碳排放核算及低碳化途徑研究

時(shí)間:2022-12-17 11:06:08

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碳排放核算及低碳化途徑研究

近年來,由CO2等溫室氣體濃度升高帶來的全球氣候變化在很大程度上影響著人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展[1]。中國作為世界上最大的發(fā)展中國家,2016年CO2排放量達(dá)到104億t,占全球CO2排放量的29%[2]。在我國生態(tài)文明建設(shè)已上升為國家意志的背景下[3],為了實(shí)現(xiàn)2020年中國碳排放強(qiáng)度下降40%~45%的目標(biāo)[4],政府部門及學(xué)術(shù)界正致力于制定科學(xué)合理的減排方案。作為科學(xué)研究的主體,學(xué)者們參與科研活動(dòng)對(duì)碳排放也會(huì)產(chǎn)生一定的影響,這主要體現(xiàn)在參加學(xué)術(shù)會(huì)議的過程中。例如,2009年哥本哈根世界氣候大會(huì)期間參會(huì)者排放了約40500tCO2[5]。國外對(duì)學(xué)術(shù)會(huì)議的碳排放研究證明了這些由科學(xué)本身引起的碳排放應(yīng)該得到重視。Burke最早估算了參加一次國際會(huì)議交通能源的CO2排放量[6];Spi-nellis等核算了2008年國際會(huì)議產(chǎn)生的交通能源CO2排放總量為939000t[7];Achten等估算了博士進(jìn)行學(xué)術(shù)研究全過程的CO2排放量,其中參加學(xué)術(shù)會(huì)議的碳排放占全部過程的35%[8];Fors等測算出乘坐火車參加學(xué)術(shù)會(huì)議比乘坐飛機(jī)平均減少了36%的CO2排放[9]。國內(nèi)還未展開對(duì)學(xué)術(shù)會(huì)議的碳排放研究,相關(guān)研究主要集中在旅游業(yè)交通運(yùn)輸領(lǐng)域的碳排放測算方面[10-12]。因此,基于學(xué)術(shù)會(huì)議視角,探討科研活動(dòng)的碳排放狀況,可以為學(xué)術(shù)活動(dòng)本身的低碳化提供必要的信息參考。

1方法和數(shù)據(jù)

本文基于自下而上視角,探討科研學(xué)術(shù)會(huì)議活動(dòng)的碳排放狀況。由于旅行交通碳排放占整個(gè)旅行過程碳排放比重的75%[13],因此本文核算邊界為提交會(huì)議論文的作者去往會(huì)議所在地乘坐交通工具產(chǎn)生的CO2排放量;對(duì)于未提交論文參會(huì)的學(xué)者,一般情況下距離會(huì)議地點(diǎn)較近,其CO2排放量可以忽略不計(jì)。根據(jù)《IPCC國家溫室氣體排放清單指南2006》,基于交通工具的類型、活動(dòng)水平、單位距離碳排放系數(shù),測算中國重要學(xué)術(shù)會(huì)議的CO2排放量,公式為:式(1)中:E2CO為會(huì)議論文作者前往會(huì)議舉辦地乘坐交通工具的CO2排放量(單位:kg);i為交通工具類型;Di為乘坐第i種交通工具作者所在地與會(huì)議舉辦地的距離(單位:km);Pi為乘坐第i種交通工具的人數(shù);EFi為乘坐第i種交通工具碳排放系數(shù)(單位:kg/km•人)。本文對(duì)中國知網(wǎng)2017年中國重要會(huì)議全文數(shù)據(jù)庫中的論文進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),查找出會(huì)議舉辦的時(shí)間和地點(diǎn)以及會(huì)議論文的篇數(shù)和作者單位。根據(jù)會(huì)議舉辦地和作者單位可以定位出兩地分別所在的省市,再依據(jù)中國城市交叉距離表計(jì)算出兩地最短球面距離[14],其中缺失城市間的距離用百度地圖測距功能測量。假設(shè)會(huì)議論文的篇數(shù)等于參會(huì)作者的人數(shù),作者乘坐的交通工具依據(jù)城市間的距離分為汽車、火車、飛機(jī)三種,具體分類方式及理由如下:①我國高速公路最高限速為120km/h,鑒于學(xué)術(shù)會(huì)議持續(xù)的時(shí)間和參會(huì)者乘坐汽車的便利程度,假設(shè)2h以內(nèi)即作者所在省市與會(huì)議所在地距離小于240km,選擇乘坐汽車;②遠(yuǎn)程航空的距離一般大于1000km[15],故兩地距離大于1000km時(shí),選擇乘坐飛機(jī);③距離介于240~1000km之間則選擇火車。交通工具的碳排放系數(shù)由于不同計(jì)算方法得出的結(jié)果相差較大,所以本文選取美國、英國、愛爾蘭等國家多個(gè)碳排放計(jì)算模型中給出的系數(shù)中的最小值和最大值分別計(jì)算最小碳排放量和最大碳排放量[16-17](見表1)。

2結(jié)果與討論

2.1中國重要學(xué)術(shù)會(huì)議碳排放總體狀況基于式。(1)的測算結(jié)果表明,2017年學(xué)者參加中國重要學(xué)術(shù)會(huì)議提交的論文總篇數(shù)為31992篇,保守估計(jì),其產(chǎn)生的CO2排放總量為2941~14178t,平均每篇論文的CO2排放量為92~443kg。2016年中國全行業(yè)CO2排放總量為104億t,人均CO2排放量為7.5t,2017年中國CO2排放量預(yù)計(jì)增幅為3.5%;2015年中國交通運(yùn)輸業(yè)的CO2排放量為1.89億t[18],雖然2017年學(xué)者參加會(huì)議旅行的CO2排放量在全國及交通運(yùn)輸業(yè)中的占比不大,但平均每篇論文的CO2排放量卻達(dá)到中國人均CO2排放量的1.2%~5.7%。與國外學(xué)者核算的2008年國際會(huì)議平均每篇論文的CO2排放量801kg相比較,占比為11.5%~55.3%。2.2中國重要學(xué)術(shù)會(huì)議碳排放的月度差異。從重要學(xué)術(shù)會(huì)議舉辦月份來看(見表2),2017年學(xué)者參加會(huì)議活動(dòng)的交通能源CO2排放總量較多的月份為8、9和10月,分別占全年比重的16.1%,15.3%和17.7%。以10月份會(huì)議CO2排放量最多的天津市為例,分別達(dá)到了當(dāng)月全國重要學(xué)術(shù)會(huì)議CO2排放總量的26%和天津市全年CO2排放總量的78%。這三個(gè)月CO2排放總量較多的可能原因?yàn)椋?、9、10月中國大部分地區(qū)的氣候條件較為怡人,適合舉辦大型的學(xué)術(shù)會(huì)議;中國重要學(xué)術(shù)會(huì)議的舉辦周期大多為1年,而學(xué)者們大多在上半年撰寫學(xué)術(shù)論文下半年投稿參會(huì)交流。CO2排放總量較少的月份為1月和12月,其占比為0.6%和0.5%,在這個(gè)時(shí)期,中國北方地區(qū)的氣候條件比較惡劣,不利于學(xué)者的交通出行,因此會(huì)議論文的數(shù)量較少,CO2排放量也隨之下降。對(duì)于平均每篇論文的CO2排放量,其值隨著月份的變化而波動(dòng)。2.3中國重要學(xué)術(shù)會(huì)議碳排放的地域差異。從會(huì)議舉辦地來看,2017年因重要學(xué)術(shù)會(huì)議導(dǎo)致的CO2排放量最多的十個(gè)會(huì)議舉辦地大多為省會(huì)或經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市(見表3)。其中北京市、東莞市、天津市、成都市、鄭州市、大連市和西安市經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá),交通較為便利,因此中國重要的學(xué)術(shù)會(huì)議大多在此舉辦,產(chǎn)生了較多的CO2排放。雖然貴陽市、昆明市和烏魯木齊市舉辦的學(xué)術(shù)會(huì)議較少,但由于這些城市地處中國西部,地理位置較為偏僻,學(xué)者參加會(huì)議活動(dòng)的路程較長,造成CO2排放總量也較大。中國重要學(xué)術(shù)會(huì)議CO2排放量最少的十個(gè)城市則大都是經(jīng)濟(jì)較不發(fā)達(dá)地區(qū)(見表4)。

3情景預(yù)測及建議

①從會(huì)議舉辦地來看,學(xué)術(shù)會(huì)議的主辦方在確定會(huì)議舉辦地點(diǎn)時(shí),應(yīng)合理進(jìn)行規(guī)劃,充分考慮參會(huì)人員的數(shù)量和地理分布、會(huì)議擬舉辦地的交通通達(dá)程度以及與參會(huì)人員所在地的距離等因素,選擇參會(huì)人員較為集中、交通條件較為便利、距離參會(huì)人員所在地較近的城市,以減少會(huì)議交通的碳排放。②隨著技術(shù)的進(jìn)步,遠(yuǎn)程視頻會(huì)議的出現(xiàn)可以替代傳統(tǒng)會(huì)議,從而減少交通上的能源消耗所產(chǎn)生的碳排放。德國電信公司測算出2004—2007年間,40260次視頻會(huì)議減少CO2排放量7000t[19]。據(jù)預(yù)測,中國遠(yuǎn)程視頻會(huì)議對(duì)傳統(tǒng)會(huì)議的替代率在2020年和2030年分別可達(dá)到15%和37%,最多可減少CO2排放1.23億t和6.22億t[20]。據(jù)此,對(duì)于一些參會(huì)人員地理分布較為分散、會(huì)議規(guī)模較為龐大的學(xué)術(shù)會(huì)議,建議多采取視頻會(huì)議等低碳方式。③學(xué)術(shù)會(huì)議中參會(huì)人員的交通工具選擇是影響會(huì)議碳排放的重要因素。本文假定當(dāng)參會(huì)者所在地與會(huì)議所在地的距離大于1000km時(shí),選擇乘坐航班參加會(huì)議。如果按照2000km這一航空客運(yùn)的適運(yùn)距離[21],對(duì)參會(huì)者的交通工具類別進(jìn)行劃分,則2017年中國重要學(xué)術(shù)會(huì)議產(chǎn)生的交通能源CO2排放量為1482~6866t,比前述核算結(jié)果減少1459~7311t,減少比例達(dá)50%。可見,多選擇鐵路交通等碳排放系數(shù)較低的出行方式,也是促進(jìn)會(huì)議低碳化的有效途徑。④森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分和最大碳庫,在全球和區(qū)域碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用,可以有效減少大氣中的溫室氣體排放[22-23]。當(dāng)前,增加林業(yè)碳匯已成為國家構(gòu)建碳市場、推進(jìn)碳匯交易這一戰(zhàn)略部署中的重要內(nèi)容[24]。因此,會(huì)議主辦方應(yīng)積極探索通過植樹造林等方式,抵消因舉辦學(xué)術(shù)會(huì)議而導(dǎo)致的能源消耗碳排放,由此實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)術(shù)會(huì)議的碳中和。

作者:沈睿 楊加猛 單位:南京林業(yè)大學(xué)