中国团队为什么要做“地球CT扫描仪”？

图源：Chris LeBoutillier/Unsplash

撰文｜戴晶晶

在过去的20年里，中国大部分时间是全球最大的二氧化碳排放国不假，但中国究竟排放了多少二氧化碳？

就2022年而言，全球大气研究排放数据库（EDGAR）给出的数据是125.27亿吨，美国能源信息署（EIA）的数据是114.84亿吨，国际能源署（IEA）计算得出当年中国与能源相关的二氧化碳排放是121亿吨[1][2][3]。

自1988年，政府间气候变化专门委员会（IPCC）成立，明确提出人类活动排放的温室气体是全球变暖的主因后，核算温室气体排放就成为全球气候治理的重点工作之一。

作为温室气体最关键的部分，二氧化碳的核算是气候谈判中最早、最核心的议题，通常被视作衡量各国气候行动效果的关键指标。

但当核算的方法、口径和数据来源都不一样时，谁的数字才算数？中国是否拥有自主、可靠的碳排放数据库来与国际对话，并支撑自身的气候政策和减排承诺？

01 编制中国碳核算数据库

关大博最初注意到这个问题，是在2000年初开始攻读博士学位时。当时他在进行中国经济发展与碳排放增长的关系的研究课题时，发现所有关于中国的排放数据都来自欧美机构，而这些数据不仅在数值上有差异，也没有公开的方法论。

关大博现任清华大学基础科学讲席教授、清华大学碳中和研究院副院长，于2024年获得科学探索奖。“我那时就非常好奇，他们的数据从哪里来的？他们的数据准不准？我该用哪一个？”他在近期接受《知识分子》采访时回忆。

面对“黑箱”一般的国际碳排放数据库，关大博决定重建一份中国的排放清单。从煤、油、气等能源消费的原始数据出发，结合排放核算方法学构建能源消费清单及二氧化碳排放清单，并以国家公布的能源平衡表基础数据来验证数据的完整性和准确性。

经过多次检验，他在博士期间完成了覆盖1980年代至2000年的中国排放清单，并在后期选择公开，于2016年创建了全开源、全免费的中国碳核算数据库（CEADs）[4]。

在与IEA、欧盟以及美国碳排放分析研究中心等机构交流后，关大博意识到，不同机构编制碳排放数据的差异主要来自于排放因子。

排放因子是指每单位特定活动所产生的气体排放量或清除量的系数。IPCC在国家温室气体清单指南文件中，就给出了“活动数据×排放因子=排放量”的温室气体通用计算公式[5]。

“欧盟和美国用各自的排放因子来估算中国的二氧化碳排放，对我们来说就有点不太准确了。”关大博说，“举个例子，中国有将近4000个煤矿，不同煤矿开采的煤的品质不同，代表不同煤炭燃烧热值以及其含碳量。只有把这个算清楚，才能真正算出中国的排放因子。”

煤炭长期占据中国能源消费总量的一半以上，其排放因子的数值变化，将对全国化石能源燃烧引起的二氧化碳排放核算结果产生显著影响。

自2011年起，关大博与清华大学贺克斌教授团队、中国科学院、哈佛大学等机构合作，共同开展针对中国实际情况的碳排放核算研究，计算得出的排放因子显示，煤炭与水泥的排放系数低于当时IPCC的默认值[6]。

其中，煤质核算基于4000余个煤矿调查数据，并结合中科院战略先导专项支持下的602个实测样点进行交叉验证。

基于更新后的排放因子和能源消耗数据，CEADs数据库团队计算了1997-2021年期间涵盖47 个经济部门和17种能源类型的二氧化碳排放清单[7][8]。

正是因为IEA、全球碳预算（GCB）等数据库均使用IPCC默认或其国家的平均排放因子，CEADs对中国二氧化碳排放量的核算结果要低于上述国际机构的估算值。

“CEADs数据库目前是全球碳核算领域唯一全透明、全公开、全免费的数据库。”关大博表示，每编制一个国家甚至城市的碳排放数据，CEADs都会给出详实的编制方法论和底层数据。

02 精细化搭建“代码”

测算是治理的起点，正因如此，碳核算才成为气候行动的基础。

“任何一项气候政策，都需要精准数据作为底层代码进行支撑，否则任何政策或承诺都将变成一种数字游戏。”关大博补充道，整体来看，只有按照碳达峰、碳中和的路径，人类才可能有效地进行气候治理；从微观的角度，需要在不同尺度把数据做得完整、透明、可靠。

在完成国家尺度的“总账”之后，关大博团队意识到了把核算清单细化到省、市的必要性。

“做账有大账也有小账。国家是一笔大账，但如果没有地方的小账，就没法落实减排责任。”他说。因此，CEADs 团队陆续发布了覆盖30多个省份、300多个地级市的排放清单，并保持方法学口径的一致性。

中国“碳中和”的目标，同样对高耗能、高排放行业提出了减排要求。

以钢铁这一高耗能行业为例，关大博指出，即便都是烧煤的钢铁厂，排放量也可能差异巨大。不同工厂、不同机组，由于工序类型、设备年限、生产效率、工艺流程乃至最终产品的差别，都会导致二氧化碳排放水平不同。

“CEADs团队正在构建全球重点工业行业的设施尺度碳排放清单。”清华大学碳核算数据CEADs团队成员、伦敦大学学院博士后雷天扬向《知识分子》介绍，该团队通过梳理各行业在不同工序环节上的排放特征，力图识别出关键的减排切入点。

同样以钢铁行业为例，目前CEADs数据库已覆盖全球4800多家钢铁厂、近2万个冶炼机组，涵盖炼焦、烧结、炼铁（高炉、直接还原）、炼钢（转炉、电弧炉）等主要工序环节。

在此基础上，CEADs数据库还配套开发了钢铁行业减排技术清单，涵盖了每项技术的参数、减排潜力、成熟时间、技术成熟曲线以及不同技术之间的兼容性与匹配度[9]。

雷天扬指出，通过这种方式，可以为每一家钢铁厂的具体机组量身定制减排方案，力求在保障钢铁供应的同时实现最大减排。同样的方法也被应用于水泥和石油炼化等重点行业。

基于上述工作，CEADs数据库已逐渐扩充为覆盖国家、省、市乃至重点行业的全口径数据平台，包括二氧化碳排放清单（包括能源相关、工业过程相关二氧化碳清单）、排放因子及投入产出表等子数据库，变身地球碳排放的“CT扫描仪”。

03 争夺全球气候话语权

《巴黎协定》设定了一个具有全球共识的控制温升的目标：到本世纪末，将全球平均气温升幅控制在远低于高出工业化前水平2°C的水平，并努力将温度升幅限制在1.5°C以内[10]。

“我们的碳核算说白了是要为碳算一个账，从工业化前阶段开始，核算到本世纪末这段时间的二氧化碳排放容量。”关大博指出，“以前排了多少，未来还能排多少，每个国家怎么来分配，这就是算账的问题。”

中国承诺，其二氧化碳排放量将在2030年达到峰值，并且到2030年将使其碳排放强度（单位国内生产总值的二氧化碳排放量）较2005年的水平降低60%-65%。

“我们国家作为世界上最大的发展中国家，也是世界上最大的二氧化碳排放的经济体，需要在全球气候变化治理方面有一定的数据话语权。”

关大博坦言，目前数据话语权仍主要掌握在欧美西方国家。例如，IPCC编写的6份全球综合评估报告，其利用的碳排放数据几乎全部来自欧美数据库，而包括CEADs在内的发展中国家碳数据库尚未被纳入联合国官方二氧化碳认证体系。

不过，他也指出，中国碳数据库的国际认可度正在逐步提升。“CEADs数据库已经得到了IEA等西方机构的认可，在发展中国家数据编制方面被认为其更加精细、科学。尽管已被裁撤，但美国二氧化碳信息分析中心（CDIAC）也一度采用了我们编制的中国数据。”他说。

关大博以欧盟碳关税为例，说明了数据话语权的重要性。欧盟对中国出口产品征收碳关税，其依据的数据库正是欧盟环境署开发的全球大气研究排放数据库（EDGAR）和相关的全生命周期数据库。

“我们团队的研究发现，EDGAR数据库对我国的二氧化碳排放存在一定高估现象。”关大博指出，这种偏差会直接影响到产品和企业在国际市场上的竞争力和碳成本。

随着“一带一路”倡议的推进，CEADs团队发现大多发展中国家，尤其是与中国经济贸易联系紧密的东盟国家及非洲部分地区，由于技术和数据能力有限，几乎没有自己的碳排放清单，造成排放数据长期空白。

2021年起，CEADs开始编制并发布全球新兴经济体二氧化碳排放清单，2025版报告已覆盖70个新兴经济体 2010-2022年的二氧化碳排放清单。

“我希望在未来五年内，把其余的发展中国家也纳入其中，将从无到有的排放清单建立起来。” 关大博同时表示，CEADs数据库也将争取在10年内被纳入全球公认的碳排放数据库，即IPCC采纳的官方数据体系中。

除了二氧化碳，CEADs团队已经开始关注甲烷排放。大气甲烷是仅次于二氧化碳的气候强迫增加的第二大因素，从前工业化时代到2023年对全球辐射强迫增加的贡献为16%（二氧化碳为66%）[11]。

随着近年来全球甲烷浓度快速上升，加之其短期远高于二氧化碳的温室气体效应，甲烷减排的重要性日益凸显。

CEADs团队目前也正在开展全球甲烷排放清单的设施及排放清单的核算工作，包括全球的油气田以及全球近7000个煤矿的甲烷排放清单。

“碳排放数据永远采掘不完，其精细度可以不断提升。”关大博说，CEADs团队希望在未来十年，将数据库建设成覆盖全球、精确到工厂级、机组级的系统，同时保持全开源、免费、可验证，让每个人都能参与、共享与使用。

参考文献：

• [1]https://edgar.jrc.ec.europa.eu/dataset_ghg2024#p1
• [2]https://www.eia.gov/international/overview/country/CHN
• [3]https://www.iea.org/reports/co2-emissions-in-2022
• [4]https://www.ceads.net.cn/
• [5]https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/
• [6]Liu, Z., Guan, D., Wei, W. et al. Reduced carbon emission estimates from fossil fuel combustion and cement production in China. Nature 524, 335–338 (2015). https://doi.org/10.1038/nature14677
• [7]Shan et al. (2018) "China CO2 emission accounts 1997-2015. Scientific Data", https://www.nature.com/articles/sdata2017201
• [8]Xu et al. (2024) "China carbon emission accounts 2020-2021. Applied Energy", https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261924002204#ac0005.
• [9]Xu, R., Tong, D., Davis, S.J. et al. Plant-by-plant decarbonization strategies for the global steel industry. Nat. Clim. Chang. 13, 1067–1074 (2023).
• [10]https://unfccc.int/process-and-meetings/the-paris-agreement
• [11]https://wmo.int/publication-series/wmo-greenhouse-gas-bulletin-no-20