中科院：落實“雙碳”行動的7個科技支撐
全球氣候變化是目前人類面臨的嚴峻挑戰之一。《巴黎協定》確立了將全球平均氣溫控制在較工業化前升溫低于2℃的目標，并為實現升溫低于1.5℃的目標而努力，以減少氣候變化的風險與影響。二氧化碳是大氣中的首要溫室氣體，貢獻了約66%的全球暖化效應。2020年，全球平均二氧化碳 濃度已達到413.2 ppm的新高，且仍在繼續上升。
根據眾多模型預測，在大氣二氧化碳倍增（以工業化前二氧化碳為基準）的情景下，全球氣溫將升高2℃—5℃。為此，國際社會提出了全球二氧化碳排放需要在2025年前實現碳達峰，2050年前實現碳中和的氣候治理目標。
中國作為世界發展中大國，如何權衡經濟社會發展與“雙碳”戰略，形成“脫碳降碳—減排減污—擴綠增匯—持續增長”協同發展的新局面？如何制定社會發展與“雙碳”行動協調，且技術可行、經濟有效的行動方案？這些都是極具挑戰的重大戰略問題，也是統籌社會發展、生態文明建設及環境治理的重大科技問題。
“雙碳”目標驅動下的科技和社會大變革，將改變我國的傳統社會經濟發展模式和產業分工及科學技術體系，亟待強有力的科學與技術支撐。
為此，科技界應該圍繞“雙碳”行動和目標，重點開展以下7個方面的科學與技術研究。
落實“雙碳”行動的科技支撐體系
1 科學基礎
指導實現“雙碳”目標的科學基礎是全球氣候變化、全球碳循環及其互饋關系。目前，應用于指導“雙碳”目標的基礎理論和方法學問題還存在諸多不確定性，如地球系統和氣候系統演變，大氣圈與水圈、巖石圈、生物圈的相互作用機制，以及地球地質系統、陸地表層系統、陸地和海洋生態系統、社會經濟系統的碳循環及其相互作用等基礎理論問題。
當前，迫切需要回答的與“雙碳”目標直接關聯的基礎科學問題包括：
新型能源和低碳產業的技術原理；
碳中和措施的氣候效應；
自然碳匯形成與維持機制；
自然和人為碳匯的容量及增匯潛力；
陸地和海洋碳循環與氣候變化的互饋機理；
多種溫室氣體間的協同效應等。
2 觀測模擬
及時準確的科技信息是正確決策的基礎。一方面，在決策過程中需要及時而準確的信息；另一方面，分析決策行動的實行狀態及其行動功效需要科學觀測和評估。
中國的“雙碳”行動需要：
構建行業、企業及區域的碳排放檢查體系；
完善科學數據集成及模擬計量系統；
研制新一代陸海聯動的碳循環模型、自然-經濟-社會復合系統模式及高分辨率區域氣候-生態-經濟模擬模式；
構建陸地和海洋碳循環參數的立體化和網絡化的動態觀測體系；
建立產業排放因子數據庫及高分辨率排放清單系統；
為應對氣候變化的監測、評估、檢查、決策提供數據分析平臺。
3 能源結構轉型
能源結構轉型是實現碳中和目標的根本途徑，其核心問題是準確判斷可供選擇的能源結構轉型技術途徑，理解能源轉型關鍵技術的科學原理、突破脫碳技術瓶頸的有效途徑。在減排技術方面尤為重要的是零排/減排、氫工業、儲能等關鍵核心技術。
在能源領域，需要立足我國以化石燃料為主的基本國情，致力于化石能源高效清潔利用、可再生能源、先進核能、儲能與多能融合等方面關鍵核心技術的多點突破、集成創新與綜合示范。同時，還需要借鑒國際上對能源消費結構的經驗與認識，充分發揮數字信息技術（如大數據、人工智能、區塊鏈、物聯網等）、公民意識教育等路徑的重要作用。
4 產業結構調整
產業結構調整是實現“雙碳”目標的重要措施，其核心問題是基于新能源技術突破及能源替代進程、發展新型產業和社會系統的碳循環調控科學理論，建立新一代的多尺度科學研究范式，發展產業結構調整的科學基礎。
目前，應著重關注的重要技術領域包括：低碳流程工業、低碳建筑材料、綠色交通體系的產業低碳轉型路徑、碳化工業及碳利用關鍵技術、新一代綠色低碳產業模式及工業體系。
以鋼鐵、有色、石化、化工、建材等高耗能高排放的傳統產業為重點，充分發揮政府和市場對社會資源配置的決定性作用，積極推動產業結構優化升級、堅決遏制高耗能高排放項目盲目發展、大力發展綠色低碳產業。
5 鞏固提升碳匯
利用生態系統固碳功能，保護植被、土壤及冰凍圈碳庫的穩定性、增強自然和人為碳匯功能被認為是最經濟有效且最具規模效應的碳中和技術途徑。
中國區域的陸地和海洋碳循環規律和特性的認知雖然取得了重要進展，但是依然存在眾多不確定性和知識盲點。其核心問題是理解生態系統碳循環過程機理及碳匯功能時空變異、生態系統碳匯與全球氣候變化的相互影響及互饋。
在全域國土空間的碳匯功能鞏固和提升行動中，需要：
系統認知生態系統碳匯功能的穩定性、增匯技術的碳匯效應、可持續性及技術經濟的可行性；
開發生物、生態及工程的碳捕獲、碳利用及碳封存新技術
評估分析重要生態功能區及國家層次的綜合碳匯管理功效。
6 國家戰略與路徑選擇
“雙碳”行動是涵蓋全域國土空間及全部行業和產業系統的社會經濟和科學技術重大變革，需要能源結構轉型脫碳、產業結構調整減排、生態環境建設增匯的3個領域協同推進的巨大系統工程，需要明確的國家戰略引導及優化的路徑選擇。國家、區域及行業的碳中和戰略布局及技術路徑選擇是“雙碳”行動成敗的決定性因素。
國家層次碳中和的核心問題是，在既定的國家發展目標和現有及未來的資源結構、科技和經濟背景下，選擇并優化潛在戰略和技術路徑，需要回答碳達峰時的排放峰值、碳中和的動態路徑、技術途徑和關鍵技術體系的迭代等脫碳減排的戰略問題，還需要回答與國家經濟穩定和能源安全相關的基礎碳排放空間、生態系統碳匯和碳封存的碳中和能力、中國及各區域生態系統的碳儲量和固碳能力、傳統生態工程和新型生物途徑的增匯潛力等重大科技問題。
7 協同治理與管理政策
應對全球變化的碳中和目標與國家生態環境治理、生態保護和生態恢復的目標高度契合，是一舉多得的國家治理措施。
統籌全域國土空間的生態環境治理是落實基于自然的生態系統保碳增匯方案的具體措施，其核心科技問題是如何做到環境減污與產業降碳協同發展、氣候環境與人類健康和物種保護協同，以及國土空間管理與碳中和政策的協同。
政策與管理是實現碳中和目標和行動的政治、經濟、法律保障，其核心問題是如何從政策與管理層面統籌國家、省域及行業的“雙碳”路徑與社會經濟發展。目前需要著重解決的政策與管理問題包括：
碳排放、極端氣候事件對社會經濟影響；
增匯碳減排的產業政策、碳中和的經濟社會成本、碳定價及其監管機制與金融政策；
顛覆性能源技術和碳移除技術政策、商業模式與監管機制；
氣候適應能力評估和宏觀策略、氣候適應技術與政策管理；
國家與全球氣候治理的報告和監測、認證和核查、國際合作與資金政策、法律法規體系建設等。
中國的“雙碳”行動意義重大，是極具挑戰的重大任務，不僅需要政府、企業及民眾的共同奮斗，更需要科技界提供全方位的科學知識、關鍵技術、數據信息、管理政策等方面的科技支撐。
在能源和產業減排領域，從國家能源安全和產業發展的視角，聚焦低碳能源和清潔綠色產業戰略需求，開展關鍵核心技術攻關，大力推動化石能源高效低碳利用、可再生能源規模化開發利用、先進核能安全利用技術突破、儲能技術體系規模化應用，以及鋼鐵、有色、石化、化工和建材產業的低碳化技術變革。
在生態系統碳匯領域，迫切需要系統開展生態系統碳循環過程、碳儲量及通量時空格局的綜合觀測，構建地基-空基-天基和社會統計的碳源匯監測體系，研究中國區域的碳收支過程機制、動態演變、地理分布和經營管理，集成評估陸地、水域及海洋生態系統碳匯功能，發展基于生態學原理的自然碳源匯演變過程與人為“減、增、保、封”的碳中和舉措整合分析理論和方法學體系。
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