留給地球隊扭轉碳排放的時間不多了 | 張昊

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導讀

先是退出十幾個國家共同簽署的TPP協議，然後又退出將近兩百個國家在聯合國公約框架下的氣候協議，實在令人瞠目。剝開公平正義的畫皮，露出的卻是虛偽自私的本心，美國又將如何向盟友乃至全世界展現自己的領導力？誠然，《巴黎協定》後，美國傳統能源工業就業崗位流失等等短期現實利益受損不可避免，可哪個國家又能在全體人類共同面對的危機面前獨善其身呢？

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英國《自然》雜誌日前發表評論文章稱，全球60多位著名科學家、商業領袖、政策領導人等警告說，我們只有3年時間可以扭轉全球二氧化碳排放形勢。

7月7日至8日即將在漢堡召開的G20峰會前夕，科學家們為扭轉全球碳排放形勢提出6個裡程碑，「以免為時已晚」。

而就在上個月初，美國總統特朗普聲明，美國將退出《巴黎協定》，日本雅虎在首頁第一時間轉載了這一報道，報道發布後的24小時之內，留言數達到了兩千多條，登上了雅虎新聞熱搜榜，全天排名12位。

可以說，美國的這一決定，不僅將對世界化石燃料和新能源產業產生極大影響，更引爆了包括日本在內的全球輿論。

「特朗普大統領（日語：意為總統）」的刁蠻任性，實實在在的戳傷了日本網民的小心臟。

圖1. 日本雅虎該條新聞贊同比例最高的十條留言，全部在討伐特朗普

圖2. 其他高贊同留言節選，可見特朗普算是跟日本網民結下了梁子

大氣層中的二氧化碳含量只有區區0.04%，卻扮演了地球空調一般的重要角色。二氧化碳彷彿一層溫室薄膜，將來自太陽的熱量蓄積在地表，延緩其向宇宙空間逸散的速度。

如果缺乏這萬分之四的二氧化碳，地球表面的平均溫度將從現在的14攝氏度降低到-19攝氏度，人類能夠生存的地域面積將大大縮小，如今的中高緯度地區可能都將變成冰雪覆蓋的不毛之地，可見相當微小的二氧化碳含量就能對地表溫度造成強烈影響。

然而，近一百多年以來，大氣中二氧化碳的含量已經達到1750年的140%。照此趨勢預測，2100年左右，地球平均氣溫將在2000年水平的基礎上增加0.3—4.8攝氏度。

氣候變暖將在地表地貌和生態系統的各個環節產生嚴重的後果。

例如，兩級冰川消融導致的地球海平面上升，極端天氣災害多發，農業生產遭受影響，荒漠化加劇，熱帶地區蟲媒傳染病擴散，珊瑚礁異常死亡，森林火災頻發等等。

時至今日，科學界的主流觀點已經明確了人類工業革命以來的生產、生活中對化石燃料的過分利用是造成溫室氣體排放和地球氣候變暖的直接誘因。石油，煤炭，天然氣等化石燃料在燃燒過程中產生的二氧化碳，飼育家畜過程中其消化道排出的甲烷，以及人工合成的氯氟烴類製冷劑是當前溫室氣體的主要來源。

圖3. 聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發布的歷次報告書

參考其中關於全球變暖趨勢的評價，可見從1990年第一次發布報告到最近公布的第五次報告，關於人類活動是否是造成全球變暖的主要因素這一命題在認識上是不斷深化的。

特朗普拒絕的，究竟是哪些措施？

氯氟烴類製冷劑具有極強的溫室效應，所幸各國已經達成協議，2050年之前將在全球範圍內停止應用。甲烷的溫室效應也強於二氧化碳，但是畢竟總量上仍然小於前者。人類應對氣候變暖的關鍵，還在於大力減少化石燃料的使用，以期減少二氧化碳氣體的排放。

具體而言就是開源節流，一方面積極開發新能源及相關技術，降低對化石燃料的依賴；另一方面盡量提高能源利用效率，減少無謂浪費。

在這一背景下，2015年12月12日，聯合國氣候變化大會在巴黎召開，聯合國氣候變化框架公約195個締約國一致同意通過《巴黎氣候協定》。

這份協議的簽署，標誌著全球氣候治理開啟了新的歷史階段，它的簽署和生效，將是全球應對氣候變化的關鍵一步。這份協議確立了2020年後全球共同應對氣候變暖的行動方針，並提出了一系列明確的減排目標。例如，協議提出，本世紀中將全球平均升溫控制在工業革命前的2攝氏度以內，爭取控制在1.5攝氏度。到2030年，全球溫室氣體排放要從2010年的500億噸降到400億噸。

同時，不少國家也提出了本國的減排方案及具體指標。

例如，中國提出到2030年，本國單位GDP的二氧化碳排放量要在2005年的水平上下降65%，並將非化石能源在總能源結構中的比重提高到20%左右，力爭在2030年前後達到二氧化碳排放峰值。

圖4. 幾種典型溫室氣體的佔比、性質、來源以及暖化係數比較

發達國家集體對巴黎協議的達成也做出了相當大的讓步和妥協。協議指出，發達國家應主動承擔更多的責任，為發展中國家提供技術和資金支持，促進發展中國家轉變發展方式，最終實現全球減排目標。

《巴黎協定》的達成，是全人類精誠合作的結果，體現了人類在因應共同面對的發展問題時前所未有的一致團結，可以說是全人類歷史上的一次高光時刻。

特別是中美兩國，作為二氧化碳排放量前兩位的國家，在氣候變化問題上相互所持的合作立場為協議的最終達成提供了堅實的基礎，體現了大國的責任和擔當，受到世界各國輿論廣泛讚譽。美國前總統奧巴馬也將《巴黎協定》的達成作為其任期內一項標誌性的政治功績。

然而，美國現任總統特朗普，卻在奧巴馬政府已經正式簽署協議的不到一年後，以協議內容損害美國利益為由退出該協議，震動了全球各國。

世界各國政府高層都在特朗普公布退出決定後表達了自身立場，指出各國仍將團結前行，絕不退縮，例如中國外交部對該事件做出回應：「無論其他國家立場如何變化，中國將認真履行《巴黎協定》」。

此外，不少表態也對特朗普政府的決定加以批評。而日本環境大臣山本公一在表達「極度失望」的同時，還使用了「憤怒」這一感情色彩更為激進的詞語。日本政府在此次事件中的立場與上面給出的日本網民意見可以說是高度統一。

為什麼日本網友這次對美國很憤怒

美日的親密關係人盡皆知，那麼這次，瀰漫於日本全社會的，對特朗普的不解與憤怒，到底從何而來？為什麼日本政府和網民對該事件的關注度如此之高呢？歸根到底，這與日本的國情密不可分。

首先，日本面對的能源安全形勢相當嚴峻，應對手段卻捉襟見肘，新能源技術的開發和利用，乃是關乎日本未來國運的重大命題。

作為化石燃料資源極端匱乏的島國，根據2013年的統計數據，日本的能源自給率僅為6%，在世界各國中排名倒數。

目前，日本的石油供給主要依賴于海灣產油國，天然氣供應主要依賴於馬來西亞，澳大利亞，卡達等國，此外來自美國的頁岩氣也從2017年初開始登陸日本市場。由於幾乎全部的化石燃料均來自於遠洋運輸，不僅自身的能源安全毫無保障，燃料成本也大幅上漲。

圖5. 世界主要國家能源結構及能源自給率（來源：OECD/IEA報告）

此外，中國、印度、土耳其等同樣缺乏充足化石燃料的國家採取了大力發展核電的舉措，來削減能源消費中化石燃料的佔比。

日本最初選擇了相同的道路，2010年日本政府提出，到2030年為止，核電和新能源電力要分別佔到電力消費的53%和21%，可以說實質上日本政府在彼時將核電確立為了未來一個時期內日本能源結構的主力。

然而，天有不測風雲，2011年3月的福島核事故不僅迫使日本政府重新審視核安全的相關議題，也在日本民間激起了廢核運動的新高潮。本就對原子能存在歷史痛點的部分日本民眾，對核電的信任在福島的驚世災難後消失殆盡。

雖然日本政府相關機構一再下調未來電力能源結構中核電的預期佔比，發展核電仍然在各派激烈的拉鋸中處於事實上的停擺狀態。因此，日本將推進新能源技術作為一項基本國策，在相關領域始終展現出積極的推動姿態也實屬無奈之舉。

圖6. 「3.11」東日本大震災影響區域以及福島核電站所在位置（來源：網路）

其次，日本在新能源相關技術領域深耕多年，以汽車工業為例，日系廠商在常規混合動力車方面的技術領先優勢難以撼動。同時，持續的研發投入也讓日本相關行業積累了大批先進成果，目前已有相當一部分實現市場化或處於市場化前期階段。

今年2月，某田公司旗下的混合動力車全球銷量達到了千萬輛，遠遠超過其它競爭對手，其中本土市場就消化了過半。根據該公司提供的數據，相比傳統的內燃機車型，二氧化碳排放量減少了約7700萬噸，汽油消耗量減少了約290萬升。

此外，雖然在純電車方面發力較晚，存在感不足，但日本車企在新能源汽車的另外一條技術路線——氫燃料電池車方面，再次走在了世界前列。2014年就生產出了世界上首個商業販售的氫燃料電池車款，可見日本對未來實現氫能源社會的信心和期待。

由於氫燃料電池唯一的排放產物是水，氫燃料電池車與純電車類似，都可以實現二氧化碳的零排放，且續航能力優秀，不存在純電車的續航焦慮。

雖然現有的氫氣獲取途徑仍然可能消耗大量電力，但隨著再生能源電力等相關技術的進步以及加氫站等基礎設施的大規模建設，一個立足於不依賴於化石燃料的未來氫能社會將很有可能在本世紀中葉前得以實現。

此外，在對節能減排同樣具有重大意義的新一代功率半導體研究方面，日本同樣處於世界領先的位置。

圖7. 傳統的Si PCU（左）和SiC PCU（右）。由於SiC遠超Si的耐熱性，可以省略整個冷卻機構，因此結構簡單而緊湊。【註：PCU代表Power Control Unit，中文名稱功率控制模塊，是電動車以及燃料電池車的核心部件之一，作用是將電池供應的直流電轉化為交流電驅動電動機從而使汽車獲得動力（來源於網路）】

從碳化硅、氮化鎵等下一代功率半導體晶元的製造開發，到相關功率器件的結構設計和封裝技術，再到功率模塊與機電系統的調試整合，無不深入涉足。新一代功率半導體器件，由於具有一系列材料物理性能上的優越性，可以在耐壓程度，耐熱溫度，高頻開關性能等方面表現出遠勝於傳統硅基功率器件的性能，在高鐵，新能源汽車，通訊基站設備，高性能雷達等領域應用前景廣闊。

圖8. 幾種常見的制氫技術總結。能夠同時實現低成本無排放的技術尚不存在，人類邁向氫能社會的路途依然漫長

目前，日本汽車廠商已經開始準備新一代功率半導體器件的市場化。由於具備優秀的耐高溫性能，傳統的液體冷卻管路機構可以被風冷甚至散熱基板取代，這將大大減少車用部件的體積和系統複雜性，從而實現更大的車內空間和更經濟的燃料利用效率，達到節能減排的最終目的。

除此之外，日本在LED照明，電機用高性能磁性材料，生物催化制氫，高溫超導等新能源產業的相關領域也有較強實力。《巴黎協定》大背景下的全球節能減排運動可以給日本企業提供更多的市場和機遇，日本自然希望各國都能積极參与其中。美國此番脫離協議，引起日本社會的不滿和焦慮也就不足為奇了。

最後，新能源天然具有清潔少排放的特點，日本舉國上下對發展新能源產業凝聚了強大的共識，在主要發達國家中一向以應對氣候變化的積極行動者自居，民眾對氣候變化造成的嚴重後果認識深刻，節能減排意識相對較高。

日本的資源國情在客觀上為日本政府和產業界大力推動新能源技術提供了背景和支點，也使得日本民眾從幼兒園教育開始就具有強烈的能源危機意識，因此日本民間對節能減排存在高度共識。

日本的大學，政府機關等都設有專門的組織機構和專職人員負責節能減排相關的宣傳企劃，實施監督等等。

以大阪大學為例，吹田、豐中、箕面三大校區的動態用電量都會在食堂的顯著位置予以發布，時刻提醒師生注意節電。同時，空調的製冷制熱溫度都有適宜的推薦值，大部分實驗室都能認真遵守。

夏季的用電高峰期間，用電費用會相應向上調整，達成節能目標的實驗室會得到一定的現金獎勵，具體而言就是把節約的電費用科研經費的形式向各實驗室發放。

這一措施對不少資金較為緊張的實驗室吸引力不小，經常聽到年輕教授實驗室的學生們抱怨老師執行學校的限溫措施太過嚴格。此外，空調濾網每年兩次的定期清洗也是各院系及研究所必須執行的任務。

圖9. 阪大萌物「鱷魚博士」

圖左海報大意是冬季的時候提醒大家要多穿衣，就算是變溫動物的鱷魚也會感覺很暖和，這樣一來在辦公室就無需把空調溫度調到很高。圖中海報大意是感謝大家的共同努力，去年的節能目標達成了，今年請繼續努力。

圖右是分發到各實驗室的貼紙，貼在機器以及電燈的開關附近，提醒大家注意節電。

另一方面，為了促進公共交通的有效利用，減少尾氣污染和二氧化碳排放，日本通過行政手段鼓勵民眾低碳出行。日本的汽車稅在主要發達國家中首屈一指，汽車稅總額可以達到全國稅收總額的百分之十以上。

一輛180萬日元購入的全新家用轎車，假設發動機排量1.8升，車體重量1.5噸以下，壽命十一年，期間僅僅與車體本身相關的總稅額可以達到接近70萬日元，這還不包括一個月1到2萬日元的公寓停車場使用費，每次1到2千日元的外出停車費，高速道路通行費，保險，維修保養和年檢等費用。雖然日本的燃油價格僅比中國高出二成左右，日本消費者在保有汽車方面所需要付出的資金是相當可觀的。

此外，日本在稅收政策上鼓勵民眾購買排量0.66升以下的輕型車，對輕型車的購置稅，機動車稅，保險費率都實施較大優惠。例如，一輛160萬日元購入的全新家用輕型車，若壽命以十一年計算，期間與車體本身相關的總稅額為36萬日元，僅有普通轎車的大約一半。

在這種稅收政策的調節下（當然輕型車本身售價也相對低的多），日本全國2015年的輕型車保有比率達到了35%，其中最高的沖繩縣更達到了54%。

大型越野一類的大排量車更是要承擔極高的稅負，以悍馬H2為例，每年僅與車體相關的稅費就約為18萬日元，大致相當於普通大學畢業生的月薪。

極力倡導資源節約型社會的輿論環境，加上日本民眾普遍傾向於隨大流不輕易彰顯個性的傳統文化，即便是大阪這樣的大城市，悍馬H2這樣的大型越野也極為少見。

從以上三個比較有代表性的方面可以看出，日本政府到民間確實是在扎紮實實的推進節能減排事業，也早在幾十年前就開始對限排背景下的技術研發和產業結構調整進行謀篇布局。

《巴黎協定》達成之後，本準備大展拳腳的日本產業界卻遭到了特朗普政權的當頭棒喝，憤懣之情可想而知。

發達國家當前人均碳排放量位於各國前列，又在自身的發展歷程中大量排放過溫室氣體，同時又掌握先進的清潔能源技術，擁有雄厚的經濟實力，理應在應對氣候變化方面展現更加積極的姿態。這不光是對人類的未來負責，更是一種對自身曾經犯下錯誤的救贖。

圖10. 世界主要國家的二氧化碳排放總量和人均排放量，注意到美國的人均排放量遠遠超過其它發達國家，而中國的人均排放量已經相當接近發達國家的水平了，節能減排迫在眉睫（來源：網路）

十年之前，關於碳排放是不是地球變暖的主因尚存爭議，各種陰謀論至今甚囂塵上。發達國家借限制排放之名行遏制發展中國家產業發展之實的說法就是其中比較有代表性的一種，與之類似的，還有歐洲主謀論，美國主謀論等等。

然而，太多的觀測事實和研究成果卻不容置喙的展示了一幅地球正在加速升溫，生態系統危機四伏的緊迫圖景。

即便退一萬步講，近兩百年以來的地球升溫僅僅是幾十億年地質時期中慣常的氣候變動，減少碳排放也能盡量緩解這一過程帶給人類和生態系統的影響。

先是退出十幾個國家共同簽署的TPP協議，然後又退出將近兩百個國家在聯合國公約框架下的氣候協議，實在令人瞠目。剝開公平正義的畫皮，露出的卻是虛偽自私的本心，美國又將如何向盟友乃至全世界展現自己的領導力？

果真只能如同日本網民所說，像動漫《哆啦A夢》中的惡霸胖虎一般用拳頭讓別人屈從么？為了眼前的些微利益置大義於不顧，連日本這樣的鐵杆盟友都大呼憤怒，所謂再領導全球一百年的口號搞不好真會鬧出歷史笑話。

圖11. 《蜘蛛俠》海報及劇情截圖，能力越大，責任越大，這句話當年不知道讓多少觀眾熱血沸騰，如今看來實在不勝唏噓（來源：網路）

美式好萊塢大片，總是向我們傳遞一種美國拯救地球的價值導向。

漫威旗下著名的超級英雄電影《蜘蛛俠》中的一句經典台詞：「能力越大，責任越大」可以說是這種美式英雄主義情結的絕佳註腳。

誠然，《巴黎協定》後，美國傳統能源工業就業崗位流失等等短期現實利益受損不可避免，可哪個國家又能在全體人類共同面對的危機面前獨善其身呢？

背景簡介：本文作者為張昊，大阪大學工學博士，目前在大阪大學產業科學研究所擔任助理教授。業餘時間對科普寫作興趣濃厚。旅日五年，對日本社會生活及產業發展有獨到觀察。本文發表於「中國科普博覽」（http://mp.weixin.qq.com/s/dcPBYnHK2uNqipgYGFPA-g）。

出品：科普中國

製作：中國科學技術大學袁嵐峰

監製：中國科學院計算機網路信息中心

「科普中國」是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。本文由科普中國融合創作出品，轉載請註明出處。

責任編輯：郭尖尖

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