《新展望2050:白金社会》[日]小宫山宏 山田兴一 / 魏海波 赵静玮 / 广西师范大学出版社 | 上海贝贝特 / 2022-10
2022年全国乃至全球范围内都经历了难以忍耐的高温天气,正是由于人类活动排放了大量二氧化碳,导致全球变暖,以致极端天气频发,气候灾害不断,这并非一个“天热了就躲在屋里吹空调”的小儿科问题。为了应对这一危机,绝大部分国家承诺将在2050年实现碳中和,我国则承诺在2060年之前实现碳中和,即净零排放,保持大气中的温室气体量基本稳定。
但另一方面,经济的发展也必定要消耗更多的能源,制造更多的碳排放,在环境保护和经济发展之间一直存在着巨大的张力,如何打造一个经济增长与低碳化共存的可持续发展社会呢?
在广西师大出版社上海贝贝特近日出版的《新展望2050:白金社会》一书中,提出了一个关于“白金社会”的展望:可再生资源的利用将超过化石资源;环境公害不复存在,人类实现与自然和谐共生;生产效率的提高将更多人从体力劳动中解放出来……作者用翔实的数据、图表和丰富的现实案例,力证这些美好愿景并非空想,“新展望2050”的提出向我们展示出一个经济增长与低碳化共存的可持续发展社会。
为什么是低碳社会
我们赖以生存的地球,它的环境正在以惊人的速度变化着。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的第5次评估报告(AR5)显示,在1880年到2012年之间,全球海陆表面平均温度上升了0.85摄氏度,以1986~2005年为基准预测21世纪末的气温变化,最高将上升4.8摄氏度,最低将上升0.3摄氏度。
气温上升的一个主要原因是人口增加。在20世纪的100年间,世界人口由17亿增长至60亿,人们的生活方式也越发呈现出近代化特色,物质需求全面增加,农业产量增加了7.5倍,工业产量暴增了20倍。
这些变化导致了大气中的二氧化碳浓度上升。在100年前,地球上的二氧化碳平均浓度只有290 ppm左右,但是在2015年年末,温室效应气体观测卫星IBUKI的观测结果显示,这一数值已经超过了400 ppm。
大气层确保地球的整体温度在15摄氏度左右,但是由于二氧化碳浓度上升,这个平衡遭到了破坏。单看数字,人们也许会认为气温差距并不大。但实际上,地球气温攀升,正在对环境造成无法预估的影响。气温升高,将会导致洋流和气流发生变化,从而危及气候。欧洲之前已经遭受了史上最强寒潮的袭击,澳洲的酪农也因干旱而蒙受损失。在日本,酷暑天气和暴雪灾害都在增加。这些都是温室效应带来的气候变动所导致的,千万别以为这只是个“天热了就躲在屋里吹空调”的小儿科问题。
预计2050年世界人口将比现在增加20亿人,达到90亿。目前,发达国家平均每人每年排出约8.4吨二氧化碳。如果在2050年全球都达到发达国家的生活标准,那么全球每年的二氧化碳排放量将高达750亿吨,我的研究团队计算了一下,此时大气中的二氧化碳浓度将达到600 ppm。比起过去100年间的二氧化碳浓度变化,接下来40年的变化未免过于激烈。
IPCC预测的“最高上升4.8摄氏度”,是如果今后不采取对策来对抗温室效应,人们将会面临的最差局面;最低上升0.3摄氏度的前提是人们采取了积极有效的对策。现在还不能说哪个情况更好。为了地球生态可持续发展,人类应当向着尽可能最大程度减少二氧化碳排放量的方向,也就是“低碳社会”的方向迈进。
全球升温带来的威胁
在IPCC的报告书中,每次都会就人类活动对气候变暖产生的影响做出评价。在1990年发表的首个评估报告中,采用了相对柔和的说法:“人为产生的温室效应气体也许会导致气候发生变化。”但是之后的每份报告书中,措辞越发尖锐,在第五次评估报告中已经写道:“自20世纪后半期以来,气温升高的主要原因,极大可能是人为影响,”并且人为影响的可能性已经达到了95%以上。
全球海陆表面气温在130年间已经上升了0.85摄氏度,在未来的50年里,预计会上升0.3~4.8摄氏度。这将会是人类史上前所未有的气温剧烈变动。
在全球变暖带来的风险中,最有名的就是极地冰川的融化导致海平面上升。巨大的冰川融化起来需要花费不少的时间,但是一旦冰川开始融化,海水温度开始升高,那么冰川融化的速度就会越来越快。假设气温不再上升,那么单靠持续冷却海水温度,让海水重新结冰,也要耗费相当长的时间。
一旦海平面上升,南太平洋的图瓦鲁等群岛就会被海水淹没。泰国周边国家的沿海地区也会遭受海水的侵袭。日本也难逃一劫。如果海平面上升约60厘米,那么在东京和大阪等地的沿海地区,海拔高度为0的区域面积将会扩大至原先的1.5倍,当地政府将不得不投入一部分社会资源用于防治洪水和浸水灾害。
全球变暖会引起气候异常。虽然欧洲所处纬度比北海道更高,但是却有着温暖的气候。这是因为墨西哥湾暖流跨越大西洋北部到达欧洲,欧洲沿岸的冷水下沉,形成洋流循环体系。但是气候变暖会导致降水量增加,海水浓度因此降低。如果海水浓度降低,暖流将很难下沉,墨西哥湾暖流的影响将因此被削弱。
如果这种假设成为现实,那么即使全球范围内的气温都在上升,欧洲也会非常寒冷。前不久,寒潮席卷欧洲,供电被切断,上百人受灾甚至丧命。在计划建设基础设施时,通常会参考该地区目前为止的气象气候条件,但是如果今后要面对异常气候或急剧变化的气候,就很难拿出合适的方案。
设想一下,如果墨西哥湾暖流在流向欧洲时受阻,那么暖流带来的热量就会停留在热带地区,这将有很大可能造成墨西哥或美国南部地区气温急速升高。之前席卷整个美国新奥尔良市的卡特里娜飓风就是在这个情况下产生的。
还有一种更加恐怖的威胁,那就是西伯利亚的冻土层中的甲烷水合物。水分子包裹甲烷分子的甲烷水合物正长眠于此。温度升高导致冻土融化,甲烷就会进入大气层。由于甲烷的排放量小于二氧化碳,所以受到的关注度没有那么高,但是单位量的甲烷的温室效应能力是二氧化碳的10倍。由于温度升高导致甲烷进入大气层,甲烷的温室效应能力会加速地球气温升 高。
近年来的气候学研究发现,地球的存在建立在一种微妙的平衡之中。这意味着,哪怕大气中的某一成分发生了微小的变化,都有可能造成整个生态系统发生剧变。
2050年的理想状态
要想让全球变暖的脚步停下来,就必须控制大气中二氧化碳的浓度。在“展望2050”中,我们以1990年的资源使用量为基准,模拟了2050年物质和资源的供给以及二氧化碳的浓度情 况。
在1990年,人类消耗了约60亿吨化石能源、约15亿吨非化石能源(例如生物能源、水力、核能),总共消耗了约75亿吨能源。1990年的世界人口大约是60亿,所以人均消耗约1吨化石资源。实际上,发达国家与发展中国家的差别很大,在这约75亿吨能源里,发达国家消耗了约45亿吨。我们再看一下各国人均消耗量,日本2.4吨,英国2.5吨,德国2.6吨,美国5.3吨。除去数值非常突出的美国,日本和欧洲这些发达国家人均消耗量只有2.3吨。
按照现有的推测数据,2050年的世界人口将达到93亿,其中发展中国家的人口将达到80亿。如果他们的生活水平与发达国家相当,那么化石能源的消耗量将会是2.3吨乘以80亿左右,约等于185亿吨。其中10亿吨和基准年相同,通过生物能源就可以提供。另外,如果默认2050年发达国家的能源需求量和基准年的持平,化石资源45吨加上非化石资源5亿吨等于50亿吨。在全世界,要消耗235亿吨能源,相当于基准年的3倍。通过以上推算我们可以知道,如果全世界的人都过上富裕生活,那么地球将无法承受人类带来的负担。
但是,这个计算的前提是,2050年的技术水平依然停留在基准年。技术会提高能源的利用效率。假设2050年能源的利用效率是基准年的3倍,那么能源消耗量就和基准年保持差不多的水平,也就是75亿吨。
即便如此,如果化石资源消耗量和1990年持平,二氧化碳的排放量维持原有水平持续排放,也无法将地球环境挽回到以前的状态。要想抑制全球变暖的速度,单靠提高能源利用效率是不够的,还必须要做出更进一步的努力。
在“展望2050”中,我们提出了提高可再生能源使用比率的想法。基准年的非化石资源使用量折合成碳使用量大约是15亿吨。如果把它再提高2倍,那么到2050年,化石资源使用量只要45亿吨就足够了。也就是说,让能源利用率提高到之前的3倍,可再生能源利用率提高到之前的2倍,就可以把化石能源的使用量控制在基准年的四分之三。如果这个设想成为现实,21世纪后半期持续提高能源利用效率,增加可再生能源的使用量,那么才有可能实现进一步控制化石能源使用量的愿望。
提高可再生能源使用比率的做法,对大气中二氧化碳的浓度有怎样的影响呢?
基准年的二氧化碳浓度是369 ppm。从经验来看,大气中二氧化碳的浓度会随着人为排放的二氧化碳而上升。截止到1990年后半段,平均每年增加2 ppm,如果按照这个速度持续增长,在短短50年内就会增加100 ppm,到2050年岂不是要超过469 ppm了吗?
另一方面,正如前文所述,在2050年,发展中国家将达到发达国家目前的生活水平,同时,如果能源利用率和可再生能源的使用比率不发生改变的话,那么化石能源的年平均消耗将达到220亿吨。到了这个时候,二氧化碳的浓度将达到600 ppm。这个数值相当于工业革命之前二氧化碳浓度的2倍以上。
与之相对,在“展望2050”中,化石能源的使用量相当于基准年的四分之三,二氧化碳的浓度是460 ppm。从数字上看,与维持现有速度的模型(469 ppm)差距不大,但是不要忘记,到2050年,人口要增加到3倍,能源需求也增加到3倍,能把使用量和浓度控制到这个水平已经很难得了。而且,如果要实现“展望2050”,到了21世纪后半期还要继续沿着这个方向推进的话,就要减缓二氧化碳浓度上升的速度,不久后海水也会吸收二氧化碳,使其浓度降低。如果持续贯彻“展望2050”的措施,那么到了22世纪,让二氧化碳浓度回落至工业革命以前的280 ppm也绝非天方夜谭了。
以上,我们来总结一下“展望2050”的目标,简单概括成这三点:
① 打造物质循环系统;
② 提高能源利用率至3倍;
③ 可再生能源使用比率翻倍。
有望实现的低碳社会
虽然“展望2050”中提到要减少大气中二氧化碳的浓度,但是并不是要求我们为了实现这个目标而过度忍耐和牺牲自己。“展望2050”不是空想的理论,而是要依靠科学技术来实现上面说到的3个目标。
人工产品的饱和与物质循环系统
首先来看物质循环系统,着眼点在于人工产品的饱和。铁和水泥等人工产品在社会中长年累月地积攒,无论人口增长到什么程度,最终它们都会达到饱和状态。即使在人口众多的中国或是印度,对于物质的需求也不会永远扩大下去,一定会在某个时刻迎来饱和。社会基础建设的主要材料就是铁和水泥,以它们为指标进行分析,结果就是预计在2050年,全世界基本上已经接近一定程度的饱和状态。
人工产品的饱和指的是需要的新素材与废弃人工产品的量呈对等的状态。通过废物循环利用,废物摇身一变成为新的产品,那么就没有必要继续采集自然能源了。也就是说,本来就无须担忧金属资源会有枯竭的一天。在未来的人类社会中,最理想的状态就是无论是废弃物的量还是能源采掘量都达到最少,实现完全循环型社会。
提高能源利用率至3倍
第二,在设定能源利用率的目标值之前,要先看一下所有能源消耗的理论值。理论值与实际消耗的差,就是可节省能源的最大值。我们可以分析一下通过技术革新,最多可以节省多少能源。
举个例子,物体在移动过程中,能源消耗的理论值是零。一个重量为零的物体在运动时,并不会消耗能量。所以,减轻汽车或电车的重量是一个十分有效的节能手段,而且,将能源转化成动能的技术也可以帮助节约能源。在讨论了轻量化技术、驱动技术的可能性之后,我们预测完全有可能把运输中消耗的能源降低到原来的四分之一。
供暖与运输并列成为目前世界上最大的能源消耗渠道。在住宅或办公室,通过提高建筑物的隔热性,可以节省空调电费,使用高效的空调和LED照明等设备就可以降低耗电量。通过提高发电效率等各种手段,到2050年应该可以把能源消耗控制在原来的四分之一。
另外,制造业也在致力于提高能源的利用率。大部分的天然金属暴露在空气中后都会开始氧化,与其将氧化状态的自然金属转化成可用金属,倒不如直接将金属废弃物转化成金属制品更加节能环保。这样看来,循环型社会也会为节约能源做出贡献。此外,未来也有希望将建筑或家电等产业的耗能量减半。如果有一天这种缩减率能够覆盖到所有耗能的场合,那么平均下来社会整体的耗能有望降低至原来的三分之一以下。
像这样,清晰罗列出各个耗能项目的情况,对于那些占比比较大的项目,把理论与技术缜密结合起来,分析预测到的数值,和各个项目的耗能量加权平均,就可以判断出将效率提升至3倍是一个合理的目标。
可再生能源使用量翻倍
第三,要扩大开发可用的可再生能源量至目前的两倍。在1995年全球耗能中的80%是化石能源,火力能源占比10%,水力能源占比5%,这两种可再生能源总共占比15%,核能占比5%。所以,如果把核能也加入这种不产生二氧化碳的可再生能源中来,它们的总量就可以达到20%。我们今后的目标就是让这20%翻倍,提高到40%。
提高舒适性和经济性
以上三个目标虽然要求颇高,但并非是无法达成的无意义数值。在下一章里我会谈到1995年以来这20年间,人类为了达成这个目标而做出的一步步努力。而且,在一点点接近理想状态的同时,人类的生活品质也没有降低。人们想换一台高效能的空调或冰箱,完全可以轻松购买,简简单单就抑制了能源的消耗。新型家电用起来更便利、更简单;新型汽车要更省油费,更安全,更舒适。现在人们也有了新的乐趣,那就是从多种多样的节能汽车中挑选出自己心仪的一台。另外,工业部门的铁和混凝土的循环利用率也提高了。
循环率上升、汽车与家电产品效率提升、太阳能发电规模扩大,这些改变限制了人类的自由吗?显然不是。这些改变拉动了经济增长、提高了生活便利性、增强了生活安心感,可以说人类并没有因此蒙受任何损失,而且,这也刺激了大规模太阳能发电等新型商机。这就是“展望2050”真正的价值所在。
所谓低碳社会,就是减少使用化石能源,降低温室效应气体排放量,它不应当成为一个限制人类活动与经济发展的阴郁话题。明朗的低碳社会并不是痴人说梦,而是一个完全有可能实现可持续发展的美好展望。
“展望2050”的前提具有现实性
“展望2050”的前提是,提升发展中国家的生活水平,维持发达国家现有的生活水平。如果到了2050年,发展中国家的居民可以过上和发达国家同样水平的生活,那么能源消耗量就要达到现在的3倍之多。但是,话虽如此,谁也没有权力说出要求发展中国家维持现有生活水平这种话。不可否认的是,发展中国家在走向近代化的历程中,本来就发生了不少类似恐怖事件或政变之类的阴暗凄惨事件。
为了减少能源使用量,改变生活方式也是很重要的举措。但是对于这一点请不要过于期待。控制过度包装、减少不必要的纸张印刷、多使用自行车出行等,这些日常生活中的一点一滴改变起来并不难,但是如果要在短期内让大多数人迅速转变成极端的生活模式,这是非常非常难的。地球不会单凭精神论来转动。我在“展望2050”中也考虑到了要转变人们的生活方式,但是并没有过度期待它能够带来数量上的明显成果,而是把重心放在了通过技术革新提高能源利用率这条路上。
到2050年,几乎不太可能用可再生能源彻底替代化石能源,这也是“展望2050”的前提之一。除去水力发电与发展中国家的火力能源,1999年时,可再生能源在全部能源中只占据了1%不到。汽油和煤炭等化石能源密度较高,可以随时使用。与此相对,太阳能和风力等可再生能源的密度较低,发电量受时间影响较大。从使用便捷的能源转变成使用时稍微费力的可再生能源,要想快速实现全面转变,这可不是一般地难。
“展望2050”就是在这个前提下成立的。从最初着手企划以来,已经走过了将近20年的岁月,在当初执笔时我就参考了当时最新的并且是高精度的数据,和团队成员进行了充分讨论,即使今天回头看,这些内容也不过时。
发达国家与发展中国家的差距,也是今后要重点审视的信息。发达国家在今后必须要减少能源消耗量。发达国家的人口数量已经开始走下坡路,总体来看将呈现人口减少的态势。日本的人口数量在2008年时是1.2806亿人,达到了峰值。根据日本国立社会保障、人口问题研究所的推算,到2050年,日本人口最多只有1.292亿人,如果人口加速减少,那么很有可能跌破1亿大关。这种人口预测是基于出生率和平均寿命做出的推算,今后如果不发生较大的改变,到2100年,日本的人口将会减少至6500万~3800万这个区间。
伴随人口减少而来的是能源消耗总量的减少。另外,汽车、住宅、家电产品等所有用电设备的能源利用率提高,那么在使用时间不减少的前提下,能源的消耗量就会减少。除了日本,其他发达国家多多少少也有类似的倾向。发展中国家不断开发进步,人口达到峰值,人工产品饱和,也会和发达国家一样,发生同样的变化。“展望2050”就是在考虑了现实情况的基础上做出的合理对策。
在“展望2050”提倡的变化中,日本走在了前列。我指的是,日本的老龄化严峻程度全世界最高,出生率低下,可以预想到人口会不断减少,日本在承受大额财政赤字的同时,艰难地向着明朗的低碳社会迈进。也就是说,为了物质富裕和地球可持续发展两不误,在构建合理的循环系统、节约能源、扩大使用可再生能源等措施的同时,也要大胆启用新技术或新系统,让高生产力弥补人口减少带来的损失。为了实现这个目标,有必要提供更多的场合和机会,让勤奋好学的人不断学习新的知识、思考方式与技能。只有有能力在社会激荡的洪流中聪明应对、积极处理的人才能组建一个健康的循环型社会,从而走向低碳社会。只有他们才有可能设计出一套包含所有社会要素的健康系统,这除了智慧,还需要极大的勇气付诸实践。
来源:贝贝特
编辑/韩世容