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过去,人们一直认为大气中的CO2浓度是均匀分布的,并基于此假设建立起了一系列全球和区域的气候经济模式。面对全球不断变化的气候条件,全球大气中CO2浓度真的是均匀分布的吗?
经过研究发现,大气中CO2浓度在很长一段时间内的分布是非均匀的。美国于2014年发射了OCO-2卫星,于2015年公布了首张全球CO2分布图,其观测数据揭示了全球大气CO2浓度空间非均匀分布的事实,中低纬度部分地区的大气CO2浓度突破了400ppm(百万分比浓度,1ppm=0.0001%)。中国于2016年发射的拥有探测叶绿素荧光信号能力的碳卫星,是国际上第三颗具有高精度温室气体探测能力的卫星,基于其独特的遥感反演算法,获取了首幅中国碳卫星大气CO2全球分布图,揭示出由于人为排放形成的北半球CO2浓度高、南半球浓度低的特征,同时也直观地反映出全球大气CO2浓度空间非均匀分布特征。
大气CO2浓度非均匀分布的事实,主要与两个方面息息相关:首先与升温的关系。不同浓度的CO2会产生不同强度的温室效应。我们通过分析全球大气CO2浓度非均匀分布与升温的统计关系发现,相比于均匀分布,CO2浓度的非均匀分布会在局部地区抑制碳排放的升温效应,碳排放增加10%对升温的影响减少0.05—0.08℃。其次与社会经济的关系。全球变暖对生态系统、人类的经济社会系统产生了巨大的威胁。为缓解气温升高的速度,各国签订了一系列条约来限制和减少CO2等温室气体的排放量,减排势必会对经济的发展造成一定的影响。我们测算了现行减排目标下各国的经济损失。研究发现,CO2浓度非均匀分布情况下较均匀分布估算的GDP损失存在国别差异,有些国家估算的GDP损失被低估,而有些被高估。
在大气CO2浓度非均匀分布方面的科学研究,不仅拨开了我们对于大气CO2分布认知的迷雾,更具有科学的前瞻性,对于支撑国家应对气候变化,早日实现“碳中和 ”目标也有着积极的现实意义。
(第一作者系中国科学院地理科学与资源研究所研究员,第二作者系中国科学院地理科学与资源研究所助理研究员,第三作者系中国科学院地理科学与资源研究所研究生)