2017, Vol. 13 
2. 中国社会科学院研究生院，北京 102488;
3. 中国气象局发展研究中心，北京 100081
《巴黎协定》作为适用于所有国家、具有法律约束力的文件，对2020年后全球应对气候变化行动做出了制度性安排，是《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC，下文简称《公约》）机制下，继《京都议定书》后国际气候进程的重要里程碑和新起点[1]。《巴黎协定》确立了全球温控长期目标，即在2100年前，把全球平均气温升幅控制在工业革命前水平以上低于2℃之内，并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5℃之内①，以及“自下而上”的国家自主决定贡献（NDCs）目标、五年期滚动的全球盘点机制等重要的全球合作减排机制。
①《巴黎协定》相关内容参见《联合国气候变化框架公约》缔约方大会（COP21）官方公报网站：http://unfccc.int/resource/docs/2015/cop21/chi/l09r01c.pdf，后文相同。
《巴黎协定》引入1.5℃目标引发国际社会的广泛讨论，近期发表了不少相关研究成果。这些研究工作主要集中在3个方面：一是1.5℃目标下的气候变化情景及影响的预估[2-4]；二是各国NDC目标与1.5℃目标之间的差距以及如何弥补[5-10]；三是实现1.5℃目标的可能减排路径[7, 11-13]。此外，还有一些学者分析评论了1.5℃目标对国际气候谈判的潜在影响[14-17]。综合来看，无论是科学家还是政治家都有一个基本共识，相比2℃目标，实现控制全球升温不超过1.5℃目标的难度大大增加，时间紧迫且挑战巨大。
在此背景下，国际上有关1.5℃目标下地球工程的讨论日渐升温。例如，Lewis[18]分析了后巴黎时代地球工程碳移除技术的作用；Horton等[19]指出，地球工程将很可能在实现1.5℃目标中扮演更加重要的角色；Parker等[20]指出，1.5℃目标下地球工程的介入将给全球气候治理带来严峻考验，等等。国内对此关注不多，研究尚显薄弱。如何理解1.5℃目标对全球气候行动及地球工程的涵义？如何提前谋划1.5℃目标下地球工程与全球应对气候变化治理框架的接轨问题？中国如何应对1.5℃目标下有关地球工程的国际争议，部署相关气候战略？这些重要问题值得深入思考和研究。
1 全球1.5℃目标意味着什么？《巴黎协定》虽然引入了1.5℃温控目标，但是没有明确给出实现该目标的路线图，迄今国际社会尚未就1.5℃目标实现路径取得共识。巴黎气候大会通过决议：由IPCC组织编写一个“有关全球变暖高于工业化前水平1.5℃的影响以及相应的全球温室气体排放路径”的特别报告（简称SR1.5)。2016年10月在泰国曼谷召开的IPCC第44次会议上确定了报告大纲[21]。SR1.5要到2018年才能正式发布，但仅从现有研究结论看，实现2℃和1.5℃目标的排放路径差异很大，对全球气候行动的挑战巨大。
首先，1.5℃目标对全球减排路径提出了更为严苛的要求。Carbon Brief[22]以IPCC AR5综合报告截至2011年初的全球碳预算的分析结果为基础，扣减2011—2016年的实际排放量后，截至2017年初，在66%的概率下，如果全球CO2年排放量保持2015年速率不变，达到1.5℃仅剩4年零1个月，达到2℃目标还剩19年零1个月。IPCC AR5分析指出，对于2℃目标，全球温室气体排放总量要在2050年比2010年水平降低40%~70%，并在2080—2100年实现零排放，其中全球工业CO2排放要在2050年比2010年水平降低35%~80%，并在2060—2075年实现零排放[23]。而对于1.5℃目标，能源系统的去碳化速度必须大幅增加，电力行业必须提前到2050年实现零碳排放。2010—2050年间，CO2排放量年下降速率，2℃目标下为1.2%~1.8%，1.5℃目标下要提高到2.0%~2.8%[7, 13]。
其次，各国NDC目标与1.5℃目标的实现之间存在巨大的排放差距。根据《公约》官网公布的数据，截至2016年4月，共有189个缔约方提交了161份NDC提案，占《公约》全部缔约方的96%[24]，其中欧盟28个成员国作为整体提交了提案。2016年5月，《公约》秘书处对各国NDC做了详细分析，即便完全落实当前各国NDC目标，到2100年全球温升范围也将达到2.2~3.4℃[6]，与IPCC AR5 66%概率下的2℃目标排放路径仍存在很大差距，与1.5℃目标排放路径的差距更大。2016年11月UNEP发布的《排放差距报告2016》[5]则认为，要实现21世纪内全球气温上升控制在2℃以下的排放水平，在2030年之前还有12 Gt~14 Gt CO2的减排差距，实现1.5℃目标，排放差距将扩大到15 Gt~17 Gt CO2。世界资源研究所（WRI）分析了各国自主减排方案后的温升情况，结果在2.7~3.7℃之间（50%可能)，可以确定各国现有承诺不能实现《巴黎协定》的温控目标。弥补如此庞大的减排差距，需要各国不断提高减排力度。无论2℃还是1.5℃目标的实现，都要求全球温室气体排放必须在2020年前达峰[2]。未来10年将是全球减排的关键期，如果不尽快采取行动，实现1.5℃甚至2℃目标的机会之窗可能将在2020年代末期关闭[11]，可见全球减排形势十分紧迫。
再次，常规减排路径恐不足以实现全球1.5℃目标。IPCC AR5评估了大量气候变化经济模型的研究成果，认为可以实现2℃目标，但所有低排放情景均有严格假设，例如假设2080年后要实现大规模负排放，但未来负排放技术能否在全球范围大规模商业应用仍存在较大不确定性[23]。在1.5℃目标下，留给人们进行低碳技术开发的时间大大缩短，Rogelj等[4]担忧，针对严峻的减排压力，只有通过对经济发展速度、规模、范围等进行严格、深度的甚至是有些夸张的“去碳化”减缓技术控制，再配合负排放技术，也才可能实现1.5℃目标。但是，即便这些“夸张”的技术前景都能够实现，要使占主流地位的高碳经济结构在短时间内做出如此迅速、彻底的低碳化转型，必须依靠严厉的政府强力干预，这又会对市场机制形成对立甚至破坏，其结果可能是严重降低经济福利，得不偿失[19]。2016年11月16日，荷兰可再生能源咨询公司（Ecofys）“气候行动追踪”项目（Climate Action Tracker, CAT）发布题为《限制温升1.5℃以内的十大最重要的短期行动》报告，提出了电力、煤炭、交通、建筑、工业、土地利用、商业农业以及碳移除等10个方面的短期行动（表 1）[7]。从全球各部门技术开发和应用的现状看，实现这些目标难度很大。
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表 1 实现1.5℃目标十大短期行动 Table 1 The ten most important short-term steps to limit warming to 1.5℃ |
总之，《巴黎协定》引入1.5℃的全球减排长期目标更多出于政治考虑，真正实现该目标的可行的减排路径还不清晰。在常规减排技术路径存在巨大挑战的背景下，国际社会对地球工程的讨论日渐升温就显得顺理成章了。
2 1.5℃目标不能回避地球工程地球工程，也称气候工程，是人类为了应对气候变化及其影响，对地球环境和气候进行干预而采取的大规模的人工技术和方法的总称，分为碳移除（carbon dioxide removal，CDR)、太阳辐射管理（solar radiation management，SRM）两大类，两类又分别包含不同的技术和方法（如表 2）[23, 25]。《巴黎协定》引入1.5℃目标，为国际上有关地球工程的研究和讨论注入了新的活力，大量研究成果不断涌现。
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表 2 地球工程的分类 Table 2 Catalogues of geoengineering |
CDR旨在通过包括海洋施肥、土地利用管理、碳捕获与封存/碳捕获与利用技术（CCS/CCUS)、生物质利用加CCS（BECCS）等人工手段减少碳排放或移除大气中的CO2。相比SRM，CDR直接减少大气中的温室气体含量，在机理和技术上与传统减缓途径具有很多共性[26]。国外很多学者通过气候变化综合评估模型（IAM）分析了多种2℃目标实现路径，都要建立在大规模使用CDR的假设上，如BECCS和人工造林的广泛使用[19-20]。IPCC对CDR技术有比较系统的评估，其第五次评估报告关于实现2℃目标的讨论中，不仅假设大量应用CCS，还出现了2080年以后的大规模负排放技术应用。
1.5℃目标的实现显然更离不开CDR技术。UNDP报告指出，要实现1.5℃目标，除了常规减排路径外，在21世纪末前至少大气层中15%的CO2必须通过CDR手段予以减排[2]。CAT、能源转型委员会（Energy Transitions Commission，ETC）等近期发布相关报告也明确表达了1.5℃目标对CCS、CCUS等技术的依赖性[7, 12]。另外，现有的国际气候治理构架已经能够基本涵盖CDR相关的地缘政治、国际经济与环境关系问题[27]。因此，总体上当前关于CDR应用的争议较少[28]。
《巴黎协定》尽管在文本框架中没有明确说明要形成任何关于CDR的机制，但协定提及并纳入减缓措施计划中的诸多技术工具中实际上已经暗含了CDR技术。协定第四条第1款规定：“未来实现长期气候目标……在平等的基础上，在21世纪下半叶实现温室气体源的人为排放与汇的清除之间的平衡。”这其中的“汇的清除”就与CDR存在紧密联系，比如森林碳汇、BECCS等《公约》里提出的技术方案都属于CDR范畴。第五条第1款规定：“缔约方应当采取行动酌情养护和加强第四条第1款所述的温室气体的汇和库，包括森林”；第五条第2款进一步提出通过对采取行动的缔约方进行“积极奖励措施”[29]，鼓励相关技术的发展，等等。《巴黎协定》中的这些规定为CDR的应用预留了政策空间。
总之，2℃和1.5℃目标的实现都很难脱离CDR的应用。无论《巴黎协定》以及与之相关的各种应对气候变化行动是否用词清晰地表述CDR技术，以CDR为代表的地球工程已经比较清晰地介入到全球气候行动中来。
2.2 1.5℃目标引发对SRM的更多关注引入CDR能否确保1.5℃目标的实现？很多学者对此持否定态度。Horton等[19]和Parker等[20]学者都认为，受制于高碳经济模式的制约、NDC目标的完成度以及全球可持续发展经济结构的缓慢转型，即便通过强有力的减缓措施并大规模配合实施CDR技术，可能也只有三分之二的机会实现2℃温控目标，对1.5℃目标来说这些努力还远远不够，必须进一步考虑SRM的应用。他们近期纷纷撰文认为，《巴黎协定》1.5℃目标的设定，预示着SRM将在应对气候变化领域担负起新的、重要的角色。不过做出这种判断并不代表他们支持SRM技术的应用，更多表达的是对《巴黎协定》后增大SRM技术应用可能性的担忧。
SRM旨在通过影响太阳辐射为地球“直接降温”，主要包括平流层注射硫酸盐气溶胶、设置太空反射镜，以及海洋云层增白、屋顶涂白、沙漠绿化等改变地表反照率的方法技术[23, 27]。由于SRM不能从物理上降低大气中的温室气体含量，因此，存在较大的风险隐患，而且更担心其会影响各国常规减排的积极性，多数科学家对SRM持尽量回避甚至明确抵制的态度。2010年《生物多样性公约》第10次缔约方大会通过决定，明确要求在用适当的科学方法对地球工程的社会、经济及文化影响进行评价前，缔约方不得开展可能影响生物多样性的大规模地球工程活动[30]。2014年，IPCC AR5对SRM进行了评估，认为在缺乏充分研究的情况下不应盲目开展SRM实践活动[23]。
但是面对1.5℃目标，常规减排技术均不能凑效时，SRM或许就会成为一些人眼中唯一的、可能实现快速降温的方案[31-32]，属“病急乱投医”的无奈之举。2016年4月，美国参议院拨款委员会呼吁加强地球反射能力研究，以此抵抗气候变暖，包括将在2017财年资助美国能源部、陆军工程兵团及其他机构开展相关研究[33]，这里面似乎能够看到SRM技术应用的身影。近期，IPCC主席Hoesung Lee也已经要求IPCC组织一份专门关于SRM的研究报告[34]。可以看到，SRM已经成为气候变化领域的热点问题，各方的关注将会越来越多。
2.3 政治因素可能在推动实施地球工程中发挥重要作用政治因素在全球温控目标的形成过程中发挥了重要作用，这一点也对地球工程有很强的启示意义。关于全球温控目标，最初只是《公约》第二条的定性表述：将大气中温室气体的浓度稳定在防治气候系统受到危险的人为干扰的水平上[35]。这种笼统表述不利于指导全球气候行动，明确具体的温升目标逐渐成为共识。1996年，欧盟率先提出2℃目标，直到2004年第2632次欧盟委员会议上才确定为其中长期气候变化战略目标[36]。之后，又经过了系统科学评估以及多方政治推动，直到2010年才在《坎昆协定》中得到最终确认[13, 37]。即便如此，由于担心全球性的2℃目标存在区域风险差异，如高纬度地区的平均温升会超过低纬度地区[38-39]，最先由小岛屿国家（AOSIS）和最不发达国家（LDC）试图推动1.5℃目标，并于2007年向《公约》做出提案。2015年，《公约》发布报告对1.5℃目标进行了认可[2]。在此背景下，巴黎气候大会将1.5℃目标作为重要讨论议题。在《巴黎协定》签署的最后阶段，由欧盟、美国、加拿大和非洲、加勒比海和太平洋国家集团组成了关于1.5℃目标的“雄心壮志联盟”（High Ambition Coalition)，并在舆论上占据了道德制高点[13]。
可见，《巴黎协定》关于1.5℃目标的确定过程混合了科学判定、利益诉求、政治博弈等多方因素。现在来看，很难说哪种因素占主导地位，但显然政治力量的强力推动是达成协议的重要因素。除了小岛屿国家和最不发达国家长期斗争外，已完成产业转型的发达国家也加入到1.5℃目标诉求阵营中来，并发挥了至关重要的作用。地球工程的治理风险之一就是各国具有独自采取行动的可能性。假如政治因素可以在1.5℃目标的达成过程中起到重大甚至是决定性作用，那么就有理由怀疑在1.5℃目标不能及时实现的情况下，政治会再次跨越科学，在推动实施地球工程中发挥重要作用。
2.4 1.5℃目标下地球工程的国际治理更加迫切面对1.5℃目标，回避地球工程显然不是长久之计。在科学分析的基础上，尽早构建完善的地球工程国际治理机制，规范地球工程的研究和实施行动，避免造成不可逆的危害，是十分必要的。
当前，国际社会尚未有国际条约对单一国家或实体组织实施地球工程进行过明确规范[40]。对于一些经济发展需求强烈、减排压力巨大的国家和个体（如高排放的企业)，地球工程经济性和效率性突显，特别是SRM中的平流层注射硫酸盐气溶胶方案，如果被允许，可能很快就开发出简单易行的实用技术，具有很强的吸引力[25]。地球工程的“自由行动”（free-driver）特性也会使各方具有单边实施的强烈动机[41]。加之“自下而上”的国际气候治理机制相比以往更趋于松散，各国一旦具备了单边行动的动机和技术能力，就很难规范各行动方的行为。
在地球工程国际治理机制探索方面，欧美国家凭借其先发研究优势，已经占据了先机。相关研究涉及地球工程单边和多边行动的决策原则、实施区域的主权划定等重要方面[42-44]。2013年，牛津大学的学者提出了后来被国际社会广泛引用的地球工程“牛津五项原则”：(1) 作为公共物品加以管制；(2) 公共参与决策；(3) 公布地球工程研究，公开发表研究成果；(4) 对影响开展独立评估；(5) 先有治理框架，然后付诸实施[45-46]。地球工程作为新生事物，其国际治理机制还在初建阶段，确定治理原则只是第一步，还必须回答治理主体、决策依据、评价方法以及相关国际机制等一系列问题，这些问题复杂且充满争议[46]。目前，IPCC、UNFCCC、《生物多样性公约》等国际组织实际上发挥着必要的组织、协调以及评定地球工程研究成果的重要作用，如何结合1.5℃目标，对接《巴黎协定》条文，进一步构建更加完善的地球工程治理机制，还需要很多探索。
3 对中国相关立场和行动的初步思考与建议中国为全球气候治理做出了积极贡献，对促成《巴黎协定》的达成发挥了重要的作用。由于中国的碳排放总量和人均排放量高，自身能源禀赋和经济发展阶段也决定了高碳能源结构将长期存在[28]，某些西方学者往往有意无意地把中国列入最有能力实施地球工程的国家之一，暗指中国最有可能单边实施气溶胶注入之类的地球工程手段[47]。在1.5℃目标下，中国的减排压力将进一步增大，地球工程国际讨论很难绕开“中国话题”，中国应高度重视地球工程问题，积极谋划相关战略和行动。
第一，围绕1.5℃目标，科学理性认识地球工程问题。1.5℃目标的引入是为了尽可能降低全球气候变化的风险和损失，但如果为了实现1.5℃目标而实施地球工程，特别是具有较高不确定性的SRM，又会带来新的较大风险，两害相权取其轻，如何抉择是一个两难问题。对待地球工程，需要有科学理性的认识。不同技术原理的地球工程其作用机理不同，对环境和社会的影响与风险也存在很大差异，不能一概而论。既要正视地球工程的潜在风险，也要保持客观理性和相对开放的态度。重视地球工程，开展地球工程的科学研究，并不必然影响常规减排行动，也可能因为揭示潜在风险，为常规减排行动增添新动力[46]。应结合全球应对气候变化大格局和中国应对气候变化的需求，精心部署地球工程发展战略，以政治取向绑架科学判断，盲目排斥地球工程并不可取[28, 48]。
第二，将地球工程纳入中国应对气候变化战略大框架。在应对气候变化的共同目标下，非常规的地球工程技术与常规的减缓和适应行动不仅有着紧密的联系，甚至还存在一些交叉重叠。在1.5℃目标的严峻挑战下，将地球工程纳入应对气候变化战略大框架，给地球工程研究一席之地，已成为必然趋势。地球工程研究不仅有科学价值，还是未来重要的技术储备，具有关系全球气候安全的战略意义。
第三，通过多种政策鼓励大力推进CCS、CCUS技术商业化应用，探索BECCS应用前景。大规模CCS、CCUS技术商业化应用已是必然趋势，目前已有商业化示范，技术已接近成熟。应从现在开始就大力推进，落实相关鼓励政策，例如根据碳减排量给予政策性补贴，尝试纳入碳交易等。一方面尽可能减少能源和材料消耗，降低成本，另一方面开发可靠的监测手段，防范风险，确保安全。与此同时，从长远考虑，还要高度重视BECCS等负排放技术的应用前景，着力克服碳捕集环节的技术经济难题。
第四，促进自然科学与社会科学融合，加强SRM研究。现阶段主要应加强SRM研究，能否具体实施尚不在考虑范围之内。重点研究方向包括利用气候模式进行各类情景的模拟分析，结合社会经济情景加强环境风险和综合影响评估，从伦理学角度进行理论探讨，以及国际治理机制研究等。SRM技术本身是自然科学，但也涉及经济、政治、伦理、法律等社会科学领域，尽管对SRM的自然科学认知不断取得进展，但来自社会科学领域的争议和分歧仍在加剧。只有加强自然科学与社会科学的融合，才能深化SRM研究。相比计算机模拟分析，SRM小型户外科学试验比较敏感，容易引起国际关注甚至误解，需要非常谨慎，并建立严格的监管制度。
最后，积极参与地球工程国际治理，积极发出中国声音。地球工程尚未纳入气候谈判议题，未来无论在《公约》内，还是在《公约》外，有关地球工程国际治理的讨论已经拉开帷幕，还将长期受到关注。地球工程国际治理机制还存在着大量政策和规则空白，中国要在国际治理中发挥引领作用，地球工程是一个潜在的热点议题。中国应积极参与和引导地球工程国际治理，维护国际气候制度的公平正义。针对一些西方学者对中国采取单边行动的担心和疑虑，需要加强沟通和解释[49]。自2015年国家973项目设立了第一个国家级地球工程研究项目以来，中国学者积极参与国际交流和对话，相关研究成果和观点也越来越受到国际同行的重视。目前正值IPCC组织全世界科学家商讨和准备1.5℃特别报告的关键时期，中国学者应更多关注1.5℃目标与地球工程可能引发的争议及相关科学背景和政策含义，以便在涉及该问题的相关讨论中积极发出中国声音，避免在报告形成过程中被有研究基础和优势的西方学者所主导。
致谢：感谢中国社会科学院城市发展与环境研究所潘家华研究员在本文写作过程中给予的指导和帮助。
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2. Graduate School, Chinese Academy of Social Sciences, Beijing 102488, China;
3. Development and Research Center, China Meteorological Administration, Beijing 100081, China