清华大学地学系刘竹团队合作构建中国净零碳预算框架

二氧化碳净零排放是应对气候变化、落实《巴黎协定》温控目标的核心路径。科学评估中国碳中和路径的关键科学问题，需要在统一框架下定量当前的二氧化碳排放、陆地生态系统、土地利用变化、人为碳移除以及非化石能源替代和能效提升对实现净零碳预算的贡献。

针对上述问题，清华大学地学系刘竹教授团队联合国内外合作者，综合排放清单、陆地生态系统模型、土地利用变化估算、海岸带与边缘海碳通量以及人为碳移除数据，基于1970-2024年数据构建了中国2060年实现净零排放的碳预算框架。该框架纳入河流和贸易相关侧向碳通量，并单独追踪“范围四”（Scope 4）避免排放，为评估中国2060年前实现碳中和的关键路径和不确定性提供了系统量化参考。

图1.2014-2024年中国区域碳预算主要源汇构成

研究指出，区域的净零碳预算框架不同于全球碳预算，必须同时考虑区域内部的自然和人为源汇，以及跨区域侧向碳转移。研究将中国陆地区域及邻近边缘海纳入综合评估范围，将边缘海碳汇单独报告，不作为抵消化石燃料排放的政策核算项。通过这一处理，研究在物理碳循环闭合和净零政策核算之间建立了更清晰的边界。

研究强调将“范围四”避免排放纳入区域净零进展评估。“范围四”避免排放并不是大气二氧化碳移除，而是指风电、太阳能、水电、核电等非化石能源，以及能效提升替代原本可能发生的化石能源使用后，所避免产生的二氧化碳排放。将其与实际碳源、碳汇和碳移除分开核算，有助于评估能源转型的减排贡献，同时避免与物理碳汇重复计算。

图2.中国二氧化碳预算各组分及其1970-2024年变化

研究进一步分析了中国化石燃料和工业过程排放的长期变化。研究表明，中国陆地碳汇在过去几十年中持续增强。中国土地利用变化相关二氧化碳通量已从20世纪70年代的碳源，转变为当前的净碳汇。陆地生态系统碳汇的增强，与长期生态恢复工程、森林增长、土地管理以及环境变化等因素有关。但研究同时指出，陆地碳汇存在显著年际波动和区域差异，并可能受到气候变化、极端事件和土地利用管理变化的影响，其长期稳定性仍需持续监测和评估。

面向2060年碳中和目标，研究基于情景比较进一步估算，2025-2060年中国需要通过化石燃料替代和能效提升累计避免约163 Gt CO₂排放。其中，非化石能源替代可贡献约120 Gt CO₂避免排放，能效提升可贡献约43 Gt CO₂避免排放。到2060年，化石燃料替代每年可避免约3.6 Gt CO₂排放，能效提升每年可减少约0.9 Gt CO₂排放。然而，即便上述转型目标实现，研究预计到2060年仍将存在约1.6 Gt CO₂/年的残余排放，主要来自钢铁、水泥、化工等难减排部门。对于这些部门，材料效率提升、可行环节电气化、低碳氢应用以及针对过程排放的CCUS，将是实现深度减排的重要技术方向。

图3.基于区域碳预算的中国2060碳中和路径

研究强调，自然碳汇和人为碳酸化碳汇虽然具有重要作用，但不能被简单视为与化石燃料残余排放等价、稳定和永久的抵消项。研究建议在2020-2030年代推进示范和试点，2040年代形成约1 Gt CO₂/年规模，2050年代实现国家尺度集成部署。建立高精度、透明和可核证的测量、报告与核证（MRV）体系是支撑中国净零碳预算和碳中和路径评估的关键。未来应整合卫星遥感、地面温室气体观测站、重点行业连续排放监测、森林和土壤通量观测、碳封存监测等多源数据，提升区域碳预算的时空分辨率和可验证性。同时，应加强与IPCC温室气体清单指南和《巴黎协定》强化透明度框架的衔接，为“范围四”避免排放和负排放技术贡献建立更加稳健的核算基础。

研究成果以“中国净零预算”（China’s net-zero budget）为题，于5月20日发表于《自然综述：地球与环境》（Nature Reviews Earth & Environment）。

清华大学地学系教授刘竹，地学系博士毕业生、法国原子能署气候与环境科学实验室博士后研究员柯丕煜为论文共同第一作者和共同通讯作者。合作者来自清华大学、香港大学、自然资源部第二海洋研究所等众多国内外机构。

研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、碳中和与能源智联国际大科学计划项目等的支持。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s43017-026-00791-1

供稿：地学系

编辑：李华山

审核：郭玲