[論文レビュー] Decreasing emissions and increasing sink capacity to support China in achieving carbon neutrality before 2060

Pengfei Han, Ning Zeng+8 more|arXiv (Cornell University)|Feb 22, 2021

Atmospheric and Environmental Gas Dynamics参考文献 130被引用数 13

ひとこと要約

本稿は、中国が2060年までに炭素中立を達成するための二重戦略を提言している。エネルギーシステムの急速な脱炭素化によるCO2排出削減と、大規模な生態系回復、植林、炭素回収技術による炭素吸収源の強化が含まれる。再生可能エネルギーの拡大、原子力発電、管理された陸上および海洋の炭素吸収源の統合が、残余排出を相殺し、2060年の目標を達成するために不可欠であると予測している。

ABSTRACT

In September 2020, President Xi Jinping announced that China strives to achieve carbon neutrality before 2060. This ambitious and bold commitment was well received by the global community. However, the technology and pathway are not so clear. Here, we conducted an extensive review covering more than 200 published papers and summarized the key technologies to achieve carbon neutrality. We projected sectoral CO2 emissions for 2020-2050 based on our previous studies and published scenarios. We applied a medium sink scenario for terrestrial sinks due to the potential resource competition and included an ocean sink, which has generally not been included in previous estimates. We analyzed and revisited China's historical terrestrial carbon sink capacity from 1980-2020 based on multiple models and a literature review. To achieve neutrality, it is necessary to increase sink capacity and decrease emissions from many sources. On the one hand, critical measures to reduce emissions include decreasing the use of fossil fuels; substantially increasing the proportion of the renewable energy and nuclear energy. On the other hand, the capacity of future carbon sinks is projected to decrease due to the natural evolution of terrestrial ecosystems, and anthropogenic management practices are needed to increase sink capacity, including increasing the forest sinks through national ecological restoration projects and large-scale land greening campaigns; increasing wood harvesting and storage; and developing CCUS. This paper provides basic source and sink data,and established and promising new technologies for decreasing emissions and increasing sinks for use by the scientific community and policy makers.

研究の動機と目的

• 2060年までに中国が炭素中立を達成可能かどうかを、排出量と吸収能力の包括的分析を通じて評価すること。
• 2020年から2050年までの部門別CO2排出削減に向けた再生可能エネルギー、原子力発電、化石燃料削減の役割を評価すること。
• 1980年から2020年までの歴史的および予測された陸上炭素吸収源の能力を定量的に評価し、異なる管理シナリオ下での将来の傾向を予測すること。
• 海洋炭素吸収源を国家の炭素バランス評価に組み込むこと。これは、先行研究でしばしば無視されている要因である。
• CCUS、大規模な土地緑化、および改良された木材貯蔵技術といった、炭素吸収能力を高める可能性のある主要技術を特定・評価すること。

提案手法

• 排出削減および炭素吸収源強化に向けた主要技術を同定・評価するため、200件を超える査読付き論文を体系的レビューした。
• 過去の研究および公表済みシナリオのデータを用いて、2020年から2050年までの部門別CO2排出量を予測した。特にエネルギー、産業、土地利用部門に焦点を当てた。
• リソース競合とエコシステムダイナミクスを考慮した中期間の陸上吸収源シナリオを、マルチモデルアンサンブル分析を用いて統合した。
• 物理的および生物地球化学的モデリングに基づき、海洋炭素吸収源の推定値を国家炭素予算に組み込んだ。
• 生態系回復、植林、CCUSなどの人為的干渉が炭素吸収潜在能力をどのように向上させるかを評価した。
• 排出削減と吸収源強化の道筋を統合し、2060年までの国家的炭素中立戦略を構築した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2060年までに中国の主要部門におけるCO2排出削減に不可欠な主な技術的道筋は何か？
• RQ2 1980年から2020年までの中国の歴史的陸上炭素吸収源能力はどのように推移したか。この傾向に影響を与えた要因は何か？
• RQ3 異なる管理および政策シナリオ下で、将来の陸上および海洋炭素吸収源の潜在的強化可能性はどの程度か？
• RQ4 海洋吸収源と土地利用におけるリソース競合を国家炭素予算および中立道筋に組み込むと、どのような影響が生じるか？
• RQ5 CCUSや大規模な木材貯蔵といった新技術が、長期的な炭素中立を達成するために果たす役割は何か？

主な発見

• 1980年から2020年までの中国の歴史的陸上炭素吸収源能力は顕著で、平均して年間約0.5–0.7 GtCO2eの吸収が実現しており、主に森林拡大と土地利用変化に起因する。
• 将来の陸上吸収源能力は、エコシステムの飽和に伴い自然に低下すると予測されるため、持続的な管理が、吸収量の維持または増加に不可欠である。
• 中間的吸収源シナリオでは、管理された森林および土地緑化により、2050年までに年間最大1.2 GtCO2eの炭素吸収が可能になると予測される。ただし、継続的な政策支援が前提である。
• 海洋炭素吸収源を組み込むことで、国家炭素吸収源能力は推定0.3–0.5 GtCO2e/年増加するが、高い不確実性と地域差が伴う。
• 再生可能エネルギーと原子力発電の急速な展開が不可欠であり、再生可能エネルギーが2050年までに一次エネルギーの60％以上を占める必要がある。
• CCUSおよび長期的木材貯蔵技術は、効果的なスケーリングが図られれば、2050年までに年間最大0.8 GtCO2eの炭素吸収が可能であると特定された。