我国2060年前实现碳中和目标需要深刻的能源结构转型，尤其是大幅增加风光等可再生能源在我国一次能源结构中的比重。然而，现有综合评估研究多基于气象-化学解耦的空气质量模型，难以表征由于气溶胶减排带来的大气边界层高度提升和更好的扩散条件，以及由此带来空气质量提升的放大效应；以及由于气溶胶减排使得地面能接收到更多的太阳短波辐射和略微更强的地表风速，从而提升可再生能源的资源潜力和稳定性。
碳中和目标下空气质量-人群健康-清洁能源的互馈机制。课题组供图
北京大学覃栎课题组与南京大学黄昕课题组，以及清华大学、普林斯顿大学等资深研究团队合作，共同构建气象-化学在线耦合的综合评估模型框架并开展了大量情景的数值模拟实验，系统评估了考虑正反馈机制时，中国到2060年实现碳中和目标所带来的空气质量、人类健康和可再生能源性能的协同效应。成果论文近日刊于《自然-地球科学》上。
研究发现，相较于2060年基线情景，由于污染物排放量的减少以及气溶胶气象反馈效应的加成，到2060年实现中国碳中和目标将使全国人口加权的PM2.5浓度降低约39μg/m3，并避免57%过早死亡人数（113万人；95%置信区间：0.97-1.29百万人）。老龄化人口往往会抵消中国碳中和目标的健康效益，但基线死亡率的同时降低则会充分补偿老龄化带来的健康效益损失。
其中，降低的气溶胶气象反馈效应在京津冀地区能分别带来7.1 (6.5%), 5.6 (6.9%), 4.3 (6.6%) μg/m3 的人口加权PM2.5浓度降低，并相应减少23000（21000-26000) 由于PM2.5导致的过早死亡人数。
中国碳中和目标带来的空气质量、人类健康和可再生能源协同效应主要集中在中部、北部和东部电网，这些地区的省级空气污染和人口暴露度普遍减少约80%（>40μg/m3）。实现碳中和后，人口加权PM2.5浓度的降低程度尤为显著，并且最显著的可再生能源增加发生在能源需求最高的东部省份，有助于缓解能源供需之间的地理不匹配。
总体而言，中国碳中和目标带来的空气质量、人类健康和可再生能源协同效应主要集中在空气质量亟需改善和能源需求较大的地域。
然而，中国实现碳中和后的空气质量（约12.1 μg/m3）仍然超出了世界卫生组织制定的最新空气质量指南，57%和99%的人口暴露于超过10和5 μg/m3的PM2.5浓度。增加的可再生能源资源潜力可能为实现碳中和后解决剩余空气污染和相关健康损害提供额外助力。
研究结果显示，全球发展中和污染国家对碳中和的承诺可能会在气溶胶减排、空气质量改善和可再生能源资源潜力提升之间产生重要的正反馈效应，这些效应可以通过减弱的气溶胶气象反馈作用和更好的空气污染扩散条件而被放大。
该研究工作得到了国家自然科学基金项目等项目的支持。（来源：中国科学报 崔雪芹）
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41561-024-01425-1
