为什么儿童的二氧化碳排放量必须比祖辈少八倍

Young students and their parents wearing masks walk along a street on a hazy day in Harbin, Heilongjiang province, China, November 3, 2015. Some kindergartens and schools were closed as severe air pollution hit northeastern Chinese city of Harbin on Tuesday, local media reported. REUTERS/Stringer CHINA OUT. NO COMMERCIAL OR EDITORIAL SALES IN CHINA - GF20000043621
Younger generations have much smaller lifetime carbon budgets than older generations.Image: REUTERS/Stringer
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若要实现《巴黎协定》将全球变暖限制在“远低于2摄氏度”、理想情况下低于1.5摄氏度的目标,全球二氧化碳排放量需要在未来几十年内急剧下降。

若要实现这些目标,年轻人在其一生的大部分时间里都将几乎无法对全球排放做出显著贡献。从本质上讲,与老一辈相比,他们在一生中可“允许”排放的二氧化碳量将更少。

为确定他们个人的二氧化碳限额将缩小多少,碳简报(Carbon Brief)将历史排放和人口数据与未来预测相结合。在全球变暖被限制在1.5摄氏度的情景下,今天出生的普通人一生的排放量,仅相当于1950年出生者的八分之一。

交互式工具展示了每个人在其一生中的“碳预算”规模,具体取决于其出生的时间和地点。

它考察了两种不同情景:一种是到2100年全球变暖被限制在工业化前水平以上远低于2摄氏度;另一种是全球变暖被限制在1.5摄氏度。

它还考虑了两种分配未来可允许排放量的不同方式:一种是各国遵循模型得出的“最优”路径;另一种以平等为导向,即无论身处何地,每个人都可使用相同比例的未来排放量。

若要遵守《巴黎协定》的限制,在所有情景下,年轻一代的一生碳预算都将远小于老一辈,因为大部分可允许排放量已被用尽,这意味着年轻人将无法享有老一辈所享有的不受限制排放的便利。

这项分析的构想最初由Ben Caldecott博士(任职于牛津大学)首次提出。所用方法及其局限性在本文末尾有详细说明。碳简报目前正与Caldecott博士及其同事合作,进一步完善该分析。

全球概况

根据联合国的说法,若要使世界保持在《巴黎协定》的限制范围之内,全球排放量必须在下一个十年内达峰,并迅速下降。在本文考察的情景中(具体细节见末尾方法部分),全球排放量约在2020年达峰,到2045年下降约50%,随后在2075年左右降至零以下,以将全球变暖控制在2摄氏度以内。

要将全球变暖控制在1.5摄氏度以内,排放量必须下降得更快——到2030年左右下降约50%,并在2055年前降至零以下。在此处考察的1.5摄氏度情景中,本世纪末前将大量部署负排放,每年从大气中移除的碳量约相当于当今排放量的三分之一。

这些排放路径可以被划分为平均的“终身碳预算”,其取决于个人的出生年份。该分配基于每个人一生期间不断变化的全球人口和排放量。

下图显示了1900年至2017年间每个出生年份人群的全球平均终身碳预算,分别对应将变暖控制在1.5摄氏度(深蓝色)或2摄氏度(浅蓝色)以内的情景。

按出生年份划分的1.5摄氏度和2摄氏度情景下的全球人均平均终身碳预算,假设寿命为85年。数据基于全球碳计划(Global Carbon Project)的历史排放数据、联合国的历史及未来人口预测,以及MESSAGE-GLOBIOM的全球排放预测。底部显示的出生年份对应世代,数据来自皮尤研究中心(Pew Research Center)。详见方法部分。图表由碳简报使用Highcharts制作。

如上图所示,若将变暖限制在远低于2摄氏度,2017年出生者的全球平均终身碳预算为122吨二氧化碳,仅约为1950年出生者预算的三分之一。若将变暖限制在1.5摄氏度,剩余预算仅为43吨二氧化碳,两者差距为八倍。

目前全球人均排放量约为每人每年4.9吨。这意味着,若将变暖限制在远低于2摄氏度,今天出生者的终身碳预算相当于当前排放量的25年;若限制在1.5摄氏度,则仅相当于当前排放量的9年。

排放量的分配

上述分析采用的是全球平均碳预算。然而,现实中并不存在“全球平均”的个人,且在“远低于”2摄氏度和1.5摄氏度的世界中,各国排放量将遵循略有不同的轨迹。

总体而言,在美国等发达富裕国家,人均排放量非常高,因此减排幅度需要相应更大。印度等发展中国家的人均排放量已经低得多。

为了更直观地理解这一差异,2017年印度人均排放量为1.9吨二氧化碳,而美国的这一数字为16.9吨二氧化碳。

此外,各国历史排放量差异很大,美国和英国等国自工业革命以来所占累计排放量的份额要大得多。这就引出了一个悬而未决的问题:《巴黎协定》设定的固定全球碳预算应如何在不同国家之间分配。

在各国之间分配未来排放量有许多不同方式。综合评估模型(IAM)——即考察需要何种技术和选择组合以实现气候目标的能源系统模型——提供了一套预算分配方案,报告世界每个地区的未来排放量。

下图基于综合评估模型在1.5摄氏度情景下的分配。它展示了按出生年份划分的终身碳预算如何变化,涵盖占全球二氧化碳排放绝大部分的四个主要国家和地区:美国(浅蓝色线)、欧洲(深蓝色)、中国(红色)和印度(黄色)。

基于历史排放量及未来综合评估模型1.5摄氏度情景的按出生年份划分的终身碳预算,假设寿命为85年。数据基于全球碳计划的历史排放数据、联合国的历史及未来人口预测,以及MESSAGE-GLOBIOM的区域排放预测。底部显示的出生年份对应世代,数据来自皮尤研究中心。详见方法部分。图表由碳简报使用Highcharts制作。

若按此方式基于综合评估模型路径分配剩余碳预算,那么2017年出生者的国家允许终身排放量与1950年出生者相比要相似得多,但各国之间仍存在较大差异。

例如,如今在美国出生的人仍将被分配到一个终身碳预算,约为印度出生者的15倍。其预算约为中国出生者的四倍,约为欧洲的两倍。

下表按世代列出了全球以及各主要国家/地区在1.5摄氏度世界(2摄氏度世界)中的终身碳预算:

Image: 碳简报

这一方法不可避免地引发了关于公平的问题,因为它意味着历史排放量高的国家在未来也将获得更大的一份“蛋糕”。关于公平的定义有很多种,而对于哪些方法既可行又“公平”地分配未来排放量,仍缺乏共识。

一种替代方案是,无论人们身处何地,都在所有人之间平均分配剩余预算。在实践中这可能难以实现,例如,美国的人均排放量需要迅速向全球平均水平下降,而印度的人均排放量则将立即上升。

但它提供了一个有用的思想实验,可与上文所述的终身碳预算分配方案进行对比。即便如此,这一方案也未必真正平等,因为它忽视了对历史排放的责任。

下图显示了同一四个主要国家和地区在这种分配方式下,按出生年份划分的终身碳预算变化。该图基于历史人均排放量,以及2018年起剩余碳预算的平等人均份额,情景为将变暖限制在1.5摄氏度。

与上一图相同,但使用MESSAGE-GLOBIOM的全球排放预测来计算未来全球人均排放量。详见方法部分。图表由碳简报使用Highcharts制作。

上图显示,当未来排放量被平等分配时,终身碳预算收敛得快得多,尽管各国之间的历史差异依然存在。因此,2017年出生的人,无论出生在何处,其终身碳预算都将相近。

一些局限性

计算终身碳预算必然不够完美,并依赖于一系列不切实际的假设。每个人都不相同,在实践中,个人排放量将受到收入、行为及其他因素的强烈影响。

虽然例如约1995年左右出生于美国的人,其平均1.5摄氏度终身碳预算可能为696吨二氧化碳,但该世代的人在实践中个人排放量差异将很大。

本文采用的方法是用人口数量去除国家排放量,这也掩盖了一个事实:某些国家相当大比例的排放量,来自于生产供贸易而非国内消费商品的工业和商业活动。这些“消费足迹”可能与国家排放量估算存在显著差异,碳简报此前也曾对此进行过研究。

为简化计算,在计算终身碳足迹时假设寿命恒定为85年。这高于目前大多数国家的平均寿命,但考虑到医学科学的预期进步以及医疗可及性的提高,对于当今的年轻世代而言可能更为现实。然而,实际上,各国之间的寿命差异可能会延续至未来,并可能影响这些计算结果。

最后,该方法假设某一年的排放量可以不分年龄地平均分配到全体人口中。实际上,儿童的排放责任可能远低于成年人,例如他们不驾车,且消费通常也较少。

尽管如此,本分析首次展示了终身碳预算如何随年龄变化。它表明,由于避免变暖1.5摄氏度或2摄氏度的全球预算已基本被用尽,如今年轻人的允许终身排放量仅为前几代人的一小部分。

方法

终身碳预算的计算方法是,将历史及预测的未来人均排放量相加,统计个人预计存活的每一年,并为简化起见,假设自给定出生年份起寿命恒定为85年。这高于当前全球平均寿命(接近日本的典型水平),但考虑到持续的医学进步,它可能更符合当今年轻人的寿命。

例如,若某人于2000年在印度出生,其终身碳足迹将等于2000年至2017年印度的历史人均排放量之和,加上2018年至2085年印度的预测人均排放量。

2017年底被用作历史排放与未来排放的分界点,因为尚无所有国家2018年的排放和人口数据。

碳预算已为1900年至2017年间所有可能的出生年份计算,涵盖主要国家,以及联合国人口预测可用的各世界地区:非洲、欧洲、拉丁美洲和加勒比地区、北美、大洋洲和亚洲。

1751年至2017年各国的历史二氧化碳排放估算数据取自全球碳计划。1950年至2017年的历史人口数据,以及2018年至2100年的未来人口预测,则取自联合国《世界人口展望2017》。未来人口预测选用“中等”情景,因为它与用于SSP2(共享社会经济路径2)世界的人口假设较为吻合,而该世界被用于综合评估模型的排放情景。

1.5摄氏度和2摄氏度目标下各国的未来排放量,基于国际应用系统分析研究所(IIASA)的综合评估模型运行,MESSAGE-GLOBIOM模型,采用SSP2世界设定。SSP2是指当前经济和人口趋势大体延续的世界,MESSAGE-GLOBIOM是被选用以代表SSP2的模型。按地区及全球划分的MESSAGE-GLOBIOM排放量取自IAMC 1.5C情景浏览器。

由于近年来的综合评估模型运行缺乏国家层面的数值,因此采用区域排放估算来推算各国的排放轨迹:将当前各国排放量按综合评估模型运行中区域排放量的降幅进行缩放。例如,若综合评估模型显示在1.5摄氏度情景下,经合组织国家到2040年减排50%,则估算每个经合组织国家的排放量到2040年也将下降50%。

人均排放估算使用的是净未来排放量。这意味着在许多国家,未来人均排放量在21世纪后半叶将变为负值,尤其是在1.5摄氏度情景下。MESSAGE-GLOBIOM中负排放的分布因地区而异,其中拉丁美洲和加勒比地区的负排放尤为集中。

最后,由于排放量和人口预测仅延伸至2100年,而2015年后出生的人在2100年后仍将存活,因此假设此后各年的人均排放量保持在2100年的水平。

提供了两种未来排放分配情景:一种基于区域MESSAGE-GLOBIOM排放路径,另一种则是在2017年后将全球MESSAGE-GLOBIOM预测排放量按人均基础平均分配给每个国家。后一种情景显示,与综合评估模型中的分配相比,剩余排放量的更公平分配将如何影响终身碳预算。

交互式工具中展示的国家是人口最多国家的一部分。不过,主要地区也已列入其中,因此若某国未在列表中出现,其所在地区应可提供合理的估算。“北美”地区未予显示,因为其所有成员国均已在列表中。

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