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地质工作与碳中和 实现碳达峰、碳中和的自然碳汇解决方案

作者:中国矿业报 张连凯 金 鑫 日期:2021-09-03 14:44:45 点击数:

摘要:自然生态系统深度参与着全球碳循环过程,其吸收二氧化碳的固碳作用对中和碳排放贡献巨大。自然碳汇作为最经济且副作用最少的方法,是未来我国应对气候变化,实现碳达峰、碳中和最有效的途径之一。

 

推动实现“30·60”碳达峰和碳中和,不仅是我国推动构建人与自然生命共同体和引领全球气候治理的重要举措,也是服务高质量发展和生态文明建设的战略途径。据预测,即使到2060年我国非化石能源占比从目前的16%左右提高到80%以上,非化石电力占比由目前的33%左右提高到90%以上,仍有大约20亿吨温室气体排放难以消减。因此,在现有的节能减排技术基础上,发掘新的固碳增汇途径显得十分迫切。

 

01 自然生态系统是全球碳循环的重要一环

自然生态系统是指在一定时间和空间范围内,依靠自然调节能力而维持相对稳定的生态系统,如森林、草原、湖泊湿地、耕地、海洋等。自然生态系统是地球表层生态系统的重要组成部分,深度参与着全球碳循环过程。大气中的CO2被陆地和海洋植物光合作用吸收后进入生物圈、岩石圈、土壤圈和水圈,部分被吸收的碳在生物地球化学作用下最终成为碳汇,另一部分通过土壤呼吸和微生物分解重新返回大气。自然生态系统的稳定与否直接决定了大气CO2的浓度高低,对全球碳循环有着重大影响。

Canadell等人2007年的研究结果显示,人为排放碳大约有55%被自然所消除,其中海洋占24%,陆地生态系统占30%。2008年,世界银行发布报告,首次提出了全球气候变化“基于自然的解决方案”(NbS),指出自然界的生物多样性增加能够减少碳排放和增加碳汇,可以对全球减缓气候变化做出贡献。在2019年联合国气候行动峰会上,NbS被列入加快全球气候行动的九大领域之一。我国最新的研究数据也发现,2010~2016年,我国陆地生态系统年均吸收约11.1亿吨碳,占同时期人为碳排放的45%。

 

02 自然碳汇对减缓全球气候变化贡献巨大

联合国环境署在一份报告中指出,控制碳排放的最佳方法是“自然碳汇”。据统计,全球大洋每年从大气吸收CO2约20亿吨,占全球每年CO2排放量的1/5左右;滨海湿地作为重要的海岸带蓝碳生态系统,每平方公里的年碳埋藏量预计可达2.2亿吨;林木每生长1立方米,平均吸收1.83吨CO2,但其成本仅是技术减排的20%;草地是全球陆地生态系统分布面积最广的类型之一,按照天然草地每公顷可固碳1.5吨/年计算,我国的草地资源每年总固碳量约为6亿吨;长江、珠江、黄河三大河流每年固定的CO2也有0.57亿吨左右;我国岩溶作用每年可回收大气CO2量0.51亿吨;依托土地综合整治等手段可实现农田减排增汇,促进农业空间降低净碳排放。据统计,到2030年,我国农业空间最大技术减排潜力约为每年6.67亿吨CO2。

综上,到2030年,我国陆地森林、草原、湿地等生态系统的最大技术减排潜力约为每年36亿吨CO2(不包含海洋碳汇)。自然碳汇是未来我国应对碳达峰、碳中和最有效的途径之一,也是最经济且副作用最少的方法。

 

03 自然碳汇面临的现实困境

自然碳汇也存在很大的不确定性和不稳定性。由于不同研究者的数据来源不同,自然碳汇的计算结果往往差异较大。自然生态系统储存的碳汇也可能随着吸收饱和而碳汇量趋于零,甚至有重新释放的风险。例如青藏高原多年冻土区,土壤有机碳储量虽然很高,但气候变暖会导致土壤碳大量分解释放成为碳源。在不受干扰的情况下,土壤泥碳地储存的二氧化碳比地球上所有其他植被的总和还多。但是当它们被退化、干枯时,每年可以释放出大量二氧化碳。

此外,自然碳汇研究的监测设施和评价手段还不完善,观测技术还有待提高,存在着体积大、成本高、运维难度大、在线化程度低等缺点。相关的自然资源监测技术指南大多仍停留在部门规范性文件的层面,相关的调查标准制定工作滞后,专业技术人才缺乏。

现有的自然碳汇数据平台系统的坐标体系、数据内容、数据形式等都不统一,不利于系统掌握全国自然碳汇数据信息。

 

04 加强自然碳汇过程的调查研究,助力实现碳中和

加强自然碳汇过程调查研究,就要以地球系统科学理论为指导,综合空-天-地一体化技术,开展自然资源系统中自然碳汇综合调查和潜力评价,系统掌握不同气候类型、不同地质背景及不同自然资源要素的地球关键带碳循环模式、动态过程、演化趋势和碳汇通量;分析林草生长、湖泊湿地吸收、河流输送及土壤固定等自然过程的碳循环过程和碳汇速率;探索不同人工干预对自然生态系统碳循环的影响过程和机理,在林草增碳、湖泊湿地固碳、土地利用调节吸收等方面探索更多人工固碳增汇途径和生态修复措施,构建因地制宜的人工固碳增汇模式,构建全国自然碳汇数据库系统,形成全国自然碳汇调查标准体系,提高我国应对气候变化的能力,服务我国碳达峰和碳中和的战略目标。

(作者单位:中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心)

 

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