什麼是淨零？
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| 不只是縮時，還有粉塵、噪音、位移偵測 |
摘要
淨零碳排放的概念源於物理氣候科學。然而，它是透過社會、政治和經濟系統來運作的。我們確定了淨零的七個屬性，這對於使其成為氣候行動的成功框架非常重要。這七個屬性突出了減排的緊迫性，需要預先加載，並覆蓋所有排放源，包括目前困難的排放源。這些屬性強調了對社會和環境完整性的需求。這意味著應謹慎使用二氧化碳清除量，並應有效規範碳補償的使用。淨零必須與更廣泛的永續發展目標保持一致，這意味著公平的淨零過渡、社會生態永續性和追求廣泛的經濟機會。
主要的
氣候政策有一個新的焦點：淨零排放。從歷史上看，氣候雄心要嘛被制訂為大氣濃度的穩定水準（例如，在 1992 年《聯合國氣候變化框架公約》中），要嘛被制訂為百分比減排目標（例如，在 1997 年《京都議訂書》中）。現在，氣候雄心越來越多地表達為實現淨零排放的具體目標日期，通常與《巴黎協訂》的峰值溫度目標相關聯。近三分之二的全球排放量和略高的全球國內生產總值份額已被淨零目標覆蓋1。
淨零本質上是一個科學概念。如果目標是將全球平均氣溫的上升保持在一定限度內，物理學意味著與其他溫室氣體一起進入大氣的二氧化碳是有限的。超出此預算，任何進一步的釋放都必須透過移入水槽來平衡。
可接受的溫升是一種社會選擇，但受氣候科學影響。根據《巴黎協訂》，197 個國家已同意將全球變暖限制在遠低於 2°C 的範圍內，並努力將其限制在 1.5°C 以內。以 50% 的概率實現 1.5 °C 目標將轉化為 400–800 GtCO 2 的剩餘碳預算。保持在這一碳預算範圍內需要 CO 2 排放量在 2030 年之前達到峰值，並在 2050年 2 左右降至淨零。
然而，淨零不僅僅是一個科學概念或技術確定的目標。它也是一個參考框架，透過它可以（並且越來越多地）建構和理解應對氣候變化的全球行動。
實現淨零需要在不同的社會、政治和經濟領域實施。有許多道德判斷、社會關切、政治利益、公平維度、經濟考慮和技術轉型需要導航，還有一些政治、經濟、法律和行為陷阱可能會破壞淨零的成功實施。
因此，獲得淨零，參考框架，正確是必不可少的。該觀點概括了淨零背後的科學邏輯，並列出了我們認為對於將其轉變為成功的跨國家氣候行動框架很重要的屬性。
這七個屬性補充了一套新興的操作原則和標準，這些原則和標準已被提出來管理具體的淨零決策，例如國家層面的目標設定3、機構層面的淨零承諾的設計 ( https:// racetozero.unfccc.int/、https://sciencebasedtargets.org/和參考文獻4 ）、氣候風險的管理和披露5以及碳補償的使用6。
淨零作為一個科學概念
淨零只是一個數字，乞求「淨零是什麼？」的問題。對於 CO 2， 答案出現在 2000 年代後期，原因是了解如何才能阻止因 CO 2 排放而導致的全球平均地表溫度升高。一系列論文指出了化石碳排放影響的持久性7 , 8 , 9以及累積的人為 CO 2 淨排放量與 CO 2 引起的地表變暖之間的單調、近線性（迄今為止）關係10 , 11 , 12 , 13 . 該結果的推論是 CO 2-當人為 CO 2 淨排放停止（即 CO 2 排放達到淨零）時，導致變暖停止，變暖水平由該點的累積淨排放決定。
除非 CO 2 的淨排放量低於零，否則 CO 2 引起的地表變暖預計將在這個水平上保持數十年至數百年14。這是因為在 40-200 年的時間間隔內，深海吸收大氣 CO 2 的速率（起到減少變暖的作用）的速率類似於深海對升高的大氣的熱調節 CO 2（增加變暖的作用）9 , 15。
總的人為變暖不僅是 CO 2 的函數，也是一系列其他溫室氣體和強迫16的函數。它們對氣候有不同的影響效果和壽命，通常比 CO 2 壽命短。因此，非 CO 2 人為變暖最好不是由累積排放量來確定，而是由當前排放率加上對數十年到百年時間平均非 CO 2 強迫的長期氣候響應的小修正來確定間隔17。因此，IPCC 聲明「達到並維持全球人為 CO 2 淨零排放和減少非 CO 2 淨排放輻射強迫將在多年代際時間尺度上阻止人為的全球變暖2。」
這些觀察具有直接的政策含義：將淨零概念應用於短於幾十年的時間尺度幾乎沒有意義。透過石化燃料排放和短期清除的不可持續組合，來實現淨零最終是沒有意義的。碳排放和清除必須在多個年代的時間尺度上保持平衡（圖1）。
a – c，目前流入和流出大氣的人為碳流量不平衡：石化燃料、工業過程和土地利用變化的排放量遠遠超過了向與土地利用相關的匯中清除的碳 ( a ) 16。淨零需要流入和流出大氣的人為流量在總量上保持平衡。這需要從根本上減少與化石燃料和土地使用相關的碳排放以及增加地質和生物匯（b）。持久淨零值進一步認識到生物儲存容量有限且壽命比地質儲存短。因此，持久的淨零狀態要求進出每個球體（不僅僅是大氣）的淨人為流量為零（c）。請注意，此圖中未顯示碳的自然流量，當達到淨零時，會涉及從大氣到生物圈的少量淨流量。
我們還必須承認，淨零排放可能仍與更長的時間尺度上進一步非常緩慢的升溫或降溫有關，並且當應用於非 CO 2 氣候驅動因素時，淨零概念對溫度的影響不如它們明確僅針對 CO 2， 這取決於驅動器18的特定組合。
淨零有其他解釋。有時，淨零僅用於描述與 1.5 °C 一致的排放軌跡（https://sciencebasedtargets.org/）。雖然這是一種有用的速記，但這掩蓋了這樣一個事實，即在任何溫度水平下阻止全球變暖都需要淨零 CO 2 排放和減少非 CO 2 輻射強迫。
或者，淨零通常被理解為使用 100 年「全球變暖潛能值」指標匯總的淨零 CO 2 排放量。這不能明確地與任何溫度結果相關聯，但通常被認為比「僅僅」阻止人類引起的全球變暖更雄心勃勃，因此更可取19。當然，可能有必要以全球氣溫長期下降為目標。如果是這樣，上述經驗關係仍然適用於確定需要淨零才能實現這個更雄心勃勃的目標。然而，正如我們所見，淨零的概念源於我們對實現溫度目標所需條件的理解，反之亦然。
這些解釋差異的重要性不應被誇大：淨零需要適用於可以維持數十年的平衡狀態，滿足額外的環境和社會標準，這一事實限制了不同氣候驅動因素之間的補償範圍。它還限制了大氣、生物圈、海洋和岩石圈中不同碳庫之間補償交換的範圍。
採用淨零目標
科學家計算的碳預算適用於全球大氣，而不是單個實體。為了將淨零轉變為決策者的有用參考框架，全球碳約束需要轉化為國家、地方實體、公司和其他組織的個人脫碳途徑。
設置此類實體級目標並定義它們如何相互作用需要判斷力。管理剩餘碳預算的方法有很多。儘管有大量關於這一主題的文獻18 , 20 , 21 , 22 , 23，但在實踐中定義實體級淨零目標的範圍、時間、公平性和相關性已留給個體排放者和自我監管的自願準則。 . 這就留下了一個問題，即一系列不同的自願承諾如何增加國家目標，而國家目標如何增加全球碳預算。
《巴黎協訂》留給其締約方定義自己的排放路徑，或國家確定的對全球淨零排放的貢獻。沒有衡量國家自主貢獻的充分性、雄心或公平性的官方標準。相反，《巴黎協訂》依賴於過程。定期盤點目的在促進雄心勃勃的行動，並確保國家排放路徑，將逐漸收斂到與長期溫度目標 一致的全球淨零狀態。
120 多個國家現已承諾在本世紀中葉左右，以某種形式實現淨零排放，這與《巴黎協訂》的目標一致。其中包括中國、歐盟和美國，世界三大溫室氣體排放國。
各個組織在其經營所在國家的碳目標中得到有效考慮，但許多組織已經做出了自己的個人淨零承諾。在此過程中，它們以自願計劃為指導，例如城市競賽零、淨零資產所有者聯盟和基於科學的目標倡議，這些計劃鼓勵實體在合理可行的範圍內盡快降低排放，其中許多是聯合國「零競賽」運動的合作夥伴 ( https://racetozero.unfccc.int/ )。進展通過 CDP ( https://www.cdp.net/en) 和過渡路徑倡議 ( https://www.transitionpathwayinitiative.org/ )等框架來衡量和評估。
在撰寫本文時，100 多個地區政府、800 個城市和 1,500 家公司已採用組織性淨零目標，通常比本世紀中葉早得多1。福布斯全球 2,000 強榜單中有五分之一的公司設定了自願淨零目標。
可信淨零的屬性
越來越多的國家、次國家級實體和個別組織已準備好做出淨零承諾，這說明了淨零敘事的統一和激勵力量。應該鼓勵這些承諾。然而，人們擔心這些通常是自願的承諾在設計淨零路徑時允許過多的自由裁量權，因此可能與全球淨零或更普遍的雄心勃勃的氣候行動不一致24。
目前治理、問責和報告機制不充分。長期的雄心往往得不到足夠的近期行動的支持。許多實體尚未制訂詳細的計劃來實現其承諾，並且對於碳補償代替自身減排的作用1不透明。其中一些補償的環境和社會完整性值得懷疑。因此，一些倡導者指責這些承諾只不過是「洗綠」 24 , 25。
這些擔憂並未否定全球淨零的科學邏輯。然而，它們表明需要明確的護欄來確保淨零作為氣候行動框架的穩健性。下面，我們列出了我們認為成功的淨零框架必須具備的七個屬性（圖2）。
以淨零屬性為參照系。
屬性 1——前置減排
有許多不同的途徑可以減少溫室氣體排放。IPCC 已經確定了 200 多種與全球變暖 1.5°C 或 2°C 一致的情景2。然而，盡可能多地、盡可能快地減少排放有充分的科學和經濟理由。
全球溫度變化取決於累積排放量，即一段時間內所有排放量的總和，而不是特定時間點的孤立排放量（見上文）。因此，減排的速度有多快很重要。科學家們已經證明，開始減排之前的每一年延遲都會減少實現淨零排放的剩餘時間，同時將保持在 1.5°C 以下的時間減少大約兩年26 , 27。
前置式減排也保留了選擇性。特別是，它保留了根據新的科學發現進一步收緊剩餘碳預算的選項，例如，如果碳循環回饋（例如更快速的永久凍土融化）開始增加人為排放28、29。
經濟模型計算顯示，提前採取氣候行動，結合多年的長期規劃，是達到給定溫度目標的最具成本效益的方式30 , 31 , 32 , 33。早期的行動有助於（或本來有助於）克服經濟系統中的慣性34、35並允許學習和規模效應展開，從而降低技術成本36、37 。它最大限度地發揮清潔創新的增長潛力，並降低投資擱淺資產的風險，特別是在發展中經濟體38、39、40。
為鼓勵早期減排，治理專家建議將長期淨零承諾（確定行進方向）與短期中期目標相結合，確定與決策相關的時間範圍內的排放路徑。這兩套目標是互補的，可以減輕眾所周知的長期政治承諾中時間不一致的風險41。無論是在公司層面還是在國家層面，它們都應該建立在健全且可執行的法律框架（即合同、立法或可執行法規）中42、43 。
屬性 2——減排的綜合方法
淨零的一個關鍵方面是它所暗示的全面減排。在部分排放目標下，可以將困難的排放源包含在剩餘的排放中。淨零去除了這個選項（除了碳去除的可能性，見下面的屬性 3）。這意味著解決所有排放問題。
減排策略的傳統重點一直是能源，而擴大清潔能源規模仍然是脫碳的核心44。然而，重要的轉折點已經到來。可再生能源成本的下降幅度如此之大，以至於現在似乎很難停止向零碳電力的過渡45。汽車行業似乎處於類似的臨界點，儘管零排放汽車的使用率仍然很低46。
在大多數其他部門，向零碳的過渡仍然不確定。在不將注意力從完成最先進行業的工作上轉移開的情況下，淨零是關於將重點擴展到「更難治療」的行業，例如重工業、建築、食品和農業、航空和採礦業。在大多數這些行業中，存在零碳解決方案，但它們仍然成本高昂，並且尚未像現有技術和基礎設施那樣成熟47。
解決所有排放問題需要採取同樣全面的方法讓利益相關者參與進來。有跡象表明，支持淨零的聯盟開始出現。氣候變化正越來越多地影響到社區團體、城市管理部門、董事會、監管機構、中央銀行、國際金融機構和法院48、49。在一些國家，氣候辯論因公民大會和陪審團形式的參與式民主發揮更大作用而變得活躍起來50。這種廣泛的社會支持對於成功實現淨零排放至關重要，並且需要以提高其公共合法性的方式實施這一概念。
屬性 3——謹慎使用二氧化碳去除
原則上，淨零可以通過不同水平的殘餘排放和不同形式的補償清除來實現。實際上，淨零碳平衡有充分的理由將極低水平的殘餘排放與低水平的多年代清除量相結合。
二氧化碳的去除可能會受到成本考慮和地緣政治因素的限制，以及我們從大氣中去除碳並持久安全地儲存碳的能力的生物、地質、技術和製度限制。還有人擔心過度依賴碳清除策略會引發道德風險風險，這可能會使業務一切如常，而不是大幅縮減化石燃料的使用24。
還有其他未解決的問題。在透過大規模種植園進行生物儲存的情況下，通常使用外來樹種，考慮到這些方法對天氣波動、火災等災害的脆弱性，人們擔心與其他生態系統服務的權衡以及碳儲存的持久性和病原體。相反，基於自然的解決方案——基於生物多樣性的保護、恢復和本地生態系統的可持續管理——涉及的取捨更少，更具彈性（見下文屬性 6）。另一個擔憂是，氣候變化本身可能已經破壞了一些陸地碳儲庫的穩定性51。雖然這可以說加強了基於自然的解決方案來減輕氣候風險的理由，但它也提出了過度依賴它們的問題。
在地質儲存的情況下，物理逆轉的風險被認為是極低的，但是關於適當的注入速率和儲層52的地質力學響應的問題仍然存在。公眾對地下地質儲存的理解和接受程度也在不斷發展。更多新生的清除方案，例如土壤碳封存、海洋鹼化和礦化，需要進一步開發，以確定它們的安全性和有效性53。
優先減排既不等同於「僅減排」，也不意味著推遲二氧化碳去除的加速。大多數符合《巴黎協訂》的模擬途徑都涉及大幅度擴大清除量2。鑑於許多重要技術仍處於起步階段，需要大量投資以確保有足夠的剩餘排放清除方案。我們需要在減排和清除方面盡可能快地取得進展。
管理大規模清除部署的監管框架尚未制定。需要適當的政策信號來確保排放和清除之間的適當平衡以及正在部署的任何清除解決方案的環境完整性。這些規則將構成更廣泛的 CO 2 捕獲、運輸和儲存法律和治理框架的一部分，這將確保明確的責任、透明的報告、審慎的風險管理以及不同清除方案的環境特徵的透明度。這不僅對環境至關重要，而且對於保持公眾對碳去除技術的支持以及社會和政治許可54也是必不可少的。
屬性 4——碳補償的有效監管
二氧化碳去除過程中對社會和環境完整性的需求與碳補償的完整性和適當監管有關。碳補償市場的以往經驗，例如清潔發展機製或當前的自願碳市場，顯示碳補償的環境完整性將是有問題的，除非質量標準得到升級和嚴格執行55、56、57。
因為很少有組織，甚至不是所有國家都能夠自行實現殘餘排放和匯清除之間的平衡，因此需要能夠在源和匯之間實現全球平衡的系統。
這種安排可以採取多種形式58、59。一些政府可能會選擇通過定期採購來集中採購碳抵消，以平衡其國家碳賬戶。另一種結構是碳補償的私人市場。淨零承諾所體現的雄心壯誌已經在推高對抵消的需求60，再次引發人們對其有效性的擔憂。
對碳信用的社會和環境關注圍繞其聲稱的碳效益的可信度，包括非附加性風險、對避免、減少或清除排放的監控不力，以及存在不想要的副作用（見下面的屬性 6） . 因為淨零需要對剩餘排放量與清除量進行物理平衡，所以任何使用碳信用額來實現淨零排放量的實體都需要專門購買碳「清除」信用額6。這帶來了直接的技術挑戰，因為用於對去除的碳進行強有力的監測、報告和驗證的基礎設施尚待開發。
一個關鍵問題是存儲的壽命，這取決於社會和物理因素。如上所示，淨零需要數十年的存儲（參見「作為科學概念的淨零」）。幾千年的地質儲存應該是可能的，但是與造林項目等生物碳儲存相關的時間尺度從不到十年到一個多世紀不等，這取決於治理和所有權61以及生物物理因素。對不同碳匯封存潛力的科學理解不斷發展，這在任何抵消方案中引入了一定程度的內在不確定性。
儘管出現了相反的情況，但由於存在許多標準和大量獨立的驗證機構，當前的碳補償市場及其伴隨的治理機制並不能充分解決這些問題。有人指責構思糟糕的計劃為保護未受到威脅的森林62、63發放信用額度，或者在商業種植園的情況下，僅提供短期高風險碳儲存，對生物多樣性和當地社區產生負面影響。碳補償的擴大使用必須伴隨著質量和擴大監管審查的徹底提高。
屬性 5——向淨零的公平過渡
公平是氣候行動的一個重要方面。淨零的公平性取決於實現全球目標的負擔如何在國家之間和國家內部（例如，在地區、行業和人口群體之間）分擔。這是氣候行動面臨的長期挑戰，現在更需要確保碳清除（例如，通過基於自然的解決方案）支持而不是阻礙向零碳社會的公正過渡。
《巴黎協訂》明確規定了公平過渡的必要性。它敦促全球排放達到峰值，但強調「發展中國家將需要更長的時間」，並強調「在公平的基礎上」並在「可持續發展和消除貧困」的背景下實現淨零排放（第4(1))。《巴黎協訂》不提倡在所有國家無差別地採用淨零排放目標。相反，該協議對公平、可持續發展和消除貧困的強調表明，對處於不同發展水平的國家之間的責任進行了深思熟慮的平衡，認識到適合「不同國情」的過渡，並關註一個國家內部的分配影響。另見下文屬性 7）。
這至少具有三個含義64。首先，一些國家可能需要更快地達到淨零，以便為其他可能需要更長時間才能達到淨零的國家創造空間。其次，每個國家都可以根據自己的具體國情和限制制定自己的淨零排放路徑。《巴黎協訂》賦予「國情」特權，既在共同但有區別的責任和各自能力的原則（第 2 條第 2 款）中增加「根據不同國情」的條款，又將其治理機制以國家自主貢獻為核心. 第三，需要在資金、技術和能力建設方面支持發展中國家實現淨零排放 65 , 66。
因此，向淨零的過渡必然會在不同的國家採取不同的路徑，推動每一次此類過渡的主導敘述將反映優先事項和努力利用多種利益的混合，例如創造就業機會、解決當地空氣污染、確保能源安全、或保護弱勢群體。
這些股權護欄是確保團結意識、集體所有權和政治支持的關鍵，從而增加了具有全球影響力的實際行動的機會。它們還在可持續發展原則中錨定淨零，平衡社會、經濟和環境目標。
屬性 6——與更廣泛的社會生態目標保持一致
氣候變化是幾個緊迫的社會生態挑戰之一，其中大多數是相互關聯的。在某些情況下，氣候變化是「威脅倍增器」，加劇了其他壓力源（如土地利用變化）對生態系統和依賴它們的社區的負面影響67。在其他情況下，氣候變化和其他環境壓力源具有相同的根本原因。例如，土地利用變化既是生物多樣性下降的最大驅動因素（約佔全球陸地棲息地完整性下降的 30%）68，也是溫室氣體排放的第二大來源（佔 23%）69。
因此，基於自然的解決方案，例如保護或恢復自然生態系統以及可持續地管理工作土地和海洋，理論上可以同時幫助限制地表變暖和減緩生物多樣性下降，同時還以無數重要方式支持人類社會，包括公共衛生、生計和糧食安全68 , 70 , 71。
但是，不能保證這些多重好處。一些活動被錯誤地標記為基於自然的解決方案，而只是碳儲存的生物學方法，例如在天然無樹棲息地的外來樹種的商業種植園。它們可能對碳儲存、生物多樣性和當地人民產生負面影響72 , 73。
如果基於自然的解決方案要為人類提供持續的利益，所涉及的生態系統必須是健康和有彈性的，也就是說，它們的生態功能必須能夠抵抗或從擾動中恢復。這種生態恢復力很大程度上取決於生態系統的連通性以及多個營養級的遺傳、功能和物種豐富度74. 對於保護、恢復和連接景觀中的各種棲息地以帶來廣泛的利益至關重要，人們越來越達成共識。通過充分尊重和擁護當地權利和知識並產生當地利益的過程，確保基於自然的解決方案由土著人民和當地社區設計和實施，或與他們合作實施，這一點也達成了共識（參考文獻75和https：/ /nbsguidelines.info/）。因此，基於自然的解決方案必須基於生物多樣性和以人為本71。
因此，淨零計劃不應狹隘地追求一個目標——碳儲存——必須承認全方位的生態系統服務，並將其納入更廣泛的社會生態可持續性戰略。將對基於自然的解決方案的支持從以碳為中心的抵消主張轉變為不受限制的貢獻，可以消除上述一些意想不到的後果，並有助於保護和恢復生態恢復力。
屬性 7——追求新的經濟機會
有限的全球碳預算的科學現實使得很容易將淨零定義為零和遊戲。負擔分擔的敘述在國際談判中仍然很突出，實際上如何分配剩餘的碳空間是氣候正義的一個重要方面（如上文屬性 5 所述）。然而，隨著有吸引力的淨零解決方案開始出現，淨零也可以成為一個經濟機會將越來越清楚76。
經濟學文獻已經開始記錄淨零繁榮可能實現的渠道。在短期內，這包括零碳投資可以為從 COVID-19 大流行中實現可持續經濟復甦做出的貢獻，但受到債務限制66、77。它還包括消除對經濟有害的市場和政策失靈，例如化石燃料補貼的盛行78。從長遠來看，零碳創新可能會帶來投資、更新和增長的良性循環35 , 76。
實現這些機會是成功實現淨零過渡的關鍵。然而，在短期內，追求經濟機會將受到經濟結構剛性的阻礙。淨零轉型需要對經濟運行方式、所需技能和所需資本資產進行大規模改變。
在較少局限於高碳活動的發展中國家，這就需要主動培訓年輕勞動力，使其掌握 21 世紀的技能，並在考慮淨零的情況下做出長期投資決策，這可能會影響返回79。在工業化國家，這將對一些工人造成短期壓力，他們可能需要重新培訓和重新部署80，以及高碳行業的資產擱淺風險38。
解決這些轉型風險是淨零繁榮不可或缺的一部分。只有少數幾個成功的產業轉型例子，例如德國的魯爾區。他們認為，公正的過渡是可能的，但需要政府、行業、工會和當地社區之間的密切合作，以及對教育、技能和社會保護的大量投資81。
結論
將全球平均溫度的上升限制在任何水平最終都需要在二氧化碳釋放到大氣中和將其清除到匯中之間取得平衡。來自國家、公司和地方實體的淨零承諾的增長表明決策者越來越瞭解這一科學現實。
該觀點對淨零的含義以及應如何實現提供了一系列解釋。這些解釋確保了與全球溫度目標的一致性，同時將淨零融入社會政治和法律背景。我們認為，有可能使淨零與可持續發展目標保持一致，允許不同的發展階段，並確保零碳繁榮。
但是，有一些明顯的限制。淨零承諾不能替代緊急和全面的減排。事實上，淨零要求比迄今為止更注重消除困難的排放源。淨零中的「淨」是必不可少的，但對社會和環境完整性的需求對二氧化碳去除和碳補償的範圍、時間和治理施加了嚴格的限制。
尚未充分理解所有這些方面。因此，對淨零的社會政治解釋也是一個豐富的研究議程，它需要許多學科的投入，從氣候科學、生物學和地質學到人類學、法律和經濟學。
淨零錯誤存在明顯的風險。然而，如果要穩定全球氣溫，科學將別無選擇。如果解釋得當並且管理得當，淨零可以成為氣候行動的有效參考框架。
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