中國團隊為什么要做“地球CT掃描儀”？

圖源：Chris LeBoutillier/Unsplash

撰文｜戴晶晶

在過去的20年里，中國大部分時間是全球最大的二氧化碳排放國不假，但中國究竟排放了多少二氧化碳？

就2022年而言，全球大氣研究排放數據庫（EDGAR）給出的數據是125.27億噸，美國能源信息署（EIA）的數據是114.84億噸，國際能源署（IEA）計算得出當年中國與能源相關的二氧化碳排放是121億噸[1][2][3]。

自1988年，政府間氣候變化專門委員會（IPCC）成立，明確提出人類活動排放的溫室氣體是全球變暖的主因后，核算溫室氣體排放就成為全球氣候治理的重點工作之一。

作為溫室氣體最關鍵的部分，二氧化碳的核算是氣候談判中最早、最核心的議題，通常被視作衡量各國氣候行動效果的關鍵指標。

但當核算的方法、口徑和數據來源都不一樣時，誰的數字才算數？中國是否擁有自主、可靠的碳排放數據庫來與國際對話，并支撐自身的氣候政策和減排承諾？

01 編制中國碳核算數據庫

關大博最初注意到這個問題，是在2000年初開始攻讀博士學位時。當時他在進行中國經濟發展與碳排放增長的關系的研究課題時，發現所有關于中國的排放數據都來自歐美機構，而這些數據不僅在數值上有差異，也沒有公開的方法論。

關大博現任清華大學基礎科學講席教授、清華大學碳中和研究院副院長，于2024年獲得科學探索獎?！拔夷菚r就非常好奇，他們的數據從哪里來的？他們的數據準不準？我該用哪一個？”他在近期接受《知識分子》采訪時回憶。

面對“黑箱”一般的國際碳排放數據庫，關大博決定重建一份中國的排放清單。從煤、油、氣等能源消費的原始數據出發，結合排放核算方法學構建能源消費清單及二氧化碳排放清單，并以國家公布的能源平衡表基礎數據來驗證數據的完整性和準確性。

經過多次檢驗，他在博士期間完成了覆蓋1980年代至2000年的中國排放清單，并在后期選擇公開，于2016年創建了全開源、全免費的中國碳核算數據庫（CEADs）[4]。

在與IEA、歐盟以及美國碳排放分析研究中心等機構交流后，關大博意識到，不同機構編制碳排放數據的差異主要來自于排放因子。

排放因子是指每單位特定活動所產生的氣體排放量或清除量的系數。IPCC在國家溫室氣體清單指南文件中，就給出了“活動數據×排放因子=排放量”的溫室氣體通用計算公式[5]。

“歐盟和美國用各自的排放因子來估算中國的二氧化碳排放，對我們來說就有點不太準確了?！标P大博說，“舉個例子，中國有將近4000個煤礦，不同煤礦開采的煤的品質不同，代表不同煤炭燃燒熱值以及其含碳量。只有把這個算清楚，才能真正算出中國的排放因子?！?/p>

煤炭長期占據中國能源消費總量的一半以上，其排放因子的數值變化，將對全國化石能源燃燒引起的二氧化碳排放核算結果產生顯著影響。

自2011年起，關大博與清華大學賀克斌教授團隊、中國科學院、哈佛大學等機構合作，共同開展針對中國實際情況的碳排放核算研究，計算得出的排放因子顯示，煤炭與水泥的排放系數低于當時IPCC的默認值[6]。

其中，煤質核算基于4000余個煤礦調查數據，并結合中科院戰略先導專項支持下的602個實測樣點進行交叉驗證。

基于更新后的排放因子和能源消耗數據，CEADs數據庫團隊計算了1997-2021年期間涵蓋47 個經濟部門和17種能源類型的二氧化碳排放清單[7][8]。

正是因為IEA、全球碳預算（GCB）等數據庫均使用IPCC默認或其國家的平均排放因子，CEADs對中國二氧化碳排放量的核算結果要低于上述國際機構的估算值。

“CEADs數據庫目前是全球碳核算領域唯一全透明、全公開、全免費的數據庫?！标P大博表示，每編制一個國家甚至城市的碳排放數據，CEADs都會給出詳實的編制方法論和底層數據。

02 精細化搭建“代碼”

測算是治理的起點，正因如此，碳核算才成為氣候行動的基礎。

“任何一項氣候政策，都需要精準數據作為底層代碼進行支撐，否則任何政策或承諾都將變成一種數字游戲。”關大博補充道，整體來看，只有按照碳達峰、碳中和的路徑，人類才可能有效地進行氣候治理；從微觀的角度，需要在不同尺度把數據做得完整、透明、可靠。

在完成國家尺度的“總賬”之后，關大博團隊意識到了把核算清單細化到省、市的必要性。

“做賬有大賬也有小賬。國家是一筆大賬，但如果沒有地方的小賬，就沒法落實減排責任?！彼f。因此，CEADs 團隊陸續發布了覆蓋30多個省份、300多個地級市的排放清單，并保持方法學口徑的一致性。

中國“碳中和”的目標，同樣對高耗能、高排放行業提出了減排要求。

以鋼鐵這一高耗能行業為例，關大博指出，即便都是燒煤的鋼鐵廠，排放量也可能差異巨大。不同工廠、不同機組，由于工序類型、設備年限、生產效率、工藝流程乃至最終產品的差別，都會導致二氧化碳排放水平不同。

“CEADs團隊正在構建全球重點工業行業的設施尺度碳排放清單?！鼻迦A大學碳核算數據CEADs團隊成員、倫敦大學學院博士后雷天揚向《知識分子》介紹，該團隊通過梳理各行業在不同工序環節上的排放特征，力圖識別出關鍵的減排切入點。

同樣以鋼鐵行業為例，目前CEADs數據庫已覆蓋全球4800多家鋼鐵廠、近2萬個冶煉機組，涵蓋煉焦、燒結、煉鐵（高爐、直接還原）、煉鋼（轉爐、電弧爐）等主要工序環節。

在此基礎上，CEADs數據庫還配套開發了鋼鐵行業減排技術清單，涵蓋了每項技術的參數、減排潛力、成熟時間、技術成熟曲線以及不同技術之間的兼容性與匹配度[9]。

雷天揚指出，通過這種方式，可以為每一家鋼鐵廠的具體機組量身定制減排方案，力求在保障鋼鐵供應的同時實現最大減排。同樣的方法也被應用于水泥和石油煉化等重點行業。

基于上述工作，CEADs數據庫已逐漸擴充為覆蓋國家、省、市乃至重點行業的全口徑數據平臺，包括二氧化碳排放清單（包括能源相關、工業過程相關二氧化碳清單）、排放因子及投入產出表等子數據庫，變身地球碳排放的“CT掃描儀”。

03 爭奪全球氣候話語權

《巴黎協定》設定了一個具有全球共識的控制溫升的目標：到本世紀末，將全球平均氣溫升幅控制在遠低于高出工業化前水平2°C的水平，并努力將溫度升幅限制在1.5°C以內[10]。

“我們的碳核算說白了是要為碳算一個賬，從工業化前階段開始，核算到本世紀末這段時間的二氧化碳排放容量?！标P大博指出，“以前排了多少，未來還能排多少，每個國家怎么來分配，這就是算賬的問題?！?/p>

中國承諾，其二氧化碳排放量將在2030年達到峰值，并且到2030年將使其碳排放強度（單位國內生產總值的二氧化碳排放量）較2005年的水平降低60%-65%。

“我們國家作為世界上最大的發展中國家，也是世界上最大的二氧化碳排放的經濟體，需要在全球氣候變化治理方面有一定的數據話語權?！?/p>

關大博坦言，目前數據話語權仍主要掌握在歐美西方國家。例如，IPCC編寫的6份全球綜合評估報告，其利用的碳排放數據幾乎全部來自歐美數據庫，而包括CEADs在內的發展中國家碳數據庫尚未被納入聯合國官方二氧化碳認證體系。

不過，他也指出，中國碳數據庫的國際認可度正在逐步提升。“CEADs數據庫已經得到了IEA等西方機構的認可，在發展中國家數據編制方面被認為其更加精細、科學。盡管已被裁撤，但美國二氧化碳信息分析中心（CDIAC）也一度采用了我們編制的中國數據?！彼f。

關大博以歐盟碳關稅為例，說明了數據話語權的重要性。歐盟對中國出口產品征收碳關稅，其依據的數據庫正是歐盟環境署開發的全球大氣研究排放數據庫（EDGAR）和相關的全生命周期數據庫。

“我們團隊的研究發現，EDGAR數據庫對我國的二氧化碳排放存在一定高估現象?！标P大博指出，這種偏差會直接影響到產品和企業在國際市場上的競爭力和碳成本。

隨著“一帶一路”倡議的推進，CEADs團隊發現大多發展中國家，尤其是與中國經濟貿易聯系緊密的東盟國家及非洲部分地區，由于技術和數據能力有限，幾乎沒有自己的碳排放清單，造成排放數據長期空白。

2021年起，CEADs開始編制并發布全球新興經濟體二氧化碳排放清單，2025版報告已覆蓋70個新興經濟體 2010-2022年的二氧化碳排放清單。

“我希望在未來五年內，把其余的發展中國家也納入其中，將從無到有的排放清單建立起來?！?關大博同時表示，CEADs數據庫也將爭取在10年內被納入全球公認的碳排放數據庫，即IPCC采納的官方數據體系中。

除了二氧化碳，CEADs團隊已經開始關注甲烷排放。大氣甲烷是僅次于二氧化碳的氣候強迫增加的第二大因素，從前工業化時代到2023年對全球輻射強迫增加的貢獻為16%（二氧化碳為66%）[11]。

隨著近年來全球甲烷濃度快速上升，加之其短期遠高于二氧化碳的溫室氣體效應，甲烷減排的重要性日益凸顯。

CEADs團隊目前也正在開展全球甲烷排放清單的設施及排放清單的核算工作，包括全球的油氣田以及全球近7000個煤礦的甲烷排放清單。

“碳排放數據永遠采掘不完，其精細度可以不斷提升?！标P大博說，CEADs團隊希望在未來十年，將數據庫建設成覆蓋全球、精確到工廠級、機組級的系統，同時保持全開源、免費、可驗證，讓每個人都能參與、共享與使用。

參考文獻：

• [1]https://edgar.jrc.ec.europa.eu/dataset_ghg2024#p1
• [2]https://www.eia.gov/international/overview/country/CHN
• [3]https://www.iea.org/reports/co2-emissions-in-2022
• [4]https://www.ceads.net.cn/
• [5]https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/
• [6]Liu, Z., Guan, D., Wei, W. et al. Reduced carbon emission estimates from fossil fuel combustion and cement production in China. Nature 524, 335–338 (2015). https://doi.org/10.1038/nature14677
• [7]Shan et al. (2018) "China CO2 emission accounts 1997-2015. Scientific Data", https://www.nature.com/articles/sdata2017201
• [8]Xu et al. (2024) "China carbon emission accounts 2020-2021. Applied Energy", https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261924002204#ac0005.
• [9]Xu, R., Tong, D., Davis, S.J. et al. Plant-by-plant decarbonization strategies for the global steel industry. Nat. Clim. Chang. 13, 1067–1074 (2023).
• [10]https://unfccc.int/process-and-meetings/the-paris-agreement
• [11]https://wmo.int/publication-series/wmo-greenhouse-gas-bulletin-no-20