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1、气候变化与低碳发展,上海建科院 徐 强2010年11月,第一篇：气候变化,一、基本概念1、气候的定义：天气的平均状态。气候通常被描述为从数月到数百万年的一段时间内(通常采用30年的时间段)的气候、降水和风的平均值及变率。,2、气候变化：在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变。气候变化主要表现为三方面：全球气候变暖、酸雨、臭氧层破坏，其中全球气候变暖是人类目前最迫切的问题，关乎到人类的未来！,3、影响气候系统的主要因素：,1）、外部因子(称为强迫)的变化外部强迫包括诸如火山爆发、太阳变化等自然现象以及人为引起的大气成分的变化。2）、内在动力作用的影响太阳辐射为气
2、候系统提供了动力。改变地球的辐射平衡有三种最基本的方法：改变入射的太阳辐射(例如由于地球轨道发生了变化或太阳本身的变化)；改变被反射的那部分太阳辐射(称为反照率；例如由于云量、大气微粒或地表植被的变化)；改变地球向空间的长波辐射(例如由于温室气体浓度的变化)。,4、气候系统组成部分的相互影响,气候系统： 是一个复杂的、各部分相互作用的系统，包括大气、陆地表面、雪和冰、海洋和其它水体以及生物。,5、温室效应,二、气候变化,1、气候变暖 0.74: 最近100年 （19062005） 全球气温升高线 性趋势达 0.74,2、降水增多,降水强度增加 分布不均,3、冰雪量减少,1973年,2003年,
3、4、海平面上升,1993年以来海平面一直在以每年3毫米的速度不断上升，大大高于前半个世纪的平均值。,三、气候变化显著的主要原因,大气CO2浓度已从工业化前的约280ppm，增加到了2005年的379ppm。工业化后增速显著加大,2000年到2005年，平均每年排放量：260亿吨 二氧化碳。地球大气中温室气体存量 每年增加：150亿吨二氧化碳。,四、碳源与碳汇,碳 源：自然界中向大气释放碳的母体。,碳 汇,碳汇：从空气中清除二氧化碳的过程、活动、机制。地球上的主要碳汇：海 洋：吸收了其中的1750年以来碳排放总量 的30 % ；陆地生物圈（主要是森林、植物、水体、湿地）：吸收了碳排放总量的 25
4、 % ；,大气中的CO2,排放到大气中的CO2， 大约一半在30年里被清除； 30%在几百年里被清除； 其余的20%通常将在大气中留存数千年。,五、气候变化的影响,气候变化及其影响是多尺度、全方位、多层次的，正面和负面影响并存，但负面影响更受关注。农业生产力下降用水加剧沿海洪灾和极端天气日益频繁 生态系统瓦解,07年鄱阳湖大旱,面临“消失“的国家,图瓦卢：因全球气候变暖，海平面不断升高，这个由珊瑚礁形成的、地势较低的岛国面临被海水淹没的危险。 马尔代夫：天堂岛国正面临被海水吞噬的局面，而这里的人们也将成为全球首批“气候难民”。,大潮期间被海水淹没的图瓦卢,全球最美丽的十大海岛马尔代夫,世界观察
5、机构（World Watch Institute）的专家估计，到2015年，在人口达到八百万的33个城市之中，至少有21个沿海大城市受到水位上升的威胁，中国上海和天津首当其冲。,“全球气温再上升2摄氏度，上海将被淹没！”,六、气候变化的趋势和危险值,2 450 ppm,我们还有多少时间？,22年？30年？,由于全球增暖将导致地球气候系统的深刻变化，使人类与生态环境系统之间业已建立起来的相互适应关系受到显著影响和扰动，因此全球变化特别是气候变化问题得到各国政府与公众的极大关注。 全球气候变化问题，不仅是科学问题、环境问题，而且是能源问题、经济问题和政治问题。,第二篇：低碳发展,一、碳足迹,人均碳
6、排放总量分布,碳足迹发展,一个地球不足以承受人类的碳足迹,二、全球的减碳行动,中国的行动,三、行动路径与时间,联合国气候变化框架公约1992年仅规定发达国家应在20世纪末将温室气体排放恢复到其1990年的水平，但没有为发达国家规定量化减排指标。1995年在柏林举行的第一次缔约方会议认为，上述承诺不足以缓解全球气候变化。会议据此通过了柏林授权;，决定谈判制定一项法律文件，为发达国家规定2000年后温室气体减排义务及时间表；同时决定不为发展中国家引人除公约义务以外的任何新义务。,联合国气候变化框架公约京都议定书（简称京都议定书）1997年,第一个为发达国家规定了量化减排指标的国际法律文件，但没有为
7、发展中国家规定任何减排或限排义务。规定发达国家在20082012年内要将其二氧化碳等温室气体排放在1990年的水平上平均减少5.2%， 减排途径提出了三种灵活机制，即清洁发展机制（CDM）、联合履行（JI）和排放贸易（ET）。 共有129个国家和区域一体化组织批准了京都议定书，2005年2月16日正式生效。,巴厘路线图,2007年联合国气候大会最重要的决议，原则，“共同但有区别的责任”。考虑社会、经济条件以及其他相关因素，与会各方同意长期合作共同行动，实现公约的最终目标。所有发达国家缔约方都要履行可测量、可报告、可核实的温室气体减排责任，美国也不例外。强调了适应气候变化问题、技术开发和转让问题
8、以及资金问题。适应气候变化问题、技术开发和转让问题以及资金问题,哥本哈根会议,2009年12月7日缔约方（192个国家）第15次会议和京都议定书第五次缔约方会议，在丹麦首都哥本哈根开幕。会议在延期一天通过哥本哈根协议这一无法律约束力，低于外界预期的协议。,“拯救人类的最后一次机会”,哥本哈根协议 （几个亮点）,气候变化是我们当今面临的最重大挑战之一。强调对抗气候变化的强烈政治意愿，以及“共同但区别的责任”原则。 将全球气温升幅控制在2摄氏度以下， 认为社会和经济发展以及消除贫困对于发展中国家来说仍然是首要的以及更为重要的目标，不过低碳排放的发展战略对可持续发展而言是必不可少的。 发达国家应当提
9、供充足的、可预测的和持续的资金资源、技术以及经验，以支持发展中国家实行对抗气候变化举措。,国际社会的碳减排目标,从长期国际气候制度可能走向看，国际社会要求各国共同努力，到2050年实现温室气体排放比目前减少50，正逐渐成为中长期国际社会应对气候化的重要目标。 日本：到2020年为止，将碳排放量比2005年水平降低15%，相对于1990年的8%的减排。 欧盟(EU) ：到2020年将其温室气体排放量在1990年的基础上至少减少20，并且愿意和其他主要排放国一道将减排目标提高到30 德国：2010年可再生能源电力将占全国电力供应的12.5%，2020年达到20%。 英国：2010年可再生能源电力将
10、占全国电力供应的10%，2020年达到20%。 美国：奥巴马承诺美国在10年内减少温室气体排放17%，在本世纪中叶实现减少80%造成大气吸热的污染。 印度：到2020年温室气体排放量在2005年基础上减少24%,目前的减碳成效,四、低碳经济,英国政府在2003年的能源白皮书中，首次提出了“低碳经济”。概念：在不影响经济发展的前提下，通过技术创新和制度创新，降低能源和资源的消耗，尽可能最大限度地减少温室气体和污染物的排放，实现经济和社会的可持续发展。 核心：建立经济高效、能源节约、低碳排放的生产方式和消费方式，形成可持续的能源系统、技术体系和产业结构，是人类生存发展观念的根本性转变。,“低碳经济
11、”增长原则,以低碳排放手段推动经济增长，追求绿色GDP；以科技创新支援增长；优化能源结构、消费优先列序及需求模式；转变生活方式、价值及习惯；创新市场手段及体制去实现低碳社会；国际合作协同。,低碳经济的特征,综合性：低碳经济是一个涉及到经济、社会、环境系统的综合性问题。战略性：是人类调整自身活动、适应地球生态系统的长期的战略性选择。全球性：任何一个国家都无力单独面对全球气候变化的严峻挑战，低碳发展需要全球合作。,五、我国的现状：,我国城市的能耗占全国能耗总量的 ； 建筑业、城市交通运输和城市化推进是城市刚性碳排放的三大重点领域 ； 新建和改建建筑造成的二氧化碳排放量对我国碳排放总量的贡献在192
12、1之间； 城乡建筑运行使用过程排放出的二氧化碳约为19亿吨，占我国温室气体排放总量的31。,全球（Global):总承载力:112亿公顷人均承载力:1.8公顷1988年是转折点消耗量超出25%(2003),中国(China):总足迹:21.5亿公顷人均足迹:1.6公顷总承载力:10.3亿公顷人均承载力:0.8公顷1970年是转折点消耗量超出100%(2003),65亿吨,我国控制温室气体排放行动目标,2009年十一月二十六日国务院常务会议提出：2020年单位GDP碳排放比2005年下降40-45%，作为约束性指标纳入中长期发展规划。2020年非化石能源占一次能源的消费比重15%。森林面积比20
13、05年增加4000万公顷，森林蓄积量比2005年增加13亿立方米。,中国实现低碳经济的路径,能源供应结构调整降低能源需求低碳生态城区的建设国际合作机制,化石能源的碳排放强度,煤 炭：约为2.66吨二氧化碳/吨标准煤，石 油：为2.02，天然气：为1.47。,47,0.5,煤气化燃气蒸汽联合循环技术（IGCC）,将煤炭在汽化炉内变成中低热值的煤气，经过净化，除去燃气中的污染物，然后进入燃气轮机的燃烧室燃烧发电，同时燃气轮机的排气可以通过余热锅炉产生蒸汽，推动蒸汽轮机发电。 IGCC技术可以将煤转化为清洁的电力，混合气体，同时可以捕集CO2排放。,48,0.5,塔式系统 基本型式是利用一组独立跟踪
14、太阳的定日镜，将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上，用以产生高温，进而产生水蒸气或高温气体，推动汽轮发电机发电。,槽式系统 利用抛物柱面槽式反射器将阳光聚焦到管状的接收器上，将管内的传热工质加热，产生水蒸气，推动汽轮发电机发电。,碟式系统 碟式系统由许多镜子组成的抛物面反射镜组成，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到750左右，驱动斯特林发动机进行发电。,太阳能光伏发电技术,49,0.5,风力发电技术,50,0.5,地源热泵技术,地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用。 根据ISO Energy的调查，采用地源热泵进行供暖和提供生活热水不仅可以减少能源成本，而且可以大
15、大减少温室气体排放。,51,0.5,核能发电,利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似，只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。,中国实现低碳经济的路径,能源供应结构调整降低能源需求低碳生态城区的建设国际合作机制,53,0.5,丹麦首都哥本哈根宣布，到2025年有望成为世界上第一个碳中性城市。 大力推行风能和生物质能发电， 该市电力供应大部分依靠零碳模式； 在电力基础上实行热电联产，进行区域性供热； 设立严格的建筑标准，推广节能建筑； 大力推行绿色交通，包括电力车、氢动力车等，其中最重要的一点是推行“自行车代步”。在市内，所
16、有交通灯变化的频率是按照自行车的平均速度设置的，最大限度保证自行车的畅通无阻； 鼓励市民垃圾回收利用； 风电储存技术，通过风力所产生的电能电解水，将产生的氢能储存起来。,低碳城市：哥本哈根,54,0.5,建筑物皆为结合建筑节能技术与设计的节能建筑 使用高效率的气电设备，燃料中80%为木材，20%为燃气，减少CO2排放60%。 太阳热能及太阳光电的安装数逐步增加，65%的使用电力来源为洁净的自制电力。 推动汽电共乘系统及无车库、无汽车的居家环境，近一半居民响应。,低碳社区：弗莱堡瓦邦(Vauban)社区,Masdar City(马斯达尔市)占地6.4平方公里，以“零碳”城市为目标 阿布扎比当局计划投资50亿美元，于2009年下半年完工 整个城市全部采用可再生能源 所有建筑在设计过程中都运用最新的建筑节能技术以及智能技术 采用最先进的公共交通系统 运用先进的垃圾回收技术保证城市做到“零垃圾” 与MIT（麻省理工）合作建设全球一流的低碳技术研究机构,低碳示范区：阿布扎比“零碳城镇”,
