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新冠疫情期间全球碳排放创纪录下降

应对气候变化和抗击新型冠状病毒疫情(以下简称“新冠疫情”)是当前人类可持续发展的重大挑战。人类燃烧化石能源产生的二氧化碳排放是气候变化的最主要驱动因素,而随着新冠疫情的全球爆发,人类活动呈现大规模缩减的趋势,一些国家和地区的工业生产和能源消费下降了近30%,对全球能源使用和二氧化碳排放造成影响。然而,传统的碳排放数据库主要在年尺度上进行核算,且更新时间有一年或以上的滞后,无法对碳排放进行及时的跟踪。

图1. 2019年至2020年上半年全球及主要国家二氧化碳排放量变化趋势图


为及时反映全球人类活动碳排放变化,清华大学地球系统科学系刘竹团队联合27家国内外单位,基于多部门高时空分辨率数据观测人类活动强度变化,构建了首个全球近实时碳排放数据库Carbon Monitor,并揭示出新冠疫情造成了历史上人类活动二氧化碳的最大减排量。本研究通过对全球31个国家的电力生产数据、416个主要城市的交通拥堵指数、航班飞行数据、62个国家的工业生产、206个国家人口加权的全球地表温度等近实时数据的分析,核算了全球及主要国家的电力、工业、地面交通、航空、部门的日二氧化碳排放数据。结果显示,2020年上半年,全球范围内人类活动二氧化碳排放量同比减少15.5亿吨,降幅达8.8%。其中,美国的二氧化碳减排量最大,同比减少3.4亿吨,降幅达13.3%;欧盟和英国共减排2.1亿吨,同比下降12.7%;印度减排2.1亿吨,同比下降15.4%;中国减排1.9亿吨,同比下降3.7%。分部门来看,受各类限制出行政策的影响,交通部门二氧化碳排放量变化最大。其中,地面交通部门减排量最大,二氧化碳排放量同比减少6.1亿吨,占2020年上半年总减排量的40%;航空部门减排下降幅度最大,国际航空排放同比下降52.4%,国内航空排放同比下降35.8%。

图2. 新冠疫情期间人类二氧化碳排放的创纪录下降


虽然新冠疫情造成了历史上最大的人类二氧化碳排放减排量,但是要从疫情中实现经济的复苏,不能完全依靠碳密集型的措施,否则全球排放量将可能反弹并超过大流行前的水平。因此,为实现疫后的“绿色复苏”(既复苏经济,又能促进气候目标的实现),必须尽快监测到结构性变化,以识别并修正效率较低的策略。本研究建立的全球近实时碳排放数据库,将有助于更加灵活和及时地进行碳排放管理,缩减了政策调整的响应时间,为全球科研工作者和政策制定者提供借鉴和参考。


这一成果近期发表在Nature Communications 上,文章的共同第一作者为清华大学地球系统科学系刘竹副教授,法国科学院院士法国环境与气候科学实验室Philippe Ciais教授、清华大学地球系统科学系博士生邓铸


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Near-real-time monitoring of global CO2 emissions reveals the effects of the COVID-19 pandemic

Liu, Z., Ciais, P., Deng, Z. et. al

Nat. Commun., 2020, 11, 5172, DOI: 10.1038/s41467-020-18922-7


导师介绍


刘竹,清华大学副教授,博士生导师,哈佛大学兼职研究员。2007年本科毕业于西北大学地质学基地班,2009年硕士毕业于中国农业大学资源与环境学院,2012年作为联合培养博士生在剑桥大学学习,2013年博士毕业于中国科学院大学,2013至2015年在哈佛大学从事博士后研究,2015至2017年在加州理工学院/美国航空航天局喷气推进实验室从事博士后研究,2017年在英国丁铎尔气候变化研究中心任助理教授,同年在哈佛大学贝尔弗科学研究中心任兼职高级研究员,于2018年获得国家海外人才项目支持在清华大学地球系统科学系任副教授,博士生导师。


刘竹的研究着眼于地球系统与全球变化等交叉学科的关键问题。其研究发表为Nature论文5篇,Nature子刊论文13篇,PNAS论文2篇,Science Advances论文1篇。20篇论文入选ESI高被引论文,2篇论文入选《中国百篇最具影响力学术论文》(2018),论文总引用次数6000余次。获得2018年科睿唯安全球高被引科学家奖,德国联邦科教部绿色精英奖、中国科学院院长特别奖、中国科学院百篇优秀博士论文,博士论文获Springer全球优秀博士论文奖并被出版为英文独著。


研究思路介绍


1、谈一谈碳排放监测提升分辨率的重要性?

二氧化碳排放是导致由人类活动引发的气候变化的关键因素。虽然有多家国际机构发布碳排放数据库,但存在更新速度慢、数据来源方法不公开透明、排放数据不准确差异大等问题。本研究借助亚小时、小时、天级别的数据,首次将碳排放监测能力提升到近实时、天尺度的水平,同时具有分国家和分部门的信息。利用实时航空、天然气管道、实时交通、实时海运、实时火力发电等实时数据,本数据库建立了实时的全球碳排放数据体系,包括工业、能源电力、居民商业、路面交通、空运、海运六个部门。


2、这项研究对排放监测的意义是什么?

通过本数据库,既可以关注人类活动各部门对碳排放的影响,也可以反向通过碳排放观察人类活动的时空变化,实现了自然系统和人类系统的耦合分析和表征,为决策者更及时的评估和反馈做出重要贡献。


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