海洋碳汇对实现碳中和目标的作用与意义--一个与海洋碳汇理论框架相关研究的文献综述.pdf
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1、海洋绿色发展与管理海洋碳汇对实现碳中和目标的作用与意义 一个与海洋碳汇理论框架相关研究的文献综述孙国茂 魏震昊摘要斯特恩报告 提出的碳排放总量和温度升高极限警示我们,在减少碳排放的同时,建立有效的“负排放”机制刻不容缓。自联合国提出“蓝碳”概念后,海洋碳汇相关研究一直是学界关注的重点领域。本文以海洋碳汇为研究对象,在梳理相关文献基础上,分析海洋碳汇对实现碳中和目标的作用与意义,提出建立海洋碳汇理论框架的逻辑、重点以及发展海洋碳汇的政策性建议。本文提出,海洋碳汇核算与定价应当围绕碳汇主体经济活动展开,通过建立海洋碳汇综合示范区,探索自愿减排市场和投融资机制,加速海洋碳交易落地。关键词海洋碳汇 自
2、然碳排放 人为碳排放 自然碳汇 人为碳汇101孙国茂(1960 ),男,博士,青岛大学经济学院教授,博士生导师,山东省泰山产业领军人才,山东省金融高端人才,主要研究领域为公司金融与资本市场理论、制度经济学和数字经济。魏震昊(1993 ),男,中国海洋大学经济学院博士研究生,主要研究领域为金融学、发展经济学。中国海洋经济(第 14 辑)实现“双碳”目标是人类面对的一场广泛而深刻的系统性社会变革,与构建人类命运共同体息息相关。“双碳”目标不仅涉及化石燃料的使用、温室气体的排放以及科学技术的进步和应用,也涉及人类生活方式和生存理念的改变,甚至涉及国家治理方式和地缘政治、经济格局的变化。能否充分完成经
3、济、生态与社会转型,如期实现“双碳”目标仍充满不确定性。这既与人类对这一问题的共识有关,更与人类对自然、科学和社会的认知有关,可谓任重而道远。在已有的研究中,国内学者普遍认为,实现“双碳”目标的路径主要有两种:一是减少碳足迹,即在源头通过技术进步、政府管制等手段减少生产、生活造成的二氧化碳排放量;二是增加碳汇,即借助微生物或者植物光合作用,实现二氧化碳固定与封存。不论是从自然科学角度看,还是从社会科学角度看,两种路径所选择的政策工具大相径庭,可能会导致社会经济运行机制和社会治理模式的不同。碳排放权本质上是一种发展权,对于减少碳足迹的路径而言,它其实是在建立一种为实现减排目标而存在的碳约束社会经
4、济运行机制。人类已经意识到,人类终将与不可再生资源的消耗和碳排放脱钩,要做到这一点,全球碳排放必须每年减少 6.3%。但迄今为止没有一个经济体做到这一点。在现有技术进步条件下,不管怎样约束,碳足迹或者说碳排放总是存在,因为能源结构决定了化石燃料的使用不可避免。毕竟现实中没有哪个国家的政府愿意以牺牲经济增长为代价过度刚性地约束碳排放。这意味着,单纯依靠碳约束条件下的社会经济运行机制很难实现碳中和目标。基于这一逻辑我们认为,要实现碳中和目标就必须通过技术进步,建立起对人类经济活动产生的碳足迹进行“负排放”(Negative Carbon Emissions)的社会经济运行机制。理论201朴世龙、岳
5、超、丁金枝、郭正堂:试论陆地生态系统碳汇在“碳中和”目标中的作用,中国科学:地球科学 2022 年第7 期;程娜、陈成:海洋碳汇、碳税、绿色技术:实现“双碳”目标的组合策略研究,山东大学学报(哲学社会科学版)2021 年第 6 期;沈满洪:论碳市场建设,中国人口资源与环境 2021 年第 9 期。林伯强:碳中和进程中的中国经济高质量增长,经济研究 2022 年第1 期。王文举等:中国碳排放总量确定、指标分配、实现路径机制设计综合研究,首都经济贸易大学出版社,2018,第 4 页。蒂尔曼阿尔滕堡、丹尼罗德里克:绿色产业政策:促进经济结构向富裕绿色转型,比较 2018 年第 2 期。海洋碳汇对实现
6、碳中和目标的作用与意义上,如果技术进步可以实现充分“负排放”,就无须对人类经济活动产生的碳排放过度约束。因此我们认为,相对于减排而言,建立起社会化的二氧化碳“负排放”机制更加有效,也更加重要。1997 年,基于 联合国气候变化框架公约(United Nations Frame-work Convention on Climate Change,UNFCCC)达成的 京都议定书(Kyoto Protocol)首次提出:“将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平,进而防止剧烈的气候变化对人类造成伤害。”2006 年 10 月,著名的 斯特恩报告(The Economics of Climate
7、Change:The Stern Review)发表。该报告在分析了气候变化对自然和人类社会经济系统的预期损害与减缓气候变化的成本两者关系的基础上,不仅提出全球温度上升2的上限,而且建立了以自然科学为基础的经济学成本效益分析框架,为各国制度设计和政策工具选择提供了依据。此后,发达国家一方面通过环保技术进步、生产方式转变、新能源开发利用等技术性策略减少能源消耗,另一方面建立将碳排放外部行为内部化的市场化机制,即碳排放权交易市场。但是,在碳排放权交易市场产生以来将近 20 年的时间里,尽管与实际碳排放量相比,碳排放权交易量的覆盖率不断上升,但是,全球碳排放总量不断增加的趋势并未改变。2021 年,
8、全球碳排放总量为 364.2 亿吨,比 斯特恩报告 发表时增加了 24.5%。这些令人担忧的数据让我们不得不思考,靠减少碳排放的约束机制到底在多大程度上有助于我们实现“碳达峰”和“碳中和”目标?斯特恩报告 隐3012006 年 10 月,受英国政府委托,世界银行前首席经济学家、时任英国政府经济顾问的尼古拉斯斯特恩勋爵(Nicholas Stern)编写的 斯特恩回顾:气候变化经济学,即 斯特恩报告 正式发布。报告提出,气候变化的原因及后果都是全球性的,只有采取国际集体行动,才能在所需规模上做出有实效的、有效率的和公平的回应。报告呼吁在多个领域进行更有深度的国际合作,最明显的是建立碳的价格信号和
9、市场,刺激科学技术的发展和应用,尤其是发展中国家更应该这样做。报告发表后,不仅在国际社会引起高度关注和广泛、持续的反响,也对世界各国制定应对气候变化的政策产生深刻影响。Nicholas Stern,The Economics of Climate Change:The Stern Review(Cambridge:Cam-bridge University Press,2006),p.2.International Energy Agency,“Global Energy Review:CO2 Emissions in 2021,”https:/ 年 7 月 13 日。中国海洋经济(第 14
10、辑)含了两个重要理念,一是即使全球实现了碳中和,仍要继续“负排放”;二是温度升高导致的生物多样性破坏不可逆转,因此建立有效的“负排放”机制刻不容缓。从这个意义上说,一直以来学术界与政府决策部门把实现“双碳”目标的公共资源和制度设计更多地聚焦于“减排”路径,可能严重忽视了“负排放”路径。斯特恩报告 发表三年后,联合国环境规划署(UNEP)发布的蓝碳:健康海洋对碳的固定作用 快速反应评估报告(Blue Car-bon:The Role of Healthy Oceans in Binding CarbonA Rapid Response Assess-ment)指出,全球约 93%的碳在海洋生态系
11、统中储存并循环,并且在过滤水源、减少海水污染、减小极端气候影响等方面作用显著。然而由于近年来人类生产生活的毁灭性破坏,“蓝碳”消失速度骤增,大部分可能在几十年内就会消失。大量研究还表明,海洋碳汇在生态系统中的作用与地位被低估了。海洋独有的碳汇机制、高效的碳汇能力往往比陆地碳汇表现得更加出色。建立海洋碳汇的理论框架,以海洋碳汇的形成、核算和交易为公共资源和制度设计的着力点,不仅可以最大限度地发挥海洋碳汇的固碳作用,确保实现碳中和目标,同时也丰富了与碳汇相关的理论框架。很显然,这样的理论框架不仅有助于形成有效的“负排放”机制,也奠定了基于气候变化去认知人类命运共同体理念的逻辑基础。同时,海洋碳汇理
12、论框架有助于碳金融和碳汇交易体系的建立和完善,推动社会资本参与海洋碳汇的开发利用,实现生态、社会与经济效益的多重效应。本文在已有研究的基础上,以建立“负排放”机制下碳汇的本质、范畴为起点,通过对海洋碳汇机理、固碳效率、价值核算等相关文献的梳理,分析海洋碳汇对实现碳中和目标的作用和意义,提出海洋碳汇研究方面的不足和建立海洋碳汇理论框架的逻辑、重点以及与发展海洋碳汇相关的政策建议。401Nicholas Stern,“The Economics of Climate Change,”American Economic Review 98(2008):2-37.UNEP,Blue Carbon:Th
13、e Role of Healthy Oceans in Binding CarbonA Rapid ResponseAssessment(Norway,Birkeland Trykkeri AS,2009),p.10.海洋碳汇对实现碳中和目标的作用与意义一重要概念、研究范畴以及相关问题1992 年 6 月,在巴西里约热内卢,世界各国政府首脑签署了 联合国气候变化框架公约,这是人类文明史上的一个重大事件,它开启了人类气候议程并催生了一系列与人类气候议程相关的国际准则,确定了人类气候议程的终极目标:将全球平均气温增幅控制在工业化前水平以上 2之内,并努力将气温增幅限制在工业化前水平以上 1.5之内
14、。UNFCCC 第二条规定:“本公约以及缔约方会议可能通过的任何相关法律文书的最终目标是减少温室气体排放,减少人为活动对气候系统的危害,减缓气候变化,增强生态系统对气候变化的适应性,确保粮食生产和经济可持续发展。”这标志着人类思想中开始出现“碳理念”,人类从此进入“碳文明”时代。20 世纪最后 10 年和 21 世纪最初 10 年,学术界和公共部门习惯于把与碳相关的事物定义为“低碳经济”。但是,在过去的 30 多年里,建立在 UNFCCC 基础上的“低碳经济”理论框架和思想体系始终处于变化之中,未能形成统一共识,即使是 斯特恩报告 也招致很多批评。时至今日,在理论、政策以及日常语境中存在许多相
15、似却又不同的碳概念,这些概念在特定语境下具有明确的含义,但是在不同的语境下可能会出现不同含义,以致产生认知上的混淆。因此,有必要对一些与碳相关、经常使用又极易产生歧义的概念进行界定。1.碳与二氧化碳在自然科学中,“碳”(carbon)是一种常见的非金属元素,在化501V.Masson-Delmotte,P.Zhai,A.Pirani,et al.,“Climate Change 2021:The PhysicalScience Basis,”Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of theIntergov
16、ernmental Panel on Climate Change 2(2021):3-4.在 联合国气候变化框架公约 诞生以前将近 100 年里,全世界很多科学家发现,二氧化碳排放可能会导致全球变暖。20 世纪 70 年代,随着科学家对地球大气系统逐渐深入的了解,社会大众对二氧化碳排放广泛关注。尽管 联合国气候变化框架公约 提出的是“减少温室气体排放”,但在本文中,我们将二氧化碳和温室气体二者做等同处理。陈迎、潘家华、庄贵阳:斯特恩报告及其对后京都谈判的可能影响,气候变化研究进展 2007 年第 2 期。中国海洋经济(第 14 辑)学元素周期表中位于第二周期 IVA 族,化学符号为 C。在自
17、然界中,碳元素以多种形式广泛存在于大气、地壳和生物之中。碳的一系列化合物 有机物更是生命的根本,生物体内绝大多数分子含有碳元素。但是,我们在“低碳经济”或者“双碳”语境下所说的“碳”,其实是指二氧化碳(carbon dioxide)。二氧化碳是一种碳氧化合物,化学分子式为 CO2。二氧化碳在常温常压下是一种无色无味或无色无臭而其水溶液略有酸味的气体,是空气的组成成分之一,占大气总体积的0.03%0.04%,会产生温室效应。科学研究表明,地球上二氧化碳的总储量约为 2 万亿吨。在本文中,我们定义人类工业文明产生以前地球上产生的二氧化碳排放为“自然碳排放”。厘清地球上二氧化碳的总储量和“自然碳排放
18、”等概念非常重要,这是我们建立碳汇理论框架和碳汇方法学的重要前提和逻辑基础。与“自然碳排放”相对应的是“自然负排放”,它包括大自然中天然存在的森林与海洋,理论上我们可以认为(或者是假设),在工业文明产生以来的 200 多年时间里,地球上的森林与海洋没有发生变化,因此,工业文明产生以来的“自然负排放”并没有因为人类的经济活动而发生变化。今天,当我们讨论碳减排、碳达峰和碳中和时必须牢记一个极为重要的客观事实,那就是二氧化碳在我们生活的星球上、在自然界千万种生命中不仅是天然存在而且是不可或缺的!尽管大自然中的森林与海洋天然具有固碳作用,已经形成巨大的“自然负排放”,但是,占大气总体积 0.03%0.
19、04%的二氧化碳使我们居住的地球像一个巨大的温室,为千万种生物自由地生息繁衍提供了可能!“自然碳排放”和“自然负排放”达成的自然碳平衡和环境中性,是维护自然与生命共同体的基本条件。研究显示,工业革命以来,人类经济活动产生的二氧化碳排放使自然界二氧化碳浓度从 278ppm(百万分比浓度)上升到 415ppm。601范英、衣博文:能源转型的规律、驱动机制与中国路径,管理世界 2021年第 8 期。朴世龙、岳超、丁金枝、郭正堂:试论陆地生态系统碳汇在“碳中和”目标中的作用,中国科学:地球科学 2022 年第 7 期。海洋碳汇对实现碳中和目标的作用与意义日益增长的碳排放量是全球变暖的罪魁祸首。同样,当
20、人类大量产生“负排放”时,地球表面的温度会下降,甚至进入“冰河时代”(IceAge),人类将身临好莱坞电影 后天(The Day after Tomorrow)描述的生存场景。UNFCCC 诞生后,所谓的碳减排、碳达峰和碳中和都是针对人类经济活动产生的碳排放,即“人为碳排放”。图 1 是全球不同碳排放阶段示意。图 1 全球不同碳排放阶段示意我们把自然界碳平衡和人为碳排放的全部过程划分为几个重要阶段,如图 1 所示。在这里,我们忽略了时间的计量单位,只是依据全球二氧化碳排放特征来划分不同的阶段。在图 1 左上图中,我们可以想象成工业革命前的碳排放景象,横线 b 以及下方区域(C 区域)是不存在的
21、。大自然中只有“自然碳排放”(图中 A 区域)和“自然负排放”(图中 B区域)两部分,形成了自然生态平衡。其实,正是在实现“自然碳中701中国海洋经济(第 14 辑)和”的条件下,自然界才能实现环境科学意义上的“环境中性”。随着工业文明的诞生,横线 b 出现并逐渐上升,区域 C 代表工业革命以来由人类经济活动产生的碳排放,即“人为碳排放”。如果人类不对自身经济活动实行碳约束,随着时间的推移和化石能源消耗的增加,横线 b 可能会不断上升,C 区域也会逐步变大。由于 UNFCCC 的诞生以及一系列国际气候公约的生效和实施,横线 b 的上升速度可能会减缓。但是不论横线 b 的上升速度怎样变慢,区域
22、C 总是在不断增大。横线 b 最终停止上升的位置代表人为碳排放的峰值,即“碳达峰”,我们可以理解为斯特恩报告 中 550ppm 二氧化碳浓度对应的全球碳排放总量。在此条件下,人类要维持自然生态平衡就必须进行“负排放”,通过“负排放”实现碳中和目标。我们进一步想象,在图 1 左下图区域 C(即 D+E)代表的“人为碳排放”中,当“人为负排放”发生时,C 区域中的竖线 c 自最右端向最左端缓慢移动,形成的阴影部分为 D 区域,代表着人类通过技术进步实现的“人为负排放”。随着竖线 c 向左移动形成的阴影区域越来越大,“人为负排放”就越来越多。但是,只要阴影部分 D区域没有完全覆盖 C 区域,差额部分
23、为 E 区域,代表着“人为碳排放”净值总是存在的,即:E=C-D 0当竖线 c 移动到最左端时,阴影区域 D 达到最大,与区域 C 完全相等,区域 E 完全消失,这意味着“人为碳排放”净值为 0,实现碳中和目标,即:E=C-D=02.碳排放与碳排放相关的概念显然不止一个。厘清这些概念的含义对于理解801根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)2015 年发布的 全球变暖1.5特别报告,当一个组织的活动对气候系统没有产生净影响时,就是“气候中性”。通常,我们把“净零排放”(net-zero emission)、“气候中性”(cli-mate-neutral)和“碳中和”(carbon ne
24、utral)做等同处理。Nicholas Stern,“The Economics of Climate Change,”American Economic Review 98(2008):2-37.对图 1 右下图,我们将在另一项研究中做进一步说明。海洋碳汇对实现碳中和目标的作用与意义“双碳”目标和建立相关理论框架至关重要。我们提及的“碳排放”通常是指两个概念,这两个概念差异很大,但人们总是忽视两者区别,甚至将两者混淆和误用。这两个概念,一个是指“二氧化碳排放量”(car-bon emissions),简称“碳排放量”;另一个是指“二氧化碳排放权”(carbon emissions righ
25、t),简称“碳排放权”。对于“碳排放量”,我们在前文已经阐明,根据排放主体的不同划分为自然碳排放与人为碳排放。在本文中,我们所说的“碳排放量”是指由人类经济活动产生的碳排放量,即人为碳排放量。图 2 是过去 100 多年全球每年碳排放总量的变化。2021 年全球碳排放总量为 364.2 亿吨,其中中国约为 119 亿吨。从图 2中我们可以看出,尽管自工业革命以来人类碳排放总量一直在变化,但总的趋势是不断增加。在有记录的人类活动中,全球碳排放总量减少的统计数据很少被发现。在定义碳排放量概念时,我们不得不提到另一个重要概念 碳足迹(carbon footprint)。碳足迹是指以企业、某种产品、人
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