【碳减排】保持二氧化碳移除以满足关键需求
原文信息
题 目：Preserving carbon dioxide removal to serve critical needs
作 者：Drew Shindell & Joeri Rogelj
期 刊：Nature Communications
时 间：2025.01.16
一作单位：Nicholas School of the Environment, Duke University, Durham, NC, USA.
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41558-025-02251-y
研究背景
二氧化碳移除（CDR）对于大多数净零排放路径至关重要，尤其是在面临缓慢脱碳、难以减排（H2A）的经济活动和非二氧化碳温室气体（GHG）的挑战时。然而，目前和未来预测中广泛部署的基于土地的CDR需要大量的土地和水资源。
研究结果
在大多数（78%）C2情景中，没有被任意限制将二氧化碳净减排量限制在不超过零的路径中的二氧化碳排放量到2065年达到净零，从2070年起，除一个情景外，其他所有情景的二氧化碳净排放量均为负（图2）。这些类型的结果很容易导致这样一种印象，即在这些情景中，本世纪后半叶人类活动没有实际的二氧化碳排放到大气中。然而，情况并非如此，因为当时被视为H2A的经济活动仍在继续排放。
图1
事实上，本文研究的81个情景中没有一个在本世纪达到二氧化碳零排放（图2）。例如，在2050年，所有情景的平均净二氧化碳排放量仅为6 GtCO₂ yr⁻¹ ，但其中包括7 GtCO₂ yr⁻¹ 的CDR，这意味着剩余的二氧化碳正排放率为13 GtCO₂ yr⁻¹ 。这与早期的工作以及IPCC AR6的报告一致，即在达到二氧化碳净零排放时，大多数模拟途径的年二氧化碳排放量为5-16亿吨。平均在2050-2100年期间，净CO2排放量为负，速率为-3 GtCO₂ yr⁻¹，而CDR增加到13 GtCO₂ yr⁻¹ （其中12 GtCO₂ yr⁻¹是陆基的），意味着平均剩余正排放量为10 GtCO₂ yr⁻¹ 。因此，尽管CDR在各情景中随时间显著增加，但在本世纪余下的时间里，从2050-2070年接近净零的时间起，剩余的CO2正排放仅略有下降。对于个别情景，大多数情景显示2050-2100年期间剩余CO₂排放量稳定、适度减少，但8个情景显示2070-2100年期间增加（图2）。这表明，至少到本世纪末，大量剩余CO₂排放量很可能继续存在。
这些情景涵盖了广泛的范围（图2）。2050年和2050-2100年剩余二氧化碳排放平均值的81个情景的标准偏差均为3-4 Gt yr−1。到2050年，N2O排放量将额外增加2±1 GtCO₂e yr−1（在两个时间间隔内），而含氟气体将再提供0.5 GtCO₂e yr−1（范围0.1-1.2）的适度贡献。这些共同导致在C2情景中，2050年实现净零长寿命温室气体排放的最低成本总补偿为16 Gt yr⁻¹，2050-2100年平均为12 Gt yr⁻¹，标准差（此处及以后使用）为3-4 Gt yr⁻¹。 在2050-2100年期间，C3情景平均使用较少的CDR，这与它们减少的严格程度和后来实现净零一致。
然而，C3情景中的剩余长寿命温室气体排放相似，2050-2100年平均为13 ± 3 GtCO₂e yr⁻¹，突出表明限制升温1.5°C或2°C的情景之间的差异努力通常主要通过CDR覆盖。C1情景也有类似的剩余CO₂ + N₂O + F-gas排放，为10 ± 3 GtCO₂e yr⁻¹，尽管根据当前趋势，实现此类情景似乎不太可能。C2情景中剩余CO₂ + N₂O的完整范围从7到19 GtCO₂e yr⁻¹，尽管大多数情景在9到13 GtCO₂e yr⁻¹之间（图2）。具有非常高剩余排放的情景往往有非常大的CDR部署。在这些模型中，CDR预计比其他模型达到更完全的脱碳水平更便宜，留下更多的剩余排放，因为所有模型产生的净零或净负二氧化碳排放大致相似（图2）。
图2
为达到净零LLGHG排放而必须补偿的剩余排放对应于我们分类中的用途1和2。在超调情况下，需要使用3来补偿超出期望或可接受的温度限制。因此，在C2情景中，实际部署的CDR大于实现净零LLGHG排放所需的CDR（图1）。对部署的考察表明，CDR在C2情景中迅速增加，到2040年在许多情景中达到较大值，尽管它仅用于补偿从2070年起超过1.5°C的温度限制（图3）。在2050-2100年期间，这些情景的平均值为13 GtCO₂ yr⁻¹ 。尽管不需要使用3，但在大多数C3情景下，趋势的幅度相似，但延迟了一到二十年，尽管有几个情景的部署要低得多（图3）。同样，C1情景也将CDR的部署减少到2050-2100年期间的10亿吨二氧化碳年- 1，而C2情景的CDR部署为13 GtCO₂ yr⁻¹ ，因为它们的目标不是大幅弥补超出碳预算的损失。
可将用途1、2和3所要求的CDR与使用与可持续发展相容的陆基技术的最大CDR值进行比较。最近的一项分析发现，考虑到生物多样性、水、粮食生产以及土著和当地人民的权利等因素，BECCS和基于自然的方法分别仅为2.8和5.1 GtCO₂ yr⁻¹ 的风险水平是可接受的（中等）水平。这一总数与之前估计的BECCS和林业相关方法的8-9Gt yr-1的结果相似。这一可持续可实现的总CDR约为8 Gt yr-1，仅为2050年1.5°C超调情景下16 Gt yr-1，剩余LLGHG排放平均值的一半，也远低于2050-2100年平均的12 Gt yr-1。大约95%的C2情景使用超过估计的最大可接受风险陆基CDR（图3），这一发现与讨论这些情景中对CDR的潜在过度依赖的其他分析相似。即使在C3情景下，约75%的模型也超过了该值（图3）。即使将CDR的使用幅度保持在确定的可持续性限制内，也不能保证CDR的部署没有有害的副作用。如果在没有保障措施的情况下实施，即使是非常少量的CDR，也可能在当地产生强烈的不可持续的副作用。包括在本世纪后半叶部署非陆基CDR的情景（主要来自REMIND和POLES模型）使用的陆基CDR略少，例如2070年平均为10 GtCO₂ yr⁻¹，而不是整个C2集的13 GtCO₂ yr⁻¹，但平均仍超过可持续性限制。
图3
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编者按
本文研究了最低成本的1.5°C超调路径，发现81个情景中有78个情景需要所有可用的可持续CDR来补偿H2A排放和超调。使用CDR来补偿电力等较易脱碳部门的排放，将减少可用于补偿H2A排放的CDR，增加净零排放的系统成本或使这些目标无法实现。然而，这种使用在许多司法管辖区是允许的，并且在自愿市场中广泛存在。研究建议，应迅速将CDR的使用转向专门补偿H2A排放和超调，以防止近期行为者的低成本导致更大的长期系统成本。
编辑：包蕊 / 审核：陈伟
来源：西农RE学术社
