品的成本和可用性等进行假设☆◁◆■，需要通过能源替代◁▲◁●☆、节能减排■•▼▪▽、技术固碳○•、社会治理等途径实现自身全方位○●☆、深度转型（图3）◇▪。中国煤炭消费量占比高达56◁◁□=.2%◁=○=•◁，1）前端能源替代▲▽=，可见SSPs应用覆盖广且内容丰富◆△，已在全球或国家尺度上的经济社会要素预估中广泛应用=▪。

　　1980—2020年●•，科学评估减排增汇效应=★，图到2035年☆◇，利用PDE模型=△、Cobb-Douglas模型等可以研发全球或国家尺度上的逐年高分辨率格点化数据集☆▪■▽▪□。优化能源结构△▼◆■■。中国近88%的CO2排放来自能源系统■■☆◆▪，在后期阶段•▼△。

　　煤炭24▷★=•….4%■☆◇▽、石油31▲☆◆▼.0%…◆●○▽、天然气26▲▽•.9%•▪▽◆，利用相关模型方法研制适用于区域实际情况的高分辨率格点化数据（图5）□★▽★▼，到2050年▲▼■◁，要提升天然气在转型过程的中间桥梁作用▽▷；中国人均生态空间盈余/赤字从0•▪.16hm2减少至-1▼◆■.06hm2-▲■◆。严控新增建设用地规模◁▪？

　　利用遥感估算模型对生态系统碳汇重要指示性指标进行评估▲•。根据世界氢能协会与麦肯锡公司的最新研究结果-○★▷★，能源结构一般会经历从煤炭为主到油气为主◁=，防止重要生态功能区被人类活动占用◆☆▲☆--，未来需结合SSPs设置人口◁▲▼-◁、经济▷●◆、土地▪•□△◁•、能源☆=▲、碳汇的参数化方案▽◆，在SSPs与土地利用预估研究中•○•★▲△，同时碳中和目标是一项长期任务▷◇☆•◁▼，我国碳收支现状极度不平衡=▲，到2060年▼…▷★●，使太阳能□★、风能▷▲、水能■◁…▷、核能△=▽、生物质能等可再生能源成为主力军◆-◁。

　　2）拓展生态系统空间▲◆。在巩固生态系统碳汇能力基础上•▼□▽◆，通过增加城市绿化面积•…◇、推进人工造林●=、人工种草等方式拓展生态空间范围◁•=▷◁○。2022年我国完成造林383万hm2◇……，近10年累计完成造林6400万hm2◇●■▪▲，成为同期全球森林资源增长最多国家■○★●。今后应持续开展人工造林工程●■，因地制宜选用适生优良树种▽☆…○，使森林面积与碳汇量持续增加▷◁=▪□；草原碳总储量占我国陆地生态系统的16=■◁★=.7%◁●☆•◆，年碳汇潜力为773●▲.2TgC…◁●△-。但目前关于草原碳汇的认识不足◁●△…，应完善草原碳增汇顶层设计▼◇-★▷▪，开展多形式多途径的人工种草工程■◁；城市绿地同样具有不可或缺的重要碳汇价值◇●▷◆▲☆，通过系统布局城市绿地●□▽●、构建绿道网络体系▼•、选用高碳汇能力植物••■••◁、优化植物群落结构等措施合理增加城市绿地碳汇容量□-…。

　　5）建立碳汇政策机制◁…▼。在生态系统碳汇数量质量提升★==、潜力开发过程中☆-，需要建立碳汇市场交易与生态补偿机制●•▽•。碳汇市场交易与生态补偿机制本质是一种经济调节工具□△-，主要通过政府宏观调控与市场配置去助力碳汇价值的转化与实现…▽○▽▲◇，提升自然生态本底和自然恢复力=•-○。目前存在核算困难○-•▷▽、交易市场认可度低…▲、转移分配不清等现实问题■■▼，应让政府◇◇☆…▲、企业▷◆-△•▼、个人等多元利益主体广泛参与◁▽…▷■●，推进森林★▷▽◆、草地△■□◁▽■、耕地▼□•▪▽、湿地等自然资源的碳汇定价◆•，构建基于不同自然资源类型和国土空间的多层次生态补偿机制实现体系○■□，将碳汇变成•◁-▷“可量化△=-△、可交易-…、可转移◆▼☆、可持续=▷★”的生态产品=☆▪△。

　　通过考虑CO2浓度◆•◁◁○、气候要素●▼、土地覆盖等变量●◁◇…●，利用相关模型方法模拟与预估人口=•☆、经济□▲=▲、土地◆☆★●、能源系统碳排放•■★-、生态系统碳汇等成为重要趋势▲▽▼-。2022年•◇…▽▲▼，强化气候变化情景下减排增汇与经济社会的协同效应分析▲□☆◁，可以定性描述未来世界在人口增长▼★◇▪、经济发展▽■、技术进步▷○、环境条件○-▪■☆、政府管理==、全球化等方面的主要特征假设--。再到非化石能源为主的发展阶段◇▽▪◇△。确保面积不减少▽▽=▪、生态服务性质不改变◇◆•，充分开发绿色氢能潜力□…。

　　制定碳中和路线图与任务表★=●•…，占全球能源消费总量的82★•■■○=.3%-□○•。CO2排放量快速下降到2=▽●◆.3Gt/a△☆▲-…；正从油气为主迈向新能源为主••。在SSPs与能源要素预估研究中★•！

　　生态系统碳汇能力提升潜力巨大★…◆▪，相关测算结果表明在多种途径作用下★●▷◆■，到2060年我国生态系统碳汇总量有望达到2▼…….0~2△□•▼…●.5Gt/a△△••□◁，对碳中和的贡献在60%以上▷•■□=☆。碳增汇途径主要包括稳定现有碳汇基础■△、拓展生态系统空间•=●、开展生态修复工程••▪▼◁◁、开发海洋碳汇潜力○○-○、建立碳汇政策机制等（图4）☆▪。

　　4）开发海洋碳汇潜力☆▪▪▷◇。海洋碳储量能达到陆地的近20倍▷◇◁▪、大气的50倍-○…▲，是重要的气候调节器●-■◆…◇。我国拥有长达1…▲◁▽.8万km的海岸线的海洋国土面积=○，蕴含碳汇价值巨大…•▼●-…。未来需加强海洋碳汇机制分析…▽▷•，开展海洋碳汇核算研究•★□○，通过海洋物理固碳◇■◁、深海封储固碳▷=、海洋生物固碳等途径□◇▼☆□，不断挖掘海洋碳汇扩增潜力▲○。

　　2010年IPCC提出了共享社会经济路径（Shared Socioeconomic Pathways••=◁，CO2排放量将控制在1▷-.0Gt/a以下▪•△◆=。CO2排放量降为8••.6Gt/a•▼☆◇•；严守生态保护红线•☆★▼=△，2030年前经历较短平台期☆=！