2017, Vol. 13 《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。
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550×10-6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《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CO2排放的响应。已有的研究表明[1]，每万亿吨碳（Gt C）的CO2排放量导致全球地表平均温度升高（1.7±0.4) ℃，但不同区域的升温幅度不同，如北美为（2.4±0.4) ℃，阿拉斯加为（3.6±1.4) ℃，格陵兰岛和加拿大北部为（3.1±0.9) ℃，北亚为（3.1±0.9) ℃，东南亚为（1.5±0.3) ℃，中美洲为（1.8±0.4) ℃，东非为（1.9±0.4) ℃。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 CO2/GJ）降至-9.6~15.8 kg CO2/GJ；而在2℃目标下，所对应的碳强度则为19.5~37.0 kg CO2/GJ。这意味着在1.5℃目标下能源相关的CO2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。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 CO2，到2030年将达到562 (520~593) Gt CO2（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]。
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图 1 2020—2030年全面履行NDC后全球排放路径与其他路径对比 Figure 1 Comparison of global emission levels in 2020 and 2030 resulting from the implementation of the NDC and under other scenarios |
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。
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 CO2的排放空间，1.5℃温升目标下全球仅剩17 Gt CO2（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。
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图 2 对应到2100年大于50%的概率下实现1.5℃情景 Figure 2 Cumulative CO2 emissions consistent with the goal of keeping global average temperature rise below 1.5℃ |
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1880—2012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史纪录。2016年全球大气CO2平均浓度也将超过400×10-6二氧化碳当量。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430×10-6~ 480×10-6二氧化碳当量水平下，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530×10-6~580×10-6二氧化碳当量水平下，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。
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