IPCC AR6 第一工作组报告：人类活动导致气候变暖是明确的
2021年7月20日的河南特大暴雨，24小时的降雨量超过200mm，超过了历史极值，造成了严重的灾难，导致300多人遇难，直接经济损失达800多亿[2]。2012年北京7月21日的特大暴雨，也造成了近80人遇难，100多亿的经济损失[3]。从统计学角度，这些极端事件的发生频率在近几十年全球气候变暖的背景下越来越高[1]（图1）。IPCC报告正是针对目前的气候变化问题进行了系统性的评估。
图1. 全球变暖背景下的极端事件[1]
一、IPCC是什么？
IPCC，全称为Intergovernmental Panel on Climate Change，也就是“政府间气候变化专门委员会”，是一个附属于联合国之下的跨政府组织，在1988年由世界气象组织、联合国环境署合作成立，专责研究由人类活动所造成的气候变迁。该会会员限于世界气象组织及联合国环境署之会员国[4]。
政府间气候变化专门委员会（IPCC）本身并不进行研究工作，也不会对气候或其相关现象进行监察。其主要工作是发表与执行《联合国气候变化框架公约》有关的专题报告。政府间气候变化专门委员会（IPCC）主要根据成员互相审查对方报告及已发表的科学文献来撰写评估报告,目前IPCC具有195个成员国，数以千计的人在为IPCC的工作做贡献[4]。也就是说IPCC其实组织了一批杰出的科学家对气候变化的各个主题的论文进行回顾（Review），然后隔几年（5-8年）根据全世界的研究进展，发表一个具有权威性的综述。
IPCC分别在1990年（FAR），1995年（SAR），2001年（TAR），2007年（AR4）,2014年（AR5）发布了5份气候变迁评估报告，并且在2018年发布了《1.5℃特别报告》（SR15），2019年发布了《气候变化和土地》（SRCCL）以及《气候变化中的海洋和冰冻圈》（SROCC）两份特别报告（图2）。2016年-2022年是IPCC AR6的工作周期，包括以上三个特别报告以及IPCC AR6的正式报告[4]。
图2. IPCC报告的发展历史[5]
IPCC的正式报告一般包括四个部分，三个工作组报告加一个综合报告（图3）。第一工作组为自然科学基础，主要报告的是全球变暖的科学事实，过去现在未来的气候状况，评估目前全球变暖的程度以及未来气候变化的可能趋势。
第二工作组为气候变化影响、适应性和脆弱性，主要是评估了社会经济和自然系统对气候变化的脆弱性、气候变化的消极和积极后果以及适应气候变化的备选办法。
第三工作组为减缓气候变化，聚焦减缓气候变化，评估减少温室气体排放的方法，以及从大气中消除温室气体。
综合报告则是在三个工作组评估报告和几个特别报告的基础上进行提炼。在2021年8月9日发布了IPCC AR6第一工作组的报告，在2022年会陆续发布第二和第三工作组的报告，最终发布IPCC AR6的综合报告。
图3. IPCC主要的机构组成[6]
二、IPCC AR6 第一工作组报告的主要内容
图4. IPCC AR6 WGI 目录[7]
IPCC AR6第一工作组报告主要包含12个章节（图4），主要关注现在的气候现状，人类对气候系统的影响，未来气候变化的预测，全球碳循环和生物地球化学循环，水循环，海洋和冰冻圈以及海平面变化，极端气候事件和风险等[7]。
第一工作组报告全文长达3949页，主要的内容会提炼在42页的决策者摘要，非专业相关基本只需要读摘要就可以了解新的AR6报告的主要结论。
以下挑几个重点来介绍AR6第一工作组的自然科学基础评估结果。
01——人类活动导致气候变暖的结论是明确的（unequivocal）[7]
图5. 人类对气候变化的影响是过去2000年前所未有的[7]
目前，地球的平均气温相较于工业革命前（1850-1900年平均）已经升高1.1℃，人类活动在过去的2000年里造成的气候变暖是前所未有的。模拟的自然变率（包括太阳活动和火山活动）造成的气温变化是较为平稳的，不会超过0.3℃，而模拟的人类活动+自然变率和观测到的平均温度变化是较为吻合的（图5）。这可以说明，现在的全球增温主要归因于人类活动燃烧化石燃料和土地利用造成的温室气体的排放。
图6. 不同驱动因素对全球变暖的贡献[7]
观测的全球变暖的幅度和人类活动的影响造成的温度变化误差范围内是一致的。主要是人类活动产生的温室气体的增温作用以及部分气溶胶的冷却作用[7]（图6）。各种混合的温室气体大体会增温1.5℃，而目前的气溶胶气体大体会降温0.4℃，太阳活动以及火山活动的变率对现在的全球平均温度整体作用不明显[7]。温室气体中主要是二氧化碳，甲烷以及氮氧化物，其中二氧化碳会增温0.8℃，甲烷会增温0.5℃，其他气体增温有限；气溶胶整体会消减温室气体的增温作用，其中硫化物有0.5℃的降温作用，几乎抵消了甲烷的增温作用，黑炭具有微弱的增温作用，不过目前误差较大，说明研究结论争议性较大。
整个气候系统现状的很多方面和气候系统变化的尺度是数百年-数千年间前所未有的[7]。目前，大气二氧化碳的浓度在410ppm水平，超过了过去2Ma（百万年）的任何时期。全球表面温度从1970年以来比过去2000年的任何50年增加的都要快。在2011-2020年，北极海冰的平均面积是1850年以来最低。1900年以来全球平均海平面高于过去3000年里任何一个世纪。全球海洋过去100年变暖的速度比11000年前的末次冰消期转换还要更快[7]。
图7. 人类贡献造成的极端热事件和极端降雨[7]
02——极端气象和气候事件频发[7]
人类影响的气候变化已经造成全球每个区域的许多气象和气候极端事件，包括热浪、特大暴雨、干旱和热带风暴等极端事件，而且相比较IPCC AR5报告，人类活动的贡献加强了。可以非常确信的是，极端热事件（包括热浪）自从1950年以来发生的越来越频繁，而且越来越严重了；而极端冷事件变得更少，高信度的研究表明人类活动造成的影响是这些变化的主要驱动力。1950年以来，大部分陆地的观测数据表明极端降雨事件的频率和强度都增加了，主要是人类活动引起的气候变化造成了这些变化。人类活动引起的气候变化也会造成某些区域的农业和生态干旱，主要通过增加陆地蒸腾作用（图8）。
图8 干旱事件的形成机制[7]
亚利桑那大学的古气候学家Jessica Tierney认为新的IPCC报告有了很多进展，例如某些干旱在过去8年科学家们并不肯定是否是人类造成的，而现在事情发生了变化。北美和地中海有确信的证据是人类活动造成的干旱，但是这些区域并不是因为降水少而干旱，而是温室气体升高造成的高温引起了所谓的“热干旱”（图8）。热干旱发生是因为大气越热，大气会越“口渴”，温暖的大气将土壤中的水分更多的蒸发出来，导致干旱更严重。因此对于相同的降雨减少，却造成更严重的干旱[8]。
此外，1950-1980年的全球陆地季风降雨的减少可能部分是人类活动排放的气溶胶造成的，但是从那以后季风降雨的增加归因于升高的温室气体和十年-多十年尺度的内部变率（中等信度）。20世纪，整个南亚、东亚、西非的温室气体造成的降雨增加被人类排放的气溶胶导致的降雨减少抵消了[7]。
图9. 五种排放情景下未来增温效果[7]
03——未来气候还会如何变化？
相对于IPCC AR5，基于气候过程、古气候证据和气候系统对辐射驱动增加的反馈更深入了解，将平衡态气候敏感性3℃的估计缩小到一个更小的范围，可能在2.5-4℃。气候敏感性指的是二氧化碳浓度加倍后，全球平均地表温度年平均值的平衡变化[7]。
未来的气候变化是基于不同的二氧化碳排放路径下模式模拟的结果。主要是较高排放水平的SSP5-8.5和SSP3-7.0，中等水平的SSP2-4.5以及较低水平的SSP1-2.6和SSP1-1.9.这些排放路径的数字是把二氧化碳的增温效果换算为同等瓦数的辐射增量。例如，1971-2006年，温室气体造成的地球平均热辐射增加速率为0.5W/m2,2006-2018年这一增加为0.79 W/m2。在高的两种排放情境下，二氧化碳在2100年前依然会飙升，本世纪末增温将达到2.8-5.7℃；在中等排放情境下，二氧化碳会在2030-2055年间达到一个平台，尔后开始下降，本世纪末，增温将达到2.7℃；而较低的两种排放情景下，需要立即开始快速减排，二氧化碳快速下降，在2055-2080年达到碳中和，最终增温在1-2.4℃。
图10 五种排放情景下中长期增温估计[7]
根据以上5种排放情景的模拟结果，在最近的20年几乎都会达到1.5℃，而在本世纪末，只有SSP1-1.9的排放路径才有可能将增温控制在1.5℃以下。意味着在2055年左右全球必须要达到碳中和。然而根据目前全球的碳排放政策，控制在1.5℃的可能性很低，需要全球的通力合作才可能达成这一目标[7]。
图11 五种排放情境下陆地和海洋吸收的二氧化碳比例[7]
目前主要的二氧化碳是被陆地和海洋吸收的。随着气候变暖，陆地和海洋能吸收的碳的比例逐渐降低。在最低的排放情境下，本世纪末，还有70%的碳可以被陆地和海洋吸收。而在最高的SSP5-8.5的排放情境下，增温4.4℃，只有38%的碳可以被大气和海洋吸收，剩下的留在大气里，增温趋势会更为显著。
图12 不同排放情境下本世纪末不同气候系统的变化[7]
04——由于过去甚至未来的碳排放造成的很多变化，例如海洋，冰盖和全球海平面，在百年甚至千年尺度上是不可逆转的[7]。
山岳冰川和极地冰川会持续几十年甚至几百年的融化（高信度），在百年尺度上冻土碳的丢失紧接着的冻土融化是不可逆转的，格陵兰冰盖和南极冰盖的冰丢失会持续整个21世纪。格陵兰冰盖的总冰丢失量会随着累计碳排放量升高而增加。（几乎可以肯定）整个21世纪，全球海平面会持续升高。相对于1995-2014年，本世纪末，即使是最低的排放情景SSP1-1.9，全球海平面依然会升高0.28-0.55m。而最高的排放情景，会带来0.63-1.01m的海平面上升。在长期来看，海平面会在几百年甚至千年尺度上持续升高，主要是因为前期的二氧化碳排放造成了持续的深海暖化，冰盖融化，海平面将会在未来的几千年维持高位（高信度）。如果增温限制在1.5℃，未来2000年，海平面升高大约是2-3m，如果升高为5℃，未来海平面升高将达到19-22m。而末次间冰期（12.5万年前）全球海平面比现在也仅仅高出5-10m[7]。
图13 累计二氧化碳排放和增温幅度呈线性关系[7]
05——从自然科学角度，限制人类活动引起的全球变暖就必须要限制累计的二氧化碳排放，达到碳中和（净零碳排放），以及其他温室气体的快速减排。甲烷的快速和持续减排还可以降低因气候变暖造成的气溶胶污染提，升空气质量[7]。
人类累计排放二氧化碳的量和全球变暖的温度有一个线性关系，每增加1000Gt的二氧化碳的排放，会增温0.45℃（0.27-0.63℃）。如若不立即进行减排，几乎可以肯定未来平均温度会随着累计二氧化碳的增加而持续升高，并给人类带来灾难。
人类当然不能坐以待毙！
三、应对气候变化的中国行动：碳达峰 碳中和
IPCC每次报告的发布，基本上给全球应对气候变化指明了一个方向。毕竟IPCC的报告是经过每个成员国政府审核最终发布的，是气候变化研究领域和各个政府权衡之后的研究结果。IPCC AR6第一工作组的报告，只是简单的指出了需要净零排放才有可能控制增温，尽可能减少气候变化带来的灾难。然而控制1.5℃，目前看来，希望较为渺茫。具体的减排措施会在明年的第三工作组报告中进行详细的评估。
2015年12月第21届联合国气候变化大会上通过的《巴黎协定》中并没有提出碳中和的目标，《巴黎协定》问世之后，才陆续有国家和地区提出了与碳中和有关的长期目标。在世界各国政府规划方面，截至2020年2月31日，包括中国在内的37个国家采用纳入国家法律、提交协定或政策宣示的方式正式提出了碳中和相关承诺；52个国家仅以口头承诺等方式提出碳中和目标，但未给出目标的详细信息[9]。就目前世界范围内的碳中和计划，控制在1.5℃具有非常高的难度，而这些计划如果完全达成，增温控制在2-3℃是较为可能的。
图14 37个正式提出碳中和相关承诺的国家及其碳中和时间[9]
2020年9月22日，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上承诺，中国力争于2030年前达到CO2排放峰值，努力争取2060年前实现碳中和。中国的碳达峰与碳中和战略，不仅是全球气候治理、保护地球家园、构建人类命运共同体的重大需求，也是中国高质量发展、生态文明建设和生态环境综合治理的内在需求[10]。
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十五个五年规划和2035年远景目标纲要》第十一章第四节“积极应对气候变化”指明：落实2030年应对气候变化国家自主贡献目标，制定2030年前碳排放达峰行动方案。完善能源消费总量和强度双控制度，重点控制化石能源消费。实施以碳强度控制为主、碳排放总量控制为辅的制度，支持有条件的地方和重点行业、重点企业率先达到碳排放峰值。推动能源清洁低碳安全高效利用，深入推进工业、建筑、交通等领域低碳转型。加大甲烷、氢氟碳化物、全氟化碳等其他温室气体控制力度。提升生态系统碳汇能力。锚定努力争取2060年前实现碳中和，采取更加有力的政策和措施。加强全球气候变暖对我国承受力脆弱地区影响的观测和评估，提升城乡建设、农业生产、基础设施适应气候变化能力。加强青藏高原综合科学考察研究。坚持公平、共同但有区别的责任及各自能力原则，建设性参与和引领应对气候变化国际合作，推动落实联合国气候变化框架公约及其巴黎协定，积极开展气候变化南南合作[11]。
中国政府的碳达峰以及碳中和承诺，需要巨大的决心，也需要巨大的投入，同时也是一件不得不做的事情。碳排放权是发展权，经济社会的建设离不开化石燃料的动力，离不开我们工业的发展。但是时至今日，全球变化造成的中国亚洲季风区和干旱区的自然灾害也越来越显著，我国的增温速率也要高于全球平均值[1]。化石燃料的燃烧带来的空气污染问题也损害着我国人民的健康。需要在发展经济的基础上，在未来的几十年里达到一个较低的碳消耗水平。
在国家顶层设计的基础上，各方面开始着手进行了碳达峰和碳中和的布局。2021年7月，中华人民共和国生态环境部发布了《中国应对气候变化的政策与行动2020年度报告》，布局了能源和生态方面如何碳达峰碳中和最终减缓气候变化，多个角度如何适应气候，如何建立完善的机制的多项措施。2021年6月，丁仲礼院士发表了《中国碳中和框架路线图研究》的演讲报告，从多个角度论述了未来碳中和的路线[12]。大气物理所等机构的研究人员也从地球系统科学的角度分析了碳中和目标下地球系统模式、气候监测指标、温室气体监测技术、碳源/汇核算方法体系等方面，阐述了支撑碳中和的关键技术手段及现存的问题[13]。
碳中和的实现从国家和个人角度有很多事情可以做。国家层面，主要是进行政策的制定，包括提供相关的研究经费，针对碳中和调整相关的能源结构，推动低碳能源技术，推动碳封存等负排放技术。另外，基于生态环保以及农业的角度，管理山水林田湖草，调整土地利用政策，增加生态碳汇（森林碳汇、田间管理能力碳汇、湿地碳汇、草地碳汇）。而对个人而言，尽量做到节约用电，爱护环境，逐渐使用新能源汽车或者使用公共交通工具，建立个人碳足迹清单，融入减塑生活，主动参与植树造林，这些个人行动可以助力国家的碳中和战略。
碳中和的各项研究和工程在路上，挑战也在路上，这是一条漫长而需要持续投入的路。
参考文献
[1].中国气象局气候变化中心.中国气候变化蓝皮书2021[M].北京：科学出版社，2021.
[2].https://www.163.com/news/article/GGDLBBVE0001899O.html
[3].中国天气网.城市之殇-7.21北京特大暴雨.http://www.weather.com.cn/zt/kpzt/1696696.shtml
[4] IPCC官网https://www.ipcc.ch/
[5]The IPCC and the Sixth Assessment cycle. https://archive.ipcc.ch/pdf/ar6_material/AC6_brochure_en.pdf
[6]https://archive.ipcc.ch/organization/organization_structure.shtml
[7] IPCC, 2021: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelek？i, R. Yu and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.
[8]https://twitter.com/leafwax/status/1424777472420155392
[9] 数据资讯：全球碳中和的学界研究与政府规划概况[J].中国科学院院刊,2021,36(03):367-370.
[10]http://www.xinhuanet.com/politics/leaders/2020-09/22/c_1126527652.htm
[11] 中华人民共和国国民经济和社会发展第十五个五年规划和2035年远景目标纲要.
[12] 丁仲礼.中国碳中和框架路线图研究.2021.北京.
[13] 蔡兆男,成里京,李婷婷,郑循华,王林,韩圣慧,王凯,屈侠,江飞,张永雨,朱建华,龙上敏,孙扬,贾炳浩,袁文平,张天一,张晴,谢瑾博,朱家文,刘志强,吴琳,杨东旭,魏科,吴林,张稳,刘毅,曹军骥.碳中和目标下的若干地球系统科学和技术问题分析[J].中国科学院院刊,2021,36(05):602-613.
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