碳中和目標的綜合環境能源效益可能被低估

我國2060年前實現碳中和目標需要深刻的能源結構轉型，尤其是大幅增加風光等可再生能源在我國一次能源結構中的比重。然而，現有綜合評估研究多基于氣象-化學解耦的空氣質量模型，難以表征由于氣溶膠減排帶來的大氣邊界層高度提升和更好的擴散條件，以及由此帶來空氣質量提升的放大效應；以及由于氣溶膠減排使得地面能接收到更多的太陽短波輻射和略微更強的地表風速，從而提升可再生能源的資源潛力和穩定性。

碳中和目標下空氣質量-人群健康-清潔能源的互饋機制。課題組供圖

北京大學覃櫟課題組與南京大學黃昕課題組，以及清華大學、普林斯頓大學等資深研究團隊合作，共同構建氣象-化學在線耦合的綜合評估模型框架并開展了大量情景的數值模擬實驗，系統評估了考慮正反饋機制時，中國到2060年實現碳中和目標所帶來的空氣質量、人類健康和可再生能源性能的協同效應。成果論文近日刊于《自然-地球科學》上。

研究發現，相較于2060年基線情景，由于污染物排放量的減少以及氣溶膠氣象反饋效應的加成，到2060年實現中國碳中和目標將使全國人口加權的PM2.5濃度降低約39μg/m3，并避免57%過早死亡人數（113萬人；95%置信區間：0.97-1.29百萬人）。老齡化人口往往會抵消中國碳中和目標的健康效益，但基線死亡率的同時降低則會充分補償老齡化帶來的健康效益損失。

其中，降低的氣溶膠氣象反饋效應在京津冀地區能分別帶來7.1 (6.5%), 5.6 (6.9%), 4.3 (6.6%) μg/m3 的人口加權PM2.5濃度降低，并相應減少23000（21000-26000) 由于PM2.5導致的過早死亡人數。

中國碳中和目標帶來的空氣質量、人類健康和可再生能源協同效應主要集中在中部、北部和東部電網，這些地區的省級空氣污染和人口暴露度普遍減少約80%（>40μg/m3）。實現碳中和后，人口加權PM2.5濃度的降低程度尤為顯著，并且最顯著的可再生能源增加發生在能源需求最高的東部省份，有助于緩解能源供需之間的地理不匹配。

總體而言，中國碳中和目標帶來的空氣質量、人類健康和可再生能源協同效應主要集中在空氣質量亟需改善和能源需求較大的地域。

然而，中國實現碳中和后的空氣質量（約12.1 μg/m3）仍然超出了世界衛生組織制定的最新空氣質量指南，57%和99%的人口暴露于超過10和5 μg/m3的PM2.5濃度。增加的可再生能源資源潛力可能為實現碳中和后解決剩余空氣污染和相關健康損害提供額外助力。

研究結果顯示，全球發展中和污染國家對碳中和的承諾可能會在氣溶膠減排、空氣質量改善和可再生能源資源潛力提升之間產生重要的正反饋效應，這些效應可以通過減弱的氣溶膠氣象反饋作用和更好的空氣污染擴散條件而被放大。

該研究工作得到了國家自然科學基金項目等項目的支持。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41561-024-01425-1;