能源与环境.doc

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1、能源与环境能源与环境：新的问题（上）能源是环境问题中最难解决的问题，而环境则是能源问题中最难解决的问题。25年前，两种重要而宽泛、有关现代人类生存条件的认识几乎在同时摆在了公众和政界的面前。随着1970年第一个“地球日”的设立，同年由MIT主持的“决定性的环境问题”研究报告的出版，以及1972年斯德哥尔摩联合国环境问题会议的举行，第一项认识被确定为，由于人类不断扩张的活动，环境正遭受到威胁，而这些环境条件和作用对于人类的健康极其重要，不能继续被忽视。但事实上人类在不断追求物质繁荣的同时却从来不把环境问题放在心上。人们开始发现必须要找到方法并且一定能找到方法在满足经济需要的同时，对环境基础提供足

2、够的保护。20世纪70年代，阿拉伯石油输出国组织令人震惊地降低了原油价格，以及接下来的全球经济衰退，另一项认识被推到了前台。那就是可靠并且能够承受的能源供给对保持和扩大已有的繁荣以及创造繁荣有着至关重要的作用。现在，这两项认识已经成为常识。基本上每个人都能认识到能源对于经济繁荣的重要性和保护环境的重要性。但是大多数人却很少认识到这两项原则之间的紧密联系，以及从中产生的巨大挑战人们所面对的重要能源所导致的最危险和最麻烦的环境问题。能源供给导致了大气污染、酸雨、地表水的有毒污染、废弃的放射性物质以及全球气候变化。而且，在能源组成和扩大上，这些问题所产生的约束正成为能源战略和能源价值的决定性因素。简

3、单地说，能源是环境问题中最难解决的问题。对维持和扩大经济繁荣的挑战，其核心就是在能够承受的范围内限制不断扩大的能源供给对环境所带来的影响。在这样一种“能源环境繁荣的挑战中，决定性的因素将是全球气候变化所带来的问题。根据目前对于健康、财富、生态系统和生活质量的破坏的标准尺度来讲，气候变化还无法同大气污染、水质污染和大陆变化等问题相比，但是，在几十年后，它就会被看作是对人类活动影响最大，最危险也最棘手的环境问题。气候变化之所以是“能源环境”问题中最重要的问题，原因在于，首先，气候涵盖了其他所有的环境条件和作用；其次，一旦气候出现问题，那么因人类而导致的气候变化是不可逆的。环境具有多种“服务”功能；

4、结构灌溉、土地保持、对于污染物的解毒性、新鲜水的供应、洋流对热量和营养的分配、对疾病和有害物质的自然控制等等。近几个世纪因人类导致的气候变化正在对这些服务功能造成重大危害是毋庸置疑的。人们自以为目前的社会有足够的智慧和财富来用机械的替代物完全取代自然环境所赐予人类的礼物。这样的想法愚蠢至极。虽然在某些方面，全球气候的变化已经是无法避免的了，但我们仍然应该尝试。气候变化之所以是所有环境影响中最为棘手的一个，是因为导致其最根本的原因是不断增加的二氧化碳排放量。目前世界上有75%（美国占其中85%）的能源供给是靠燃烧原油、煤和天然气来获取。富裕国家通过扩大对相对便宜且能多方面使用的原油的使用来获取财

5、富，而发展中国家也会学着这么做。目前支配着全球能源系统的是矿物燃料（其替代价格为10万亿，设备更新需要2050年），即使无二氧化碳排放的代替物并不比目前常规的石油技术昂贵，也不可能很快地完全替代它（何况无二氧化碳排放的设备目前是相当昂贵的），而且二氧化碳的大量燃烧物（燃烧1吨油或煤排放3吨二氧化碳）也不可能轻易为现有的机器，植物所吸收。全球气候的变化在今后的几十年中尚不会成为危害人类的主要原因，但这并不能成为一件令人宽慰的事。更改全球的能源系统来避免危险的后果同样需要很长的时间。这是场紧张的比赛。挑战是可以应付的，但只有在制定了包括以下6方面问题的战略后，才可能取得成功。扩展气候变更学、地域科

6、技等方面的研究，探讨适应气候变化的办法，增加研发投资；在促成因素测量和减小家庭规模的方法上不断争取国内和国际的支持；积极减少公司和消费者的温室气体排放量；加快对先进的能源替代品和终极利用技术的研究、发展和论证；不断加强国际合作来保证上述先进技术在各国的普及；发展一个全球的义务框架来长期抑制温室气体的排放；私人因素在这个战略中很显然扮演着一个很重要的角色。但是由于这个问题牵涉到了外在性、公共财产所有权、公众利益和国家间的约束协议，因此，政府的政策也是相当重要的。美国这个每年燃料的使用使二氧化碳的排放量占全球1/4的国家，世界上最强大的经济实体，最好的科学技术基地，其政府在对于能否维持繁荣起着重要

7、作用的问题上应该起领导作用，而不是仅仅跟从。“照常营业”（BAU）方案及其对气候变化的影响如果将二氧化碳排放入大气层分解成4个方面，那会更清楚。这4个方面是：人口；经济活动的平均值；经济活动的强度；能源供给的碳释放量强度。“照常营业”（BAU）方案并不能使这些方面远离纷争，而是使它们的变化轨迹跟上趋势，并且能因为预期的形式和发展而进行调整。在一个典型的BAU全球能源的未来中世界人口数量将从2000年的61亿增加到2030年的85亿，2050年将达到98亿，随后于2100年稳定于110亿。这一增长大多数会发生在发展中国家。发展中国家的平均经济增长会比发达国家高，但全球经济会逐渐衰退。200020

8、20年的平均经济增长为2.9%，余下每年平均增长为2.3%。这样就会使全球经济产品从2000年的38万亿提升到2030年的87万亿，2050年的140万亿，2100年的360万亿。无论是发达国家还是发展中国家，经济活动的能源强度长期以来每年都以1%的速度下降，从显示的经济增长来看，20002040年的全球能源使用会翻一倍，2070年翻2倍，2100年翻3倍。能源供给的碳释放强度在20世纪以每年0.2%的速度下降。根据能源的增长，矿物燃料燃烧所生成的碳含量增加了2倍，从2000年每年的60亿吨增长到2100年的200吨。从历史上来看，大气中二氧化碳的浓度已经从工业革命前1750年的百万分之（pp

9、m）280上升到2000年的370（ppm）增长率32%这250年的增长，前半段主要是由于大量的森林遭砍伐，而后半段则是由于矿物燃料的燃烧。根据BAU关于矿物燃料排放的设想来看（假设不考虑更多的砍伐），大气浓度预计可以在2050年达到550 ppm，而2100年则可超过700 ppm。而且，如果BAU的方案可以持续到2100年的话，那么大气中的二氧化碳浓度就不会继续增长，而是控制在1100 ppm以下（工业革命前的4倍）。除了二氧化碳浓度的增加，大气中一些其他温室气体的浓度主要为沼气、氮氧化合物、对流层臭氧和卤烃也比工业革命前有所增加。在20世纪90年代中期，因这些气体浓度增加而引起的温室效应

10、差不多等同于二氧化碳。与大气微粒所引起的降温相互抵消，而这些微粒浓度的增加，也正是由于人类活动而造成的。从BAU方案来看，在21世纪中，这些非二氧化碳温室气体浓度的增长会远远低于二氧化碳，而大气微粒浓度则会缓慢下降。到2100年，由于微粒的降温减少，其他温室气体所引起的增温会比二氧化碳所引起的增温高10%左右。因此，通过结合这些可能性和二氧化碳的浓度，而不需要考虑非二氧化碳气体和微粒物质间复杂的抵消关系，我们可以使关于未来可能性的讨论简单化。目前，关于二氧化碳浓度增加是否会明显影响全球气候的争论基本已经结束结论是很肯定的。1995年，二氧化碳在大气中浓度达到360ppm，政府间气候变化小组（I

11、PCC）在关于气候变化学的第二次评估中写到，“证据显示，人类活动对于全球气候有着明显的影响。”该报告指出，全球地表气温自19世纪以来上升了0.30.6摄氏度，全球海平面上升了1025厘米。其中，在调整了大气微粒浓度和太阳能量输出变化的效应后，人们利用基本气候学和详细的电脑模型，对温室气体浓度的增加量进行了计算，所预测出的气候变化类型（包括昼夜温度差异，垂直温度差异，纬度差异，降雨类型以及其他）同实际情况惊人地相似。这些类型经常被看做是导致气候变化的温室气体的“指纹”，而且没有人会认为还有除温室气体之外别的“罪犯”会有这样的标记。自从IPCC的第二份评估报告完成后，证据就更充足了。例如，到199

12、9年止，自温度计能测算全球平均表面温度的140年来，15个最热的年份都出现在20世纪80年代之后。虽然90年代初，菲律宾火山的爆发降低了不少温度，但这140年中最热的7年仍然出现在90年代。根据从冰山采集到的数据和古气候学证据，1998年可能是近1000年最热的一年，而过去的50年可能是6000来最热的半个世纪。2000年1月一份来自美国国家科学院的报告回顾了20年来地面测量温度和卫星测量温度的差异，总结出“20年来地表温度监测中观察到的变暖趋势毋庸置疑是真实的。”现在，可以很自信的说我们正在经历全球气候的变暖，而人类活动引起的温室气体的增加是其根本原因。BAU计划会给我们带来什么呢？由于大范

13、围升温洋流的不活动性，最终的平均温度会因为二氧化碳的浓度没有达标而增高。因此，尽管按BAU方案，未来二氧化碳的排放量被认为能在2070年降低到工业革命前的2倍左右，但目前最理想的估计是到2070年，温度上升1.8摄氏度，2100年为2.5摄氏度。从另一方面来说，这些估计都是在平均全球陆地和海洋后得到的，陆地上的升温一般要高一些，而高纬度地区则相对更明显。能够追踪气候随时间演变而变化的复杂气候模型显示。美国的大陆中部地区的平均气温升高了2.54摄氏度。IPCC1995年的评估认为，根据BAU计划，全球海平面到2100年会比目前升高50厘米（在以后的几个世纪还将继续升高），而气候变暖所带来的其他影

14、响还包括，一些地区的洪水和干旱次数增加，热带的降雨更多，而在冬天给美国东南部和西欧带来暖意的北大西洋暖流的强度会减小。评估报告中还指出，预期中的气候变化“可能分布广泛，而且对人类健康有一定的危害”；北方的森林“可能会有无规律的、大规模的树种死亡”；农业生产力“在某些地方会增加，而在其他的地方则会减少，尤其是热带和亚热带”。1995年的这份报告同时也强调，在时间选择、地域差异等方面，气候变化的影响仍有很多不确定因素，而气候系统的非线性特点也告诉我们，以目前的技术，有很多突发的相对性根本无法被捕捉到，包括毁坏风暴的频率和强度增大，海平面大幅度、快速升高，以及由于大量沼气等温室气体的突然释放而引发的

15、气候变化。大量这样的气体目前都被冻结在一种位于永久冻土和海床上的笼罩形化合物中。这些例子都证明了“不确定性”并非像公众和一些政策制定者所想的那样；只要我们了解得更多，情况就不会比我们所担心得要糟糕。事实上，情况很容易就会发生变化。尽管有关二氧化碳浓度达到工业化前的2倍后是否会变得不可控制的争论还有回旋的余地，但当假设的二氧化碳浓度达到了3倍或4倍时，任何乐观的基础都会崩塌。据IPCC设想，4倍于工业化前的二氧化碳浓度会使全球的温度升高39摄氏度，保守的估计为5摄氏度左右。普林斯顿大学的地质物理流体动力学实验室发现，美国在二氧化碳浓度增加3倍后，全国的土地湿度下降了4060%；美国东南部7月份的

16、热量指数达到了43摄氏度（华氏109度）。普林斯顿的计算结果同时显示，在二氧化碳量增加的情况下，北大西洋的对流循环基本停止，而如果二氧化碳浓度增加1倍的话，海平面升高的速度快了1倍。尽管在这项特殊的研究中肯定会有不确定因素，但如果认为气候变化程度的影响不会遗留下任何东西，那么这样的想法无疑是可笑的。BAU需要多大的转变使二氧化碳的排放量稳定于目前的水平并不能稳定大气中二氧化碳的浓度。90年代中期的二氧化碳释放速度反而会使其浓度的增长固定在每年1.5ppm，而如果现有排放量能一直维持下去，那么2100年会达到520ppm。使大气浓度稳定在任何一个程度即使是工业化前的4倍也需要全球二氧化碳的排放量最终降低到目前每年含碳60亿（GtC）中的一小部分。无论如何，必须坚信大气浓度的稳定程度，即使排放量可能一度会超过标准就目前燃料支配的能源系统而言只要最终达到顶峰，排放量还