《自然 · 气候变化》基于制度约束实现高温峰值目标的可行性

标题：基于制度约束实现高温峰值目标的可行性

期刊：Nature Climate Change （自然气候变化）

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41558-024-02073-4

作者：Christoph Bertram, Elina Brutschin, Laurent Drouet, etc.

尽管清洁能源技术部署进展快于预期，但2020年至2023年全球二氧化碳年排放量仍有所增加，因此将全球变暖限制在1.5°C的可行性受到质疑。在此我们开展一项模型比较研究，考虑了直至2023年的排放趋势，并将具有成本效益的情景与受制度、地球物理和技术可行性约束及推动因素影响的替代情景进行对比。研究结果显示，依据最新的气候信息，最激进的减排路径仍有约50%的可能性将峰值变暖限制在1.6°C以下（“低超调”，即低最大偏差）。然而，可行性约束，尤其是制度层面的约束，会使这一可能性大幅降至5%~45%。加速能源需求转型可降低将温控上升2°C以内的成本，但对进一步实现温控1.6°C的可能性影响有限。本研究有助于建立超越主流成本效益情景设计的减排情景新基准。

限制累积排放的同时迅速实现全球净零排放，是《巴黎协定》长期目标实现的核心。峰值温度水平及其增速决定了基础设施和自然系统的适应需求。政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告（AR6）评估了大量情景，并根据预测峰值温度在内的各种指标对这些情景进行分类，发现有相当数量（97个）的情景仍能以超过50%的可能性将变暖限制在1.5°C且无或有限超调（定义为峰值温度低于 1.6°C）。然而，这些情景的可行性受到质疑，且近4年的排放增长加深了这些疑虑。

此外，自AR6以来，由于气候科学的持续测量和进展，定峰值温度目标的剩余碳预算被向下修正。而且，随着持续部署（或缺乏部署），对不同缓解方案部署可行性的理解有所提高。研究可行性方面的工作也强调了作为特有气候政策的快速减排难度，尤其是在其他政策领域（如税收或环境监管）执行监管的治理和制度能力较弱的国家

基于AR6的缓解途径可行性分析，本研究采用了相同的五个维度（Table. 1）且最为重视制度维度。

Table. 1 研究对IPCC AR6 的五个可行性维度处理方法

其中，根据IPCC的现有分析，“制度维度”最受关注；“地球物理”和“技术维度”为中等关注。“经济维度”用作诊断维度。“社会文化”关注用于探索一个关键的推动机制：关于降低能源需求和更快向电气化转型的假设（这两者都会增加社会文化维度的关注水平）可以减轻其他维度的压力，以达到更平衡的可行性关注水平。

为了解可行性假设对情景特征和可实现的最低峰值温度的影响，我们在八个全球综合评估模型中运行了20个协调情景的协议（所用IAMs的模型描述见Riahi等人，情景概述表见补充表 1）。该协议区分了2个不同的峰值温度目标（500Gt和1000 Gt的二氧化碳净零预算）和6个可行性假设（成本效益设置；技术约束情况；制度约束情景；技术和制度设置；推动因素和制度情况；技术、推动因素和制度；）

尽管衡量政府能力有多种可能方法，本研究聚焦于 “政府效能” 指标，它是世界银行提出的衡量治理和制度质量的六个指标之一。该特定指标评估给定国家政策制定和实施的质量，即政府制定、实施和执行政策的能力，并已根据共享社会经济路径对所有国家估计至本世纪末，使用人均国内生产总值、性别平等和教育水平的预测值。政府效能是某些治理和制度特征的结果，为简便起见，鉴于许多治理结构由制度驱动，我们将其称为 “制度能力”。

该政府效能指标针对每个模型区域计算，作为各区域内国家的加权平均值（这些国家通常基于地理邻近性和社会经济相似性聚类），以人口为权重，然后与默认和悲观设置下的最大碳价格（相对于最高区域碳价格和绝对值）和减排约束相联系。碳价格用作气候政策的程式化表示。在现实世界中，减少排放的各种财政和非财政政策工具不一定采取明确的碳定价形式，也可通过监管、补贴或碳定价与解决减排成本高达模型中所用碳价格水平的其他缓解方案措施的组合来实现。尽管使用IAMs的各种研究探索了更详细的政策包，但本研究在此仅使用碳价格，以便在模型间实现更易于管理、透明和可重现的协调情景设计。出于同样原因，尽管模型在达到给定目标所需的价格水平上存在差异，但本研究模型间使用相同的碳价格阈值水平。然而，由于碳价格是基于区域平均治理指标（以人口为权重）计算的，且模型的区域分辨率不同，所以碳价格因模型而异。

对于最低碳预算设置中包括制度约束的四个可行性变体，在三种不同敏感性设置下进一步分析：基于动态改善的治理分数的差异化和受约束的碳价格及最大减排量的默认设置；基于动态改善的治理分数的仅差异化和受约束的碳价格的更乐观设置；以及基于冻结在 2020 年水平的治理分数的差异化和受约束的碳价格及最大减排量的悲观设置。

FIg. 1 制度约束的实施

基础数据可通过 Zenodo 访问，网址为 https://doi.org/10.5281/zenodo.11562539。所有情景也可通过 ENGAGE 情景门户在线访问，网址为 https://data.ece.iiasa.ac.at/engage。

模型记录在公共综合评估模型文档网站https://www.iamcdocumentation.eu/index.php/IAMC_wiki上，部分已作为开源代码发布（例如，REMIND，https://github.com/remindmodel/remind；MESSAGE，https://github.com/iiasa/message_ix）。

图的源代码存储库可通过 Github 访问，网址为 https://github.com/christophbertram/Feasibility - scenario - analysis。

结果1 不同可行性设置下的碳价格

Fig. 2展示了2050年不同情景下，相对于成本效益设置，具有1000 Gt CO2预算（从 2018 年至二氧化碳净零排放年）的区域中，制度能力最低和最高区域的相对碳价格。在前两个情景变体中，碳价格在区域间统一（以橙色显示），而在其他四个变体中则有所区分。为清晰起见，仅显示每个模型的最高和最低碳价格（分别为红色和黄色），其余区域的相对价格介于其间。箱线图显示了所示模型的中位数（中心线）、四分位距（箱）和全范围（whiskers），异常值用灰色点和箭头进一步标注。注意 MESSAGE 模型的异常值超出了绘图范围（“ME”）。制度维度采用动态治理分数的默认规范以及价格和数量约束。

FIg. 2 2050年相对碳价格与可行性设置的函数关系

结果2 最低可实现碳预算与峰值温度可能性

图3展示了14种不同可行性变体从2023年至二氧化碳净零排放年的最低可实现碳预算（a）以及相应的将峰值温度保持在1.5°C、1.6°C、1.8°C和2.0°C以下的可能性（b）。可能性均假设非二氧化碳对峰值变暖的贡献为中位数。在（a）中，中间的实心符号显示了碳价格和减排量综合差异化的默认假设，而左侧的四个开放点选项显示了假设制度能力随时间无改善的结果。右侧的开放点显示了仅区分碳价格但无明确减排约束的更乐观假设。

FIg. 3 2050年相对碳价格与可行性设置的函数关系

纳入甲烷减排的可行性评估对于更全面理解不同峰值温度的可行性至关重要，将此处提出的一般方法与基于详细政策包而非通用碳定价的情景设置相联系的研究同样重要。然而，这项工作的一个有力见解是，仅关注成本效益而不考虑制度可行性和区域差异会导致基准情景产生重大偏差。本研究方法是确定在质量上朝着更高可行性发展的情景，这是一项重要创新，有助于填补情景空间，并在纯成本最优基准情景与纯自下而上的前瞻性情景之间架起桥梁。