我國(guó)2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)需要深刻的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，尤其是大幅增加風(fēng)光等可再生能源在我國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)中的比重。由于大氣污染物和溫室氣體的同根同源性，風(fēng)光資源對(duì)化石能源的替代在減緩碳排放的同時(shí)，還能顯著的改善空氣質(zhì)量及其健康影響；與此同時(shí)，污染物減排所帶來(lái)的氣溶膠氣象反饋?zhàn)饔玫南魅蹩蛇M(jìn)一步增加地表太陽(yáng)輻射并形成更好的空氣污染擴(kuò)散條件，提升我國(guó)東部地區(qū)風(fēng)光的資源潛力及其穩(wěn)定性（可再生能源-空氣污染-氣象反饋機(jī)制）。值得強(qiáng)調(diào)的是，風(fēng)光資源潛力和穩(wěn)定性的提升，可進(jìn)一步推進(jìn)可再生能源的利用，為我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型形成正反饋（人類(lèi)社會(huì)-氣候系統(tǒng)反饋放大機(jī)制）。準(zhǔn)確解析我國(guó)碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)下的雙重反饋機(jī)制，并深化其空氣質(zhì)量-人體健康-清潔能源的交互機(jī)制和綜合協(xié)同效益的認(rèn)知，對(duì)我國(guó)科學(xué)規(guī)劃碳達(dá)峰碳中和路徑具有重要的實(shí)際意義。

北京大學(xué)覃櫟課題組與南京大學(xué)黃昕課題組，以及清華大學(xué)、普林斯頓大學(xué)等資深研究團(tuán)隊(duì)合作，共同構(gòu)建氣象-化學(xué)在線耦合的綜合評(píng)估模型框架（基于GCAM-China和DPEC模型發(fā)展而來(lái)的中國(guó)碳中和路徑；氣象-化學(xué)耦合的空氣質(zhì)量模型WRF-Chem和全球暴露死亡模型GEMM，以及風(fēng)光資源評(píng)估模型）并開(kāi)展了大量情景的數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)評(píng)估了考慮正反饋機(jī)制時(shí)，中國(guó)到2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)所帶來(lái)的空氣質(zhì)量、人類(lèi)健康和可再生能源性能的協(xié)同效應(yīng)。

研究發(fā)現(xiàn)，相較于2060年基線情景，由于污染物排放量的減少以及氣溶膠氣象反饋效應(yīng)的加成，到2060年實(shí)現(xiàn)中國(guó)碳中和目標(biāo)將使全國(guó)人口加權(quán)的PM2.5濃度降低約39μg/m3，并避免57%過(guò)早死亡人數(shù)（113萬(wàn)人；95%置信區(qū)間：0.97—1.29百萬(wàn)人）。老齡化人口往往會(huì)抵消中國(guó)碳中和目標(biāo)的健康效益，但基線死亡率的降低則會(huì)充分補(bǔ)償老齡化帶來(lái)的健康效益損失。其中，降低的氣溶膠氣象反饋效應(yīng)在京津冀地區(qū)能分別帶來(lái)7.1（6.5%）, 5.6（6.9%）, 4.3（6.6%）μg/m3的人口加權(quán)PM2.5濃度降低，并相應(yīng)減少23,000（21,000—26,000）由于PM2.5導(dǎo)致的過(guò)早死亡人數(shù)。同時(shí)，大氣中氣溶膠負(fù)荷的減少將增加到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射，并加強(qiáng)垂直方向的動(dòng)量交換，導(dǎo)致太陽(yáng)能和風(fēng)能的容量因子提升且變異性減少。省級(jí)太陽(yáng)能（風(fēng)能）潛力最多提升約10%（~6%），且資源穩(wěn)定性普遍提高。

中國(guó)碳中和目標(biāo)帶來(lái)的空氣質(zhì)量、人類(lèi)健康和可再生能源協(xié)同效應(yīng)主要集中在中部、北部和東部電網(wǎng)，這些地區(qū)的省級(jí)空氣污染和人口暴露度普遍減少約80%（>40μg/m3），相應(yīng)的省級(jí)避免過(guò)早死亡人數(shù)大多超過(guò)60%（~50,000），太陽(yáng)能和風(fēng)能容量因子的增加可達(dá)到10%和6%，并降低了小時(shí)變異性。實(shí)現(xiàn)碳中和后，人口加權(quán)PM2.5濃度的降低程度尤為顯著，并且最顯著的可再生能源增加發(fā)生在能源需求最高的東部省份，有助于緩解能源供需之間的地理不匹配。總體而言，中國(guó)碳中和目標(biāo)帶來(lái)的空氣質(zhì)量、人類(lèi)健康和可再生能源協(xié)同效應(yīng)主要集中在空氣質(zhì)量亟需改善和能源需求較大的地域。

然而，中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和后的空氣質(zhì)量（約12.1μg/m3）仍然超出了世界衛(wèi)生組織制定的最新空氣質(zhì)量指南，57%和99%的人口暴露于超過(guò)10和5μg/m3的PM2.5濃度。增加的可再生能源資源潛力可能為實(shí)現(xiàn)碳中和后解決剩余空氣污染和相關(guān)健康損害提供額外助力。研究結(jié)果顯示，全球發(fā)展中和污染國(guó)家對(duì)碳中和的承諾可能會(huì)在氣溶膠減排、空氣質(zhì)量改善和可再生能源資源潛力提升之間產(chǎn)生重要的正反饋效應(yīng)，這些效應(yīng)可以通過(guò)減弱的氣溶膠氣象反饋?zhàn)饔煤透玫目諝馕廴緮U(kuò)散條件而被放大。

以上研究成果以“Amplified positive effects on air quality, health, and renewable energy under China's carbon neutral target”為題發(fā)表在Nature Geoscience上。覃櫟為論文共同第一作者及共同通訊作者，普林斯頓大學(xué)博士后研究員周密為論文共同第一作者，黃昕為論文共同通訊作者。論文其他合作者還包括北京大學(xué)朱彤教授、陳琦副教授、張川研究員，南京大學(xué)丁愛(ài)軍教授、周德榮高級(jí)工程師，清華大學(xué)同丹研究員，加州大學(xué)爾灣分校程靜研究員，21世紀(jì)中心何霄佳研究員等相關(guān)領(lǐng)域知名專(zhuān)家，以及南京大學(xué)和北京大學(xué)的研究生郝月婷、黃亮點(diǎn)、顧蔚譯和王立誠(chéng)。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（42325506, 42277482）等項(xiàng)目的支持。

作為該成果的前期基礎(chǔ)，課題組還在Nature Sustainability, Nature Water, PNAS等期刊發(fā)表了系列基于人地系統(tǒng)耦合的氣候變化下的能源環(huán)境反饋機(jī)制及影響效應(yīng)研究。

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