中国未来温室气体与污染物排放动态演替模型构建及中长期排放情景发布

2020-08-12 | 同丹 程静

空气质量改善、气候变化应对、促进经济增长是我国当前及未来的重要发展目标。随着大气污染治理历程的有效推进,我国以细颗粒物(PM2.5)为特征污染物的大气环境问题显著改善,但当前我国绝大部分地区的年均PM2.5浓度距离国家环境空气质量标准(35 μg/m3)还有较大差距,国内生态环境总体上仍面临较大压力。与此同时,我国正处于工业化、城市化进程的关键时期,偏重化石燃料的经济发展模式和快速经济发展带来的高能源消耗,使我国成为世界上最大的碳排放国,在国际社会承担有巨大的碳减排压力。从实现短期的建设美丽中国、碳排放达峰,到中长期的空气质量根本性好转、碳排放中和目标看,构建中国未来中长期的污染物与温室气体动态排放情景、探究大气污染物与温室气体的有效协同治理路径,对我国协同应对大气污染和气候变化问题、实现绿色可持续发展有重要意义。

基于上述背景,本研究基于MEIC模型自下而上的排放源信息和排放计算框架,针对电力、工业(包含细致工业行业划分,如工业锅炉、钢铁、有色冶炼、水泥、石油化工等等)、交通、民用、溶剂使用、农业等行业创新性地构建了基于技术演替的预测模型,并且从驱动力、技术分布、排放结构等多角度与全球综合评估模型系统框架下中国分省能源模型(GCAM-China)进行全面耦合,构建了中国未来动态排放预测模型(DPEC)。该模型包含能源与经济预测、行业技术与污染控制技术演替两个模块,以MEIC模型为基础框架,以全球能源经济情景和中国污染控制政策为驱动,多尺度动态预测中国未来大气污染物及温室气体排放(图1)。

图1为DEPC模型方法学框架

在此基础上,MEIC团队综合考虑全球气候变化、社会经济发展和国内大气污染控制政策,建立了中国未来大气排放情景数据库,当前包含SSP1-26-BHE、SSP1-26-ECP、SSP2-45-ECP、SSP3-70-BAU、SSP4-60-BAU和SSP5-85-BHE六组情景,由五组CMIP6开发的能源经济情景(SSP1-26、SSP2-45、SSP3-70、SSP4-60、SSP5-85)和三组中国污染控制政策(当前政策(BAU)、强化政策(ECP)、最佳政策(BHE))组合而成。相较于政府间气候变化专门委员会(IPCC)创建了一系列未来社会经济和气候发展情景,DPEC系列情景更全面地刻画了中国近年来的污染控制政策,较为客观地捕捉到了近年来中国污染物排放的剧烈变化(图2)。

图2为本研究未来排放预测与CMIP6数据集对比结果

DPEC模型方法学和中长期排放情景的研究在大气领域知名学术期刊《大气物理与化学》(Atmospheric Chemistry and Physics)在线发表。通过对中国未来排放情景的模拟分析发现,在低碳能源转型和最佳污染控制组合下(SSP1-26-BHE情景),相较2015年,中国主要污染物(SO2、NOx、PM2.5、NMVOCs)排放在2030年可降低34%–66%,至2050年可降低58%–87%。末端控制措施可有效降低中短期(2015-2030)的污染物排放,而深度低碳能源转型将在未来中长期(2030-2050)的持续减排中发挥更重要作用。

基于DPEC未来排放情景,MEIC模型团队进一步模拟分析了当前的能源转型和污染控制政策对中国2010-2030年的空气质量改善效益和相关健康影响。该研究在学术期刊《法拉第讨论》(Faraday Discussions)在线发表。研究表明,在未来持续增长的社会经济发展下,中国现行和即将出台的清洁空气政策可使全国人口加权PM2.5浓度从2010年的61.6 μg/m3降低到2030年的26.4 μg/m3 (降低57.2%),将确保80%以上的人口生活在PM2.5浓度达标(35 μg/m3)的地区,并将在2030年避免9.5(95% CI, 7.6, 10.4)万人过早死亡(图3)。研究同时指出,在未来人口日益老龄化的情况下,需要采取更强有力的控制行动来更好地保护公众健康。

图3为中国清洁空气行动在2010-2030年的空气质量和健康效益

论文链接:https://acp.copernicus.org/articles/20/5729/2020/acp-20-5729-2020.html

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/FD/D0FD00090F#!divAbstract