二氧化碳|二氧化碳，都去哪了？

采访人员王硕
二氧化碳（CO2）等温室气体的大量排放正在深刻地影响全球的气候格局。在11月18日《知识分子》主办“气候学家面对面——科学传播公益工作坊”上， IPCC第六次科学评估报告作者、浙江大学地球科学学院教授曹龙分享了关于大气二氧化碳循环及对气候变化影响的最新认识。
当前大气CO2浓度比工业革命前增加了约50%
【二氧化碳|二氧化碳，都去哪了？】大气中最主要的组成成分是氮气和氧气，二氧化碳和其他温室气体仅仅占很小的部分，但却对全球气候起着重要作用。
根据大气二氧化碳浓度最新的观测及预测结果， 2021年CO2浓度已经达到了415ppm 。而工业革命之前，这一数值大概是280ppm 。这意味着现在的CO2浓度比工业革命之前增加了约50% 。
据全球碳计划组织（GCP）的数据，煤、石油和天然气三大化石能源的燃烧所排放的CO2分别占到了排放总量的40%、32%和21% 。总体而言，化石燃料燃烧贡献排放的约90% 。
从1990年至今全球化石燃料燃烧排放的二氧化碳量的结果来看， 2020年CO2排放348亿吨，比1990年高出一半以上，预计2021年将高达364亿吨。
大气CO2到哪里去？
这些排入大气的CO2去了哪里？
研究显示：每年排放的CO2只有近一半存留在大气层，其他被陆地和海洋吸收。
当大气二氧化碳的源（排放）超过了汇（海洋和陆地吸收）的时候，大气二氧化碳浓度将会增加。
由此可以认识到碳循环和气候变化的基本链条：人为活动（主要是化石燃料燃烧）向大气中排放CO2 ，其中一部分被陆地和海洋吸收，未被吸收的部分滞留在大气中，造成大气CO2浓度增长，进而影响大气辐射平衡（温室效应）造成全球变暖。反过来，全球变暖将会从总体上减缓海洋和陆地对CO2的吸收，从而使得大气CO2浓度加速增长。
海洋生态系统也“吃不消”
二氧化碳的排放除了造成全球变暖，还有许多其他方面的气候效应。
比如对于海洋生态系统来说， CO2被海洋吸收后会产生碳酸，降低海水的pH值、增加海水的酸性并减少海水中碳酸根离子的浓度。海洋酸化会对海洋生态系统产生深远影响，尤其不利于海洋贝类生物的生长和珊瑚礁的形成。随着海洋酸化的加剧，海洋生物受到的影响会越来越严重。
全球变暖的本质是大气辐射过程，海洋酸化的本质是化学过程，但它们的罪魁祸首都是化石燃料燃烧产生的CO2排放。
减缓和人工干预气候变化
据第六次IPCC评估报告结果，每1万亿吨CO2的排放引起约0.45℃的温升。
那么，为了实现1.5℃或2℃的温控目标，还能向大气中排放多少CO2？
据全球碳计划组织的最新估算结果，从工业革命前的1750年至今，人类已经向地球排放了约2.5万亿吨CO2 ，若保持现在的排放速度不变，要实现1.5℃或2℃的温控目标分别还能排放约11年和32年。
IPCC AR6的评估报告中指出，温控1.5℃和2℃需要在21世纪中叶和2070年后实现净负CO2排放，即人为从大气中清除的CO2量要大于人为向大气排放的CO2量。
相应地，为了实现温控目标、减缓气候变化，可以从三个方面入手：
第一是减少温室气体的直接排放，从源头大幅减排。
第二是通过CO2移除方法，即通过人为方法增加海洋或陆地碳汇，或者直接从大气中捕捉CO2并封存。但是移除方法的除碳潜力估算有很大的不确定性，并且会对生物化学循环和气候环境产生深远影响。
第三是进行太阳辐射干预，也称为地球工程（或气候工程），即通过人为方法减少到达地—气系统的太阳辐射，或增加逃逸到太空的长波辐射。这类技术包括向平流层注入硫酸盐等具有散射性质的气溶胶、增加海洋上空低云反照率、高层卷云变薄等。此方法可以作为备用手段，但是不能作为减缓减排的理由。目前，对于地球工程的研究还停留在理论模拟研究阶段。