[논문 리뷰] Decreasing emissions and increasing sink capacity to support China in achieving carbon neutrality before 2060

Pengfei Han, Ning Zeng외 8명|arXiv (Cornell University)|2021. 02. 22.

Atmospheric and Environmental Gas Dynamics참고 문헌 130인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 중국이 2060년 이전에 탄소 중립을 달성하기 위해 에너지 시스템의 급속한 탄소 제거와 대규모 생태 복원, 산림 조성, 탄소 포집 기술을 통한 탄소 흡수 능력 향상이라는 이원적 전략을 제안한다. 탄소 중립 목표를 달성하기 위해 재생 가능 에너지 확대, 원자력 발전, 그리고 관리된 육상 및 해양 탄소 흡수원을 조합하는 것이 잔여 온실가스 배출를 상쇄하는 데 필수적임을 예측한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 2060년 이전에 중국이 탄소 중립을 달성할 수 있는지 평가하기 위해 배출량과 흡수 능력의 종합적 분석을 수행한다.
• 2020년에서 2050년 사이에 주요 부문의 CO2 배출를 감소시키는 데 있어 재생 가능 에너지, 원자력, 화석 연료 감소의 역할을 평가한다.
• 1980년에서 2020년까지의 역사적 및 향후 육상 탄소 흡수 능력의 변화를 정량화하고, 다양한 관리 시나리오 하에서의 향후 추세를 예측한다.
• 이전 연구에서 자주 생략되는 요소인 해양 탄소 흡수원을 국가 탄소 균형 평가에 통합한다.
• 탄소 흡수 능력을 향상시킬 수 있는 핵심 기술—예를 들어 CCUS, 대규모 땅 녹화, 향상된 목재 저장 기술—를 식별하고 평가한다.

제안 방법

• 200편 이상의 동료 심사 논문을 체계적으로 검토하여 탄소 배출 감소 및 탄소 흡수 능력 향상에 기여하는 핵심 기술을 식별하고 평가하였다.
• 이전 연구 및 공개된 시나리오의 데이터를 기반으로 2020년에서 2050년 사이의 부문별 CO2 배출를 예측하였으며, 에너지, 산업, 땅 이용 부문에 중점을 두었다.
• 자원 경쟁과 생태계 역학을 고려한 중기 육상 흡수원 시나리오를 다중 모델 통합 분석을 통해 통합하였다.
• 물리적 및 생물지구화학 모델 기반으로 해양 탄소 흡수원 추정치를 국가 탄소 예산에 통합하였다.
• 생태 복원, 산림 조성, CCUS와 같은 인위적 간섭이 탄소 흡수 가능성을 높이는 데 미치는 영향을 평가하였다.
• 탄소 배출 감소 및 흡수 능력 향상 경로를 통합하여 2060년 탄소 중립을 위한 통합 국가 전략을 수립하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 2060년까지 주요 부문에서 중국의 CO2 배출를 줄이기 위해 필요한 핵심 기술적 경로는 무엇인가?
• RQ2 1980년에서 2020년 사이에 중국의 역사적 육상 탄소 흡수 능력은 어떻게 변화했으며, 어떤 요인이 이 추세에 영향을 주었는가?
• RQ3 다양한 관리 및 정책 시나리오 하에서 향후 육상 및 해양 탄소 흡수 능력 향상 잠재력은 어느 정도인가?
• RQ4 해양 흡수원과 땅 이용 분야의 자원 경쟁을 국가 탄소 예산 및 중립 경로 평가에 포함할 경우 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 CCUS 및 대규모 목재 저장과 같은 신기술이 장기적인 탄소 중립 달성에 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 1980년에서 2020년 사이에 중국의 역사적 육상 탄소 흡수 능력은 상당히 높았으며, 평균 흡수 속도는 약 0.5–0.7 GtCO2e/년이었으며, 이는 산림 확장과 땅 이용 변화에 의해 주로 이뤄졌다.
• 향후 육상 흡수 능력은 생태계 포화로 자연적으로 감소할 것으로 예측되며, 이에 따라 지속적인 관리가 흡수 능력을 유지하거나 증가시키기 위해 필수적이다.
• 중간 수준의 흡수 시나리오에 따르면, 지속적인 정책 지원이 이루어질 경우 관리되는 산림과 땅 녹화가 2050년까지 연간 최대 1.2 GtCO2e의 탄소를 흡수할 수 있을 것으로 예측된다.
• 해양 탄소 흡수원을 통합함으로써 국가 탄소 흡수 능력은 약 0.3–0.5 GtCO2e/년 증가할 것으로 추정되나, 높은 불확실성과 지역적 변동성이 존재한다.
• 재생 가능 에너지 및 원자력의 급속한 도입이 필수적이며, 2050년까지 재생 가능 에너지가 주요 에너지의 60% 이상을 차지해야 탄소 중립 목표를 달성할 수 있다.
• CCUS와 장기적 목재 저장 기술이 핵심 기술로 규명되었으며, 효과적으로 확대될 경우 2050년까지 연간 최대 0.8 GtCO2e의 탄소를 흡수할 수 있는 잠재력이 있다.