“八国集团”2009意大利峰会减排目标下的全球碳排放情景分析

＂八国集团＂（G8）于2009年7月在意大利举行的峰会上,提出2050年全球温室气体排放削减50%,其中发达国家削减80%的目标（简称＂G8目标＂）.本研究设置4种碳排放情景,对＂G8目标＂的内涵以及科学性、公正性和可行性进行了分析.结果表明：（1）将2050年的大气CO2浓度控制在450ppmv以内的唯一情景是：全球发达国家和发展中国家都于2005年开始均匀减排至2050年,且满足＂G8＂全球减排目标.在现实条件下,这种情景是不可能发生的.（2）发展中国家即便遵从极为苛刻的排放路径,＂G8目标＂仍不能满足其排放需求：在＂G8目标＂约束下,未来45年发展中国家将短缺1/3以上的排放需求量.（3）按＂G8目标＂,在2006~2050年期间,发达国家和发展中国家的人均累计排放量分别为81吨碳和40~47吨碳,前者约为后者的2倍;而历史上,发达国家的人均累计排放量已是发展中国家的12倍.基于上述结果,得出如下结论：（1）＂G8目标＂企图把发展中国家纳入减排框架,这不仅会阻滞发展中国家的工业化进程,也将导致发展中国家阵营内部因分解减排责任而产生矛盾,甚至发生分化;（2）＂G8目标＂限制了发展中国家的碳排放,不仅延续了发达国家与发展中国家历史时期的排放不平等,而且进一步加剧了未来排放的不平等,是对发展中国家的严重不公平;（3）作为＂G8目标＂理论依据的450ppmv大气CO2浓度的控制阈值不现实,缺乏可行性.总之,＂G8目标＂背离了＂共同但有区别的责任＂原则,是发展中国家所不能接受的.     

国际温室气体减排方案评估及中国长期排放权讨论

本文对IPCC,UNDP和OECD等7个全球CO2减排方案做了模拟,发现在分配2006～2050年各国排放权时,这些方案不但没有考虑历史上（1900～2005年）发达国家的人均累计排放量已是发展中国家7．54倍的事实,而且还为发达国家设计了比发展中国家大2-3～6．7倍的人均未来排放权,这将大大剥夺发展中国家的发展权益．由此本文明确指出：IPCC等方案违背了国际关系中的公平正义原则,也违背了“共同但有区别的责任”原则,因此没有资格作为今后国际气候变化谈判的参考．本文同时预测了中国在强力推动低碳技术应用情景下2006～2050年的排放预期,并将此结果同全球其他国家和国家集团作了比较,发现即使在450～470ppmv这样严格的大气CO2浓度控制目标下,中国亦有足够的逻辑和道义支持,获得与这个预期相当的排放权．     

中国大陆活动地块边界带强震震级分布特征研究

本文利用基于广义帕累托分布的超阈值分布模型,对中国大陆活动地块边界带强震震级分布特征开展研究,给出了各活动地块边界带强震震级的广义帕累托分布参数估计。结果表明,广义帕累托分布较好地拟合了各边界带强震数据,形状参数估计均为负值,说明对应震级应有上限,因此广义帕累托分布为潜在震级上限提供了一种自然的刻画。在此基础上,估计了震级上限,并给出了分布0.99997高分位数估计,通过与历史最大震级比较发现,高分位数估计相对稳健。在地震发生过程为泊松过程假设下,推导了广义帕累托分布与广义极值分布之间的联系,揭示了一种利用强震数据推断最大震级分布的可能途径。     

基于广义帕累托分布的地震震级分布尾部特征分析

极值理论在地震危险性分析中有着重要应用,发震震级超过某一阈值的超出量分布可以近似为广义帕累托分布.基于广义帕累托分布给出了若干地震活动性参数的估计公式,包括强震震级分布、地震复发周期和重现水平、期望重现震级、地震危险性概率和潜在震级上限等;以云南地区震级资料为基础数据,讨论了阈值选取、模型拟合诊断和参数估计;在此基础上计算了该地区的地震活动性参数.结果表明,广义帕累托分布较好地刻画了强震震级分布,通过超阈值(POT)模型计算的复发周期与实际复发间隔统计基本一致,高分位数估计在一定阈值范围内表现稳定,为工程抗震中潜在震级上限的确定提供了一种途径.     

基于广义帕累托分布的地震震级分布尾部特征分析

极值理论在地震危险性分析中有着重要应用, 发震震级超过某一阈值的超出量分布可以近似为广义帕累托分布. 基于广义帕累托分布给出了若干地震活动性参数的估计公式, 包括强震震级分布、 地震复发周期和重现水平、 期望重现震级、 地震危险性概率和潜在震级上限等; 以云南地区震级资料为基础数据, 讨论了阈值选取、 模型拟合诊断和参数估计; 在此基础上计算了该地区的地震活动性参数. 结果表明, 广义帕累托分布较好地刻画了强震震级分布, 通过超阈值(POT)模型计算的复发周期与实际复发间隔统计基本一致, 高分位数估计在一定阈值范围内表现稳定, 为工程抗震中潜在震级上限的确定提供了一种途径.      

龙门山地区的地震活动性广义帕累托模型构建

利用1930—2016年龙门山地区M≥4.5历史地震目录,通过时空窗法减少余震对统计结果的影响,构建了该地区广义帕累托分布的超出量分布模型,估计了龙门山地区震级上限。结果表明:广义帕累托分布较好地拟合了龙门山地区强震数据,形状参数估计均为负值,最大震级分布存在有限上界,震级上限为8.3。     

代谢视角下的城市低碳表现评估

如何系统有效地削减城市地区的碳排放,将在很大程度上决定21世纪控温目标行动的成败.本研究以国内外12个城市为典型案例,定量分析了城市碳代谢的重要过程,并评估了碳通量、碳输入和碳排放在部门分布特征、人均水平和强度水平上的区别.在此基础上,建立了由流量指标和结构指标组成的城市碳代谢系统评估体系,用于系统地分析国内外案例城市在代谢的同化端、异化端或同化-异化混合端的低碳表现差异.结果表明,在制造和服务业上,国内案例城市比欧美城市的碳通量和碳输入平均高出7～12%,但在生活消费上却比后者低6～9%.同作为大型城市,北京、天津、南京和广州虽然人均碳通量和人均碳输入均较低(排名靠后),但相应的碳强度却是巴黎和洛杉矶等欧美发达城市的3倍左右(排在前列).从影响因素来看,城市人均碳通量与人均能源消费显著相关,而与人均建筑面积或人均住房面积也具有一定的相关性.本研究发现,碳通量、碳输入量和碳排放量三者可为衡量城市气候影响时提供不同侧面的信息,而流量指标和结构指标下评估国内外城市低碳表现排名的差异也较大.各类碳代谢系统评估指标在应用于城市碳管理时应加以区分、结合判断,使之更为准确地体现城市的脱碳现状和减排潜力,为实现经济社会的碳中和发展目标提供系统性决策支持.     

REDD+集成评估模型构建与情景模拟

减少发展中国家因毁林与森林退化导致的碳排放、保护与增强森林碳储量以及加强森林可持续管理,即REDD+,将成为未来承诺期国际社会关于林业减缓气候变化最重要的手段之一.通过REDD+的实行,在降低森林碳源和增加碳汇的同时,还能增强森林的社会和生态等多种功能和效益.本研究主要从REDD+的碳汇-生态-社会效应出发,考察REDD+机制能否在应对气候变化方面发挥作用.研究区域设定为REDD+的热点地区——印度尼西亚研究中首先基于CA-MCE土地利用动态模型、簿记法碳循环模型和供求平衡情况下利润最大化的碳市场最优价格模型等模型簇构建REDD+集成评估模型;通过设定三种情景:当前基准情景、经济发展情景和REDD+情景,来模拟REDD+的政策效应.结果显示,和当前基准情景相比,REDD+情景可以减少6%的森林砍伐,带来约0.14 Mt CO2e的碳减排,并有效遏制研究区的水土侵蚀.与此同时,通过国际碳汇补偿机制,REDD+将带来当地农民收入的增加,帮助他们摆脱单纯依赖木材采伐和经济作物种植获取收入的方式.本研究实例可以为REDD+的实行提供科学依据和政策参考.     

考虑碳减排的水库多目标提前蓄水调度研究

针对当前的水库提前蓄水调度研究尚未考虑碳减排问题,本文基于水库碳排放和有机碳埋藏因子法,构建了考虑碳减排的水库提前蓄水调度模型,采用基于熵权重的逼近理想解排序法(TOPSIS)对提前蓄水调度方案进行了多目标评价,以优选调度方案,在三峡水库开展了实例研究。研究结果表明:三峡水库从9月1日起蓄,于9月30日逐步蓄至167 m的调度方案最优,相较于原设计方案,在不增加防洪风险的前提下,多年平均发电量增加29.91亿kW·h(8.80%),弃水量减少26.03亿m³(27.51%),碳排放量减少69.26亿g(3.94%),有机碳埋藏量增加1.93亿g(1.28%),温室气体的CO₂碳当量减少235.48亿g(3.85%),提前蓄水方案可显著提升三峡水库发电量、供水保障能力和减少碳排放量。本研究为水库提前蓄水的水碳协同调度提供了技术支撑。     

青藏高原东北缘地震活动性广义帕累托模型的全域敏感性分析

基于广义帕累托分布构建地震活动性模型,因其输入参数取值难以避免不确定性,导致依据该模型所得的地震危险性估计结果具有不确定性。鉴于此,本文选取青藏高原东北缘为研究区,提出了基于全域敏感性分析的地震危险性估计的不确定性分析流程和方法。首先,利用地震活动性广义帕累托模型,进行研究区地震危险性估计;然后,选取地震记录的起始时间和震级阈值作为地震活动性模型的输入参数,采用具有全域敏感性分析功能的E-FAST方法,对上述两个参数的不确定性以及两参数之间的相互作用对地震危险性估计不确定性的影响进行定量分析。结果表明:地震危险性估计结果（不同重现期的震级重现水平、震级上限及相应的置信区间）对两个输入参数中的震级阈值更为敏感;不同重现期的地震危险性估计结果对震级阈值的敏感程度不同;对不同的重现期而言,在影响地震危险性估计结果的不确定性上,两个输入参数之间存在非线性效应,且非线性效应程度不同。本文提出的不确定性分析流程和方法,可以推广应用于基于其它类型地震活动性模型的地震危险性估计不确定性分析。      

基于熵值环境基尼系数法的平原河网区污染物总量分配

为制定科学合理的水污染物总量控制方案,以典型平原河网地区——张家港市为例,构建与人口、资源、经济和水污染物承受能力相协调的单因子环境基尼系数模型,并通过贡献系数判断引起不公平的主要污染物分配单元.利用熵值—环境基尼系数最小化模型,确定张家港市各乡镇基于多元公平性原则的氨氮总量分配方案.结果表明:在水污染物总量分配过程中,污染物削减比例的大小和污染物现状排放量之间并不具有一致性,最终的分配方案要综合考虑多方因素确定.本研究构建的熵值—环境基尼系数最小化模型综合考虑了研究区域社会、经济、资源等多种客观因素,对于平原河网地区,由于其特殊的地理位置和自然条件,人口、资源等分布相对比较均匀,故基于该模型所得到的分配方案充分表现了多元公平性原则,更公平合理.     

基于广义帕累托分布的马尼拉海沟俯冲带地震危险性估计

选取马尼拉海沟俯冲带作为潜源区, 基于广义帕累托分布, 通过对一定时段内超过某一阈值的震级数据进行拟合, 建立该潜源区地震危险性估计模型, 估计强震重现水平和震级上限, 并对估计结果的不确定性进行了分析, 得到马尼拉海沟俯冲带震级上限为9.0级, 10 a、 50 a、 100 a、 200 a马尼拉海沟俯冲带的震级重现水平期望值分别为7.1级、 7.6级、 7.7级、 7.9级。     

气候变化伦理的若干问题探讨

气候变化已经在科学上被追溯到伦理层面.积极应对气候变化是全人类共同的目标与使命,从现实经济层面结合伦理学研究则是应对气候变化应有的态度.首先针对国际上对气候伦理的探讨,以中国的环境伦理观引出了气候伦理的原则,强调核心的原则是国家之间"和为贵",操作的原则是"分明使群",即要在明确责任的条件下有序组织各国的气候保护行为.其次还在"分明使群"原则下讨论了气候伦理评估标准—公平、公正与价值,并由此进一步分析了公正与价值的伦理内涵,并以此为基础讨论了气候谈判公正问题.最后指出在气候伦理问题上,国际社会的一个伦理原则应该是:所有可以积极应对气候变化的措施都能够使参与国家最终在经济与社会获得进步,以及实现帕累托改进,并能缩小国家间的差距,而不是置原来贫困的社会个体以相对更贫困的境地.     

冰室-(超)温室气候动荡期湖平面演化及天文轨道气候作用

湖平面变化是影响陆相湖盆沉积与资源赋存、陆地碳收支及环境生态演化的重要因子.湖平面波动受气候作用明显,早侏罗世处在冰室、(超)温室气候动荡期,发生了全球性大洋缺氧(托阿尔期,～183Ma)和气候变冷等极端气候事件(普林斯巴赫期,～185Ma).为研究气候动荡背景下湖平面演化及地球表层水循环和调控机制,选取柴达木盆地早侏罗世湖相连续沉积记录,采用岩石粉末色度(CIE b*)序列开展米兰科维奇旋回分析,建立了基于东特提斯陆相沉积记录的早侏罗世天文年代标尺(～174.2Ma至～190.9Ma),通过沉积噪声模型重建盆地相对湖平面变化曲线,发现5～10Myr尺度湖平面变化响应于长趋势气候演化及极端气候事件; 1～2.5Myr尺度湖平面波动显著受控于天文轨道气候作用(～2.4Myr偏心率和～1.2Myr斜率周期).其中,普林斯巴赫期～1.2Myr湖平面周期波动与全球海平面呈“同相位”共变,～1.2Myr斜率周期通过控制极地地区存在的间歇性或永久性冰盖生长和消亡影响全球海平面及湖平面升降;托阿尔期～1.2Myr湖平面波动与全球海平面呈“反相位”关系,在(超)温室气候期极地地区不存在明显冰盖情况下,...     

2050年大气CO2浓度控制：各国排放权计算

本文的主要目的是为即将开始的控制大气CO2浓度的国际谈判,在一些核心问题上提供定量数据.作者指出：要实现控制大气CO2浓度的长远目标,在目前由少数国家主导的且备受争议的减排话语下是难以完成的,必须建立以各国排放配额分配为基石的全球责任体系.本研究首先论证了“人均累计排放指标”最能体现“共同而有区别的责任”原则和公平正义准则,然后设定2050年前将大气CO2浓度控制在470ppmv的目标,接着以1900年为时间起点,对各国过去（1900-2005年）人均累计排放量、应得排放配额以及今后（2006-2050年）的排放配额做了逐年计算,并根据1900-2050年的应得配额数、1900-2005年的实际排放量、2005年的排放水平、1996-2005年排放量平均增速这四个客观指标,将世界上大于30万人口的国家或地区分为四大类：已形成排放赤字国家、排放总量需降低国家或地区、排放增速需降低国家或地区、可保持目前排放增速国家.2005年前,G8国家大多已经用完到2050年的排放配额,累计形成的赤字价值已超过5.5万亿美元（以每吨CO2价值20美元计）,这些国家即使今后实现其提出的大幅度减排目标,它们在2006-2050年的人均排放量上还会大大高于发展中国家,并还将形成6.3万亿美元的排放赤字.发展中国家由于历史上人均累计排放低,大部分处在第3和第4类,即今后尚有较大的排放空间.中国尽管可占全球2006-2050年总排放配额的30%以上,但今后只有降低排放增速,才能做到配额内排放.最后围绕与国际谈判相关的9个问题,提出了作者自己的看法.     

节能高效、减排低碳与责任和快速工业化及经济腾飞

哥本哈根国际会议在纷争中结束,未能达成多少共识,但却给发展中国家在发展的进程中留下了不少失望和遗憾.然而却使得发展中国家为坚持《京都协议书》和再次认定发达国家必须履行责任和义务确定了原则.在全球排放空间、排放CO2量的分配、排放效应和时限与有区别的配置以及必须落在实处奠定了基础.为此人们必须正确理解人类活动与气候变化的...     

中国二氧化碳排放数据核算

中国已成为世界上最大的化石能源消费国和CO_2排放国,准确估计中国CO_2排放量对中国制定国家减排政策和全球应对气候变化行动至关重要.自2011年开始中外20多个研究机构组成的联合研究团队开展了中国CO_2排放数据的核算工作,系统量化了中国能源消费CO_2排放的不确定性,并根据实测排放因子构建了中国碳排放清单.研究结果表明,由于中国原煤的灰分含量较高(2012年原煤平均灰分含量约27%),同年份煤质热值和含碳量显著低于国际平均水平,中国原煤热值与含碳量比联合国统计建议值低40%,灰分含量比国际平均水平高15%,国际碳排放数据库普遍高估中国CO_2排放总量10%以上.其研究结果认为中国CO_2排放量在2000~2013年间比国际组织相关估计少106亿吨,此修正量大于中国同期陆地总的碳汇吸收总量(95亿吨是京都议定书框架下具有强制减排义务的西方发达国家自1994年以来实际减排量的近百倍.该研究的主要成果发表后受到广泛关注,同时该研究提供的相关数据已被中国官方参考用于中国第三次气候变化国家信息通报的编制中,为中国低碳发展提供数据支持.     

基于改进U-Net的CMIP5全球气候模式降尺度方法及其在鄱阳湖流域的应用

利用降尺度方法对CMIP5全球气候模式进行空间降尺度并以此研究鄱阳湖流域未来气候时空变化趋势,能够为流域生态环境保护提供数据、技术和理论上的支持.通过简化原始网络结构,在网络首部添加插值层,采用反卷积算法作为上采样算法对传统U-Net网络进行改进,建立基于深度学习的气候模式空间降尺度模型(DLDM).以1965-200...     

一种基于数据同化优化陆面过程模式参数化方案的方法

基于数据同化优化陆面过程模式参数,从物理机制上改进和完善陆面过程模式参数化方案,提高模式的区域适应性和模拟能力,对改善大气环流模式(GCM,General Circulation Model)和区域气候模式(RCM,Regional Climate Model)模拟和气候预测能力具有重要的现实意义.本文发展了一种基于数据同化优化陆面过程模式参数化方案的方法,并以优化非饱和土壤水模型为例,发展基于非饱和土壤水模型和扩展Kalman滤波(EKF,Extended Kalman Filter)算法并结合可变下渗能力模型(VIC,Variable Infiltration Capacity Model)的土壤湿度同化方案,以月为同化窗,利用复合形混合演化算法(SCE-UA,Shuffled Complex Evolution-University of Arizona)极小化目标函数,使模拟与同化的土壤湿度按给定的目标函数度量方式达到最佳拟合,优化非饱和土壤水模型参数:饱和水力传导率、饱和土壤湿度、饱和土壤水势、Clapp和Hornberger常数,得到同化时段1986年模型参数的最优值序列,然后用其改进非饱和土壤水模型,最后利用改进后模型进行1986~1993年的数值模拟试验,评估改进后模型的模拟能力,探讨基于数据同化优化陆面过程模式土壤水参数化方案的方法与实现途径.试验结果表明:基于数据同化优化模型参数,从物理机制上改进和完善模型,提高了模型的模拟能力;优化的模型参数在时间上具有较好的移植性,适应性更强,达到了改进模型的目的,因此,本方法是合理、可行的.本文为基于数据同化优化陆面过程模式参数化方案研究提供了范例,具有较好的借鉴作用.     

基于地形精化的金星重力场模型VGM2013

高精度金星重力场的获取,是金星探测的重要内容.本文利用最新的金星地形和重力模型,通过高通滤波后的残差地形（RTM）并在考虑均衡改正的情况下改进了重力的短波成分,最终提出了一个新的金星重力模型VGM2013,该模型赤道分辨率达10 km量级,大大高于现有的金星重力场模型,最终结果是金星表面重力加速度和重力扰动.研究中同时发现金星在Airy-Heiskanen均衡模型下的全球最优补偿深度为30 km,金星地壳的密度可能小于当前认为的2700~2900 kg·m^-3.VGM2013模型的结果可为将来的金星探测器定轨和着陆导航提供参考,作为重力计算的先验模型.但由于该模型没有包含短波重力观测信息,不建议直接用于更小尺度的地质和地球物理解释.