第七节 全球气候变化与国家安全
课前引入
2009年10月17日，时任马尔代夫总统及内阁成员头戴水下呼吸器，身穿黑色潜水服，在6米深的海底召开了世界上首次水下内阁会议。会议采用手势和书写板表决的方式，一致通过并签署了《来自前线的紧急呼救》的文件，呼吁世界各国关注全球气候变化，并积极减缓温室气体排放。为什么马尔代夫要在海底召开这次呼吁关注全球气候变化的会议？全球气候变化会对国家安全造成哪些影响？
全球气候变化与人为碳排放
20世纪以来，全球正经历以变暖为突出特征的气候变化。全球气温虽有波动，但总体上呈现上升的趋势，20世纪50年代以来的增温尤其明显。科学家认为，全球变暖趋势与大气中二氧化碳等温室气体浓度变化密切相关（图3.27）。
思考：全球气温变化与二氧化碳浓度变化有什么共同点和不同点？
大气的温室效应是决定地球平均气温的关键过程之一。大气中的水汽、二氧化碳、甲烷等温室气体可以强烈地吸收地面长波辐射，使地球接收的太阳能不会马上散失掉，形成温室效应，对地球起到保温作用。工业革命以来的人类活动，使大气的温室效应增强，被认为是20世纪以来全球变暖的主要原因。
大气中的二氧化碳、甲烷等温室气体的含量受自然界中碳循环过程调控。碳循环是指碳元素在大气圈、水圈、生物圈以及岩石圈之间迁移、转化所构成的循环。例如，大气中的二氧化碳通过光合作用被陆地和海洋中的植物吸收，然后通过呼吸和分解过程重新返回大气。自然界的碳循环过程维持了大气中二氧化碳等温室气体含量的相对稳定。
工业革命以来，人类活动主要通过使用化石燃料和改变土地利用两种方式极大地改变了全球碳循环过程。化石燃料的使用，将漫长地质时期固定的碳以二氧化碳等形式重新释放到大气中。森林砍伐和焚烧、农田开垦等土地利用的变化将陆地植被和土壤中的碳以二氧化碳等形式释放到大气中。人类通过以上两种方式排放到大气中的二氧化碳，部分通过碳循环过程被海洋和陆地吸收，其余部分会在大气中长期停留（图3.28），使大气中二氧化碳含量不断增加。
全球气候变化对国家安全的影响
全球变暖可通过多种自然过程对人类造成不利影响，危害自然环境的各种服务功能，甚至威胁人类生命财产安全、生产活动和社会经济正常运转（图3.29）。例如，海平面上升，导致岛屿和沿海低地被淹，造成环境难民问题；极端天气事件增多，导致高温热浪和旱涝灾害加剧，造成疾病、死亡人数增加。
如果当前全球变暖的趋势得不到遏制，其对自然环境和人类社会的影响程度还将进一步加大，会对一些国家的安全造成影响。
•生存空间的丧失是气候变化对国家安全最为严重的影响。例如，因全球变暖导致海平面上升，马尔代夫、图瓦卢等大洋中的一些小岛国面临被海水淹没的风险。
•加剧资源危机或自然灾害而影响国家安全。气候变化可能导致水、耕地等战略资源的数量减少和稳定性降低。当某种资源的供给不能满足维持社会正常运转最低需求时，就会在国家内部出现资源危机；当应对全球气候变化威胁所付出的代价超过其承受能力时，可能引发经济或政治危机。这两种情况都会威胁国家安全。
•激化国家间的资源争端而影响国家安全。当一个国家应对全球气候变化导致的资源危机时，可能引起国家间的资源争夺，进而引发政治、经济、外交等诸多领域的矛盾，甚至导致武装冲突。
•受其他国家波及而间接影响国家安全。气候变化对某些国家造成的生存环境恶化和资源短缺等不利影响，通过环境难民、国际资源市场价格波动等途径传递到其他国家，间接威胁这些国家的国家安全。
案例：计划举国搬迁的南太平洋岛国图瓦卢
图瓦卢是南太平洋上的一个岛国（图3.30），陆地最高海拔不超过5米。全球变暖导致的海平面上升严重威胁图瓦卢的国家安全。1993—2009年，因海平面上升，图瓦卢陆地国土面积缩小了2%。预计到2050年左右，图瓦卢60%以上的陆地国土将被海水淹没。
21世纪以来，图瓦卢政府多次公开表示，他们对抗海平面上升的努力已经失败，计划举国搬迁，呼吁世界各国接纳图瓦卢的“环境难民”。但多年来的各方奔走和努力并没有收到积极的效果，目前仅有新西兰政府愿意接收图瓦卢的撤离者，并严格限定了每年的接收人数。
应对全球气候变化
以全球变暖为突出特征的全球气候变化，是人类社会可持续发展面临的巨大挑战之一。国际社会已达成的共识是，如果未来二氧化碳排放继续增加，使全球平均气温比工业革命前升高超过2℃，将改变气候资源的空间配置，增加自然灾害的发生概率，加大自然生态系统不稳定的风险，对淡水资源、粮食生产、人类健康和城市设施等多个方面造成严重威胁，从而给人类社会带来灾难性影响。为应对全球变暖的不利影响，避免灾难的发生，国际社会正在采取减缓和适应措施（图3.31）。
减缓措施主要包括减少人为温室气体排放和增加温室气体吸收两个方面，目的是通过有效控制大气中的温室气体含量，减缓全球变暖速度，避免全球气温超过危险水平。人类减缓措施的有效性，将直接影响升温幅度能否被控制在人类预期目标之内。
适应措施以趋利避害为目标，根据对全球气候变化的认识，通过改变人类社会自身，降低全球变暖导致的不利影响或利用全球变暖带来的发展机遇。例如，农业生产可通过改变作物种植结构、发展节水灌溉等措施，适应气候变化。
全球变暖是全球尺度的问题，是全人类面临的共同挑战。但各国对导致全球变暖的碳排放所应承担的责任和受全球变暖影响的程度各异。各国所处发展阶段不同，对减排与经济发展的诉求存在明显的分歧。应对全球变暖，需要世界各国开展有效和公平的国际合作。资金和技术是实现减缓和适应的重要保障，减缓、适应、资金和技术四个方面被认为是应对气候变化的关键，是国际合作关注的重点。
•各国都要基于《联合国气候变化框架公约》所确立的“公平原则”和“共同但有区别的责任”原则，采取共同但有区别的减排行动，特别是对全球变暖负主要责任的发达国家要率先减排，以实现减缓气候变化的目标。
•发展中国家是全球变暖的主要受害者，但缺少应对全球变暖的资金和技术，需要通过国际合作获得资金和技术的支持，发达国家向发展中国家提供资金、技术转让和能力建设支持，是发展中国家实现减排与适应气候变化的基本保证，其他国家也应在自愿的基础上提供援助。
•各国需要通过在科学、经济和外交等多个领域的国际合作，减少对全球变化科学认识上的不确定性，协商解决各国对减排、适应与经济发展诉求的分歧，建立国际共同应对的机制。
案例：应对全球气候变化的国际合作
全球气候变化是人类社会可持续发展面临的共同挑战。在应对全球气候变化的国际合作中，世界各国通过协商取得了一系列重要成果。
1992年6月，联合国环境与发展大会上与会各国签署了《联合国气候变化框架公约》（下文简称《公约》），明确了发达国家应承担率先减排和向发展中国家提供资金、技术支持的义务。《公约》确立的“共同但有区别的责任”原则，成为开展气候变化国际合作的基础。
1997年12月，《公约》缔约方通过了为发达国家设立强制减排目标的《京都议定书》，这是人类历史上第一个具有法律约束力的国际环保协议。根据这份议定书，从2008年到2012年，主要工业发达国家的温室气体排放量要在1990年的基础上平均减少5.2%。
2015年12月，《公约》缔约方达成《巴黎协定》（图3.32），为2020年后全球应对气候变化行动作出安排。根据《巴黎协定》，不再强制性分配温室气体减排量，所有缔约国将以“自主贡献”的方式参与全球应对气候变化行动，即每个国家根据本国国情，承诺自己的减排目标。全球已有186个国家递交了国家自主贡献方案，但尚不足以实现2℃的升温控制目标。要实现2℃的升温控制目标，需要国际社会更进一步的努力。
活动：辨析人为累积碳排放与全球变暖幅度的关系
图3.33显示1870年以来人类累积碳排放与全球升温幅度的关系，可作为制订未来减缓气候变化行为的依据。
1. 说明全球升温幅度随二氧化碳累积排放量变化的总体趋势。
2. 如果未来温度比1870年升高2℃，与之对应的大气中二氧化碳累积排放量是多少？
3. 有哪些措施可以减少大气中二氧化碳累积的数量？
自学窗：冰川对气候变化响应的树木年轮记录
山地冰川随气候冷暖变化发生进退。当气候变冷时，冰川末端会前进；当气候变暖时，冰川末端会后退。如何精确推算冰川进退的时间点，是研究冰川进退的难题之一。根据树木在生长过程中每年都会形成一圈年轮的特点，科学家想到了通过树木年轮推断冰川进退时间的方法。
在冰川随气候变冷而前进的过程中，其所挟带和搬运的大量巨大砾石等堆积物可能会砸伤或压弯其前进路径上的树木（图3.34a），并在这些树木年轮上留下伤疤或痕迹(图3.34b）。通过采集这些受伤树木的年轮，找到有砸伤痕迹的年轮，并确定其具体年份，即可由此推断该次冰川前进的年份。科学家也可以通过生长在冰川末端沉积物上的树木年轮，推断冰川后退的大致年份。在地理学中，这样一门利用树木年轮研究过去冰川变化的学科被称为树轮冰川学。
问题研究：我们的生态足迹有多大
我们的衣、食、住、行等生活和生产活动都需要消耗地球上的资源，并且产生大量的废弃物，生态足迹就是用来评估人对地球生态系统和环境的影响的。我们的日常生活会对地球造成多大的影响呢？让我们测测自己的生态足迹吧！
对于这一课题的探究，建议采用以下思路。
资料1什么是生态足迹
生态足迹又叫生态占用，是用来评估人类对地球生态系统和环境的影响的核算体系。在生态足迹计算中，一个人的粮食消费量可以转换为生产这些粮食所需要的耕地面积，二氧化碳排放量可以转换成吸收这些二氧化碳所需要的森林面积等。因此，生态足迹可以形象地被理解成负载着人类和人类所创造的城市、工厂、铁路等的巨脚踏在地球上时留下的一只脚印（图1.21）。
1. 说明生态足迹大小与资源消耗量的关系。
2. 生态足迹大小如何影响自然环境的服务功能？
资料2全球生态足迹
全球生态足迹是地球上所有人生态足迹的总和。对全球生态足迹的估算有多种算法，用不同算法计算的结果有所差异，图1.22给出的是其中一种计算结果。
1.描述全球生态足迹的变化特点，指出全球生态足迹超出地球的承载力的年代。
2.生活方式选择对未来生态足迹的变化趋势有什么影响？
执行任务
步骤1计算个人生态足迹
上网查找“个人年生态足迹计算器”，根据居所、食物、交通、直接能源、水资源、废弃物等方面信息计算自己的生态足迹。
步骤2制订减小个人生态足迹的行动方案
如果我们每个人都减小自己的生态足迹，那么全球的生态足迹就会减小。根据自己的生态足迹计算结果，从居所、食物、交通、直接能源、水资源、废弃物等方面，制订一个减小个人生态足迹的行动方案。
步骤3交流与分享
与同学交流自己的生态足迹的计算结果和减小个人生态足迹的行动方案。
探索：碳零排放节能大楼
2014午6月，宁波诺丁汉大学可持续能源技术研究中心大楼投入使用。这幢大楼被称为碳零排放节能大楼，它通过自身的内部系统，利用可再生资源解决用电、用水等问题，且不产生二氧化碳。据科学家测算，未来25年，该大楼可减少1081.8吨碳排放。
这幢大楼楼顶和窗户边的金属装饰材料以及楼前草坪上的金属篱笆，都是太阳能发电板。在有太阳光的时候，太阳能发电板可以产生足够的能源，保障电梯、机械通风和冷却水等系统运转。额外能源可储存在电池里或传输给附近的体育中心使用。如果电能被蓄满，可满足大楼两个星期的用电需求。大楼主体外墙是双层立面墙体，外侧全部是隔热玻璃，内侧是水泥混凝土，可以保持室内恒温。建筑物三角形风扇造型可多角度采光、通风和排热。建造这幢节能楼的初始成本很高，但后续的维护成本会很低
思考：1.这座大楼实现碳零排放采取了哪些措施?
2.你所在学校的建筑物在碳减排方面可以做什么?可以借鉴这座大楼的哪些做法？
学习指南：什么是碳循环？产生温室效应的原因是什么?碳排放对环境有哪些影响?应该采取哪些措施?{国际合作)
提示：结合图表，描述碳循环过程及温室效应成因。联系实际，分析碳排放对全球环境的影响.明确碳减排国际合作的重要性.了解碳减排的具体措施。本节的主要概念是碳循环、温室效应、碳减排。
碳循环与温室效应
碳循环和温室效应是两个彼此联系的自然过程。
碳循环：碳是组成生命最重要的物质之一。全球碳循环是碳在岩石圈、水圈、大气圈和生物圈之间以二氧化碳、碳酸盐及有机化合物等形式进行转换和迁移的过程。
碳循环过程中，地球系统中存储碳的载体称为碳库。地球上共有四个碳库，分别为岩石圈碳库、海洋碳库、陆地生态系统碳库和大气碳库。其中岩石圈碳库是地球上最大的碳库，海洋碳库次之，但碳在这两个碳库中的活动均较为缓慢。陆地生态系统碳库主要由植被和土壤两个子碳库组成，是受人类活动影响最大的碳库。大气碳库是地球上最小的碳库，是联系海洋碳库与陆地生态系统碳库的纽带和桥梁，大气含碳量的多少直接影响整个地球系统的物质循环和能量流动。
人和动物吸人空气中的氧气，呼出二氧化碳;而植物吸收二氧化碳进行光合作用，并将氧气释放回大气中。当岩石、土壤、植物和动物残体等物质分解时，碳就会以二氧化碳的形式排放到大气中，二氧化碳也在大气和海洋之间交换。自然界的碳循环过程使大气中的二氧化碳含量基本保持稳定。碳循环是维持地球表层生命活动的主要物质循环，对人类的生存发展和环境稳定具有重要意义。
温室效应：太阳短波辐射可以透过大气到达地面，地面升温后释放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而使大气变暖，通过大气逆辐射，大气对地面起到保温作用，这种作用类似栽培农作物的温室，故名温室效应。
产生温室效应的气体被称为温室气体。除二氧化碳外，温室气体还包括甲烷、水汽等。
阅读：碳汇与碳源
碳汇与碳源是两个相对的概念，<<联合国气候变化框架公约》将碳汇定义为从大气中清除二氧化碟的过程、活动或机制，将碳源定义为向大气中排放二氧化碟的机制。在地球演化史中，化局燃料如煤炭、石油和天然气的形成首先要通过形成含钙的石灰质沉积物固定一部分碳，起到碳汇的作用。化局燃料的燃烧以及人为森林火灾导致大气中的二氧化碳含量增加，形成碳源。排放的二氧化碳中只有一半可以被海洋吸收，海洋起到了碳汇的作用。
你还能举出哪些碳汇与碳源的实例?
碳排放对环境的影晌
碳排放主要是指温室气体的排放，有时也指二氧化碳的排放。1750年工业革命以来，人类大量使用化石燃料，导致二氧化碳等温室气体持续增加，2021年全球大气平均二氧化碳的浓度是工业化前的1.49倍。温室效应加剧，地球表面温度升高，2021年全球平均地表气温比工业化前高出约1.1’C。气候变暖对环境和人类社会产生了一系列巨大影响。
海平面上升：地球表面温度升高引起全球冰川融化，北极地区海冰范围持续缩减，导致海平面上升。此外，气候变暖引起海水发生热膨胀，海水体积增加，也是造成海平面上升的重要原因。
气候变化异常：工业革命以来，全球经历着以变暖为主要特征的气候变化，这是由于人类活动引起的异常变化。
气候变暖引发水、热条件发生变化，对自然生态系统产生显著影响，如植被带向高纬移动;气温升高，蒸发量加大，土壤水分减少，降水量较小的地区干旱加剧，引起土地荒漠化。伴随气候变暖，降水变异的加剧，极端天气现象增加，强度加大，气象灾害频繁发生。
影响农业生产：全球变暖对农业的影响因植物种类和区域位置而异。研究显示，气候变暖使北半球温度带北移，温度升高使中、高纬度地区的作物生长季延长、冻害减少，农业种植面积扩大，作物布局与熟制发生变化;年均气温每增加1℃，北半球中、高纬度地区的作物带将在水平方向北移150-200千米，垂直方向上移150-200米。
在热带半干旱区，若降水量不变，温度升高将加大土壤中水分的蒸发，造成土壤水分缺失，作物产量下降，耕地面积也会减少。由于气温升高、水分亏缺，对中纬度地区”谷物带”带来不利影响，粮食生产能力降低。
气候异常变化将进一步加剧农业气象灾害的影响，病虫害发生的范围扩大，危害加重，还可能伴随可种植作物多样性的减少。
影响人类健康：极端天气增多容易导致人类心血管和呼吸系统疾病的发病率上升。气候变暖还将扩大可携带病菌生物的生存范围，从而使流行病传播范围扩大，增加人类和其他生物的患病风险。例如，气温升高导致携带病菌的蚊子生存范围扩大，蚊子在25℃以上活动显著增强，其体内的乙型脑炎病毒、登革热病毒在26-31℃时复制能力增加，传染力增强。
全球变暖给人类的生产和生活带来了多方面影响，且影响巨大，给粮食安全、水资源安全和减灾防灾等带来严峻的挑战。
活动：观察分析南极冰原变薄的影响
南极冰原(冰原是被大量冰雪覆盖的大面积陆地，主要分布于南极大陆和格陵兰岛上)可以分为幸西两个部分。西部冰原延伸至罗斯海和成德尔海，在那里形成冰架(冰架是在大陆边缘形成的大片海洋浮冰)。
冰川学家推测，只要罗斯海和成德尔海的水温上升几摄氏度，这些冰架底部的冰层就会融化，使它们变成浮冰。底部的冰层融化之后，形成这些冰架的西部南极冰原可能流动得更快。流速加快会引起冰川底部摩擦生热，并产生薄薄的融水，使冰山的滑行更加顺畅。
如果全球变暖触发这一过程，西部南极冰原可能迅速变薄，并在未来几个世纪内导致海平面大幅度上升。
南极西部冰原变薄会给人类带来什么影响?
阅读：气候变暖对中国农作物种植界限的影晌
气候变暖使我国农作物种植界限显著北移、高扩。20世纪90年代以来，东北地区气候变暖明显，水稻种植面积扩大，以前不能种植水稻的伊春、黑河等地区，如今也可以种植水稻。东北地区的水稻种植北界已达52°N左右的呼玛地区，较20世纪80年代初北移约4°。和20世纪50年代相比，20世纪90年代我国冬小麦种植北界已经从长城沿线推移到42.5°N一线，可种植最高海拔也由1800~1900米上升到2200米。
气候变暖也使我国玉米种植带显著向北和向高海拔移动。在黑龙江省，玉米种植北界已扩展至大兴安峰和伊春地区，向北推移了约4°。同时，玉米种植区域也向高海拔地区扩展。在西藏，20世纪80年代以后玉米种植高度由传统意义上的海拔1700~3200米扩展到3840米。
碳减排与国际合作
碳减排：碳减排主要是通过人类活动，防止大气中的二氧化碳浓度持续上升。碳减排的核心是减少温室气体排放、增加碳汇。促进低碳发展已成为人类的必然选择。低碳发展一方面要降低二氧化碳排放，另一方面要实现经济社会发展。低碳发展是在减排的同时提高效益或竞争力，促进经济社会发展的新型经济发展模式。它的基本特征是低能耗、低排放和低污染。
促进碳减排的主要手段有以下四个方面。
第一，理念更新、保护现有碳库。增强全社会应对气候变化的意识，尽快形成绿色低碳的生活方式和消费模式。
第二，政策指引。我国陆续出台了替代能源及低碳经济相关扶植政策，如建立碳市场。碳市场是依据《联合国气候变化框架公约》建立的，根据不同企业或国家允许的碳排放量与实际碳排放量的差值情况，若实际的碳排放量低于允许的碳排放量，那么可以将用不完的碳排放量卖给那些碳排放量超标的企业或国家，进行碳交易。建立碳市场应按照自愿、遵循客观规律、政府科学引导、统筹协调和循序渐进等五个原则。
第三，技术支持。采用化石能源的替代技术，主要包括清洁能源替代技术、可再生能源技术和新能源技术等;提高能源利用效率，通过降低能耗，减少温室气体排放;采取固碳措施，如植树造林、发展生态农业等增加碳库的储量。
第四，国际合作。碳减排不仅是一个国家的事，必须采取全球性行动。联合国在京都、哥本哈根和巴黎等地组织召开了气候变化会议，探讨减少碳排放的共同行动。
碳减排国际合作：面对全球变暖的威胁，联合国于1992年制定了《联合国气候变化框架公约》，并于1997年第三次缔约方大会达成了《京都议定书》，这标志着国际社会进入了实质性减排的阶段。这是人类发展史上首次提出的国际法律框架，用来限制人类活动对地球系统的碳循环和气候变化的干扰。减少碳排放成为缔约国社会经济发展和生产经营活动的重要目标之一。
2015年12月12日，巴黎气候变化大会通过关于应对全球气候变化的新协议一一《巴黎协定》，确定了与工业化前的水平比较，全球平均气温的升高幅度应控制在2℃之内的目标，并提出要为把升温控制在1.5℃之内的长远目标而努力。截至目前，世界众多国家签署了该协议。这是人类历史上应对气候变化的第三个里程碑式的国际法律文本，形成了2020年后的全球气候治理格局。
《巴黎协定》标志着碳减排国际合作进入了一个新阶段，它的重要性在于以下四个方面。
第一，奠定了世界各国广泛参与碳减排的基本格局。根据《巴黎协定》，所有缔约国承诺的减排行动，将纳入一个统一的有法律约束力的框架体系。
第二，《巴黎协定》确立了2020年后以”国家自主贡献”目标为主题的国际应对气候变化机制。这是”自下而上”的谈判模式，模式的转变对未来全球气候治理影响深远。
第三，《巴黎协定》标志着国际气候谈判将从宏观的机制谈判向具体的低碳行动和政策谈判转移。
第四，《巴黎协定》标志着多元治理将成为全球气候治理的新亮点，城市和企业在低碳发展进程中的表现突出。
从长远来看，碳减排符合各国的共同利益，这是建立国际合作的基础。国际合作通过公约及法律框架约束合作国家积极兑现碳减排的承诺，是碳减排行动的必然途径。
思考：联系生活实际，举出三种减少碳排放的措施。碳减排国际合作的重要性有哪些?
名词链接：固碳：增加除大气之外的碳库碳含量。
阅读
陆地生态系统的固碳能力
陆地生态系统的回碳能力主要依靠植物的光合作用，光合作用将大气中的二氧化碳转化为碳水化合物，并以有机碳的形式固定在植物体内或土嚷中。例如，2001年至2010年期间，我国陆地生态系统年均固碳2.01亿吨，相当于抵消了同期我国化石燃料碳排放量的14.1%。其中，森林生态系统是固碳主体，贡献了约80%的固碳量，而农田和灌丛生态系统分别贡献了12%和8%的固碳量，草地生态系统的碳收支基本处于平衡状态。
中国积极推动《巴黎协定》的达成
我国积极参与气候变化全球治理的相关谈判，率先提出了中国应对气候变化自主贡献方案，引导和推动了《巴黎协定》等重要成果丈件的达成。积极参与《联合国气候变化框架公约》外谈判磋商，调动发挥多渠道协同效应，进一步树立了我国负责任的大国形象。我国政府为小岛国、最不发达国家、非洲国家及其他发展中国家提供了实物和设备援助，帮助发展中国家建立低碳示范区，并在绿色融资、技术转让等方面与他们合作。
活动：分析探讨地热能的应用
地热能大部分是来自地球深处的热能。地热能是无污染的清洁能源。我国地热能直接利用已连续多年居世界首位。2019年，我国地热能供暖面积超过11亿平方米，地热能供暖实现替代约4450万吨标准煤。
2020年，我国地热能实现替代4800万吨标准煤，相对应减排二氧化碳1.21亿吨，对我国的碳减排具有重大意义。
与煤炭相比，地热能有什么优势?
推进地热能替代标准煤对于我国的碳减排有什么意义?
活动：参与落实中国的减排目标
我国把提高能效、降低二氧化碳排放强度、发展非化石能源和增加森林蓄积量作为约束性指标，促进发展方式的转变和产业结构、能源结构的调整，节能减排与应对气候变化工作取得了显著成效。2017年我国单位国内生产总值(GDP)二氧化碳排放比2005年下降了46%，相当于减少二氧化碳排放41亿吨，已经超过对外承诺的到2020年碳排放强皮下降40%-45%的上眼目标。
截至2019年底，我国已经提前超额完成2020年气候行动目标2020年，我国宣布国家自主贡献新目标举措:中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰佳，努力争取2060年前实现碳中和;到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化后能源占一次能源消费比重将达到25%左右，森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。
在日常生活中，有哪些措施可以减少二氧化碳的排放?
为提高我国森林蓄积量，我们可以做什么?试提出几条措施。
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探究
自2009年哥本哈根世界气候大会结束之后，“低碳”概念高频率地出现在我们的日常生活中。目前，有关专家将我们日常生活中的一些行为换算成碳排放量，具体如下：
1.计算一下，你的一天或者你家庭的一天大约排放了多少碳？
2.我们的日常行为为什么也会产生碳排放呢？议一议，碳排放会引起哪些环境问题？
一、碳循环
地球上的碳以不同的形式存在于生物群落和无机环境中。碳循环是指碳元素在大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间转移和交换的过程。
二氧化碳是大气中含碳的主要气体，也是碳参与全球物质循环的主要形式。在地球漫长的演化过程中，大气中的二氧化碳被陆地和海洋中的植物吸收，然后又通过生物或地质过程以及人类活动返回到大气中。如果不考虑火山爆发等突发因素的影响，大气中二氧化碳的浓度是相对稳定的。
活动：读图3-1，完成下列任务。
1.在自然地理环境中，碳主要有哪些存在形式？
2.在碳循环过程中，人类的影响主要体现在哪些环节？
3.根据煤炭、石油、天然气等化石燃料的形成过程，分析人类使用化石燃料对全球碳循环的影响。
二、碳排放与温室效应
工业革命以来，由于化石燃料的大量使用，加之人类活动方式的变化，岩石圈和陆地生态系统中的有机碳和无机碳被活化，重新参与到碳循环过程中，导致大气中二氧化碳等温室气体的浓度升高，大气的温室效应不断增强。
碳排放是对各种温室气体排放的总称。温室气体是大气保温气体的俗称，是指大气中能让太阳短波辐射透入，而阻止地面和低层大气长波辐射逸出的气体，主要有水汽（H2O）、二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）、氟利昂、甲烷（CH4）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）等30多种气体。这类气体在大气中增多，会促使地球气候增暖。不同温室气体对地球温室效应的贡献程度是不同的。在温室气体增温效应的总贡献中，二氧化碳占63%，甲烷占18%，氧化亚氮占6%，其他合占13%。为了统一度量温室效应的结果，我们规定二氧化碳当量为度量温室效应的基本单位。
思考：温室气体与其他气体有什么区别呢？
阅读
二氧化碳当量
一种气体的二氧化碳当量是通过其全球变暖潜能值来衡量的。该指数表示的是在100年的时间框架内，各种温室气体的温室效应对应相同效应的二氧化碳的质量。
例如，设定二氧化碳的全球变暖潜能值为1，则甲烷的全球变暖潜能值为25，意味着同样质量的甲烷的增温能力是二氧化碳的25倍。
活动
城市是世界人口、建筑、交通、工业、物流分布的集中地，是能源高消耗地区，也是研究温室气体排放的重点区域。目前，全球约有54%的人口居住在城市，消耗了世界约75%的能源，排放了80%左右的人为温室气体。
1.想一想，城市温室气体的排放主要来源有哪些？
2.议一议，城市温室气体的排放与城市热岛效应之间有什么样的关系？
三、碳排放对环境的影响
二氧化碳本身无色无味无毒，化学性质稳定，动植物新陈代谢可释放，也是绿色植物进行光合作用必需的原料。但二氧化碳属于温室气体，当空气中的二氧化碳浓度超过正常范围时，会导致气候变暖，由此引发一系列环境问题。
全球气候变暖对人类生产生活具有重大影响。一是导致热浪、干旱、洪涝、台风、暴雪等极端天气频繁发生，改变了水热时空分布，进而影响到人们的生产生活；二是引起冰川积雪加速融化，导致海平面上升，威胁到沿海低洼地带的安全；三是影响到森林、草原等生态系统的安全，一些物种难以适应新的生存环境，面临灭绝的危险；四是对国民经济造成影响，比如导致农作物减产，影响到工业生产、交通运输和旅游业；五是通过多种途径威胁到公众的身体健康。
活动
1.南极大陆冰盖厚达几百至几千米，是数百万年来低温条件下积雪被压实成冰的结果。从冰盖钻取的冰芯，包含了许多反映不同时代大气环境特征的信息。科学家利用南极冰盖中的冰芯样品，获得了二氧化碳浓度、气温、降水等气候史料。这一方法为研究几十万年来全球气候变化提供了重要依据。
（1）想一想，科学家是如何知道历史时期大气中二氧化碳浓度变化的？
（2）描述近80万年来大气中二氧化碳浓度变化与南极地区气温变化的关系。
（3）根据世界气象组织的报告，2015年全球二氧化碳平均浓度达到400ppm，而工业化前的二氧化碳浓度大约只有280ppm。结合实例，分析身边哪些活动会导致全球二氧化碳平均浓度的升高。
2.查阅有关资料，从自然、社会、经济等不同角度，分析全球气候变化对某一特定地区或某一生态系统的影响。
四、国际减排合作
为了缓解人类所面临的气候危机，二氧化碳的排放量必须减少。碳减排不仅仅是某一个或几个国家的事，而是必须采取全球性的行动才能实现。在可持续发展的框架下，世界各国遵循“共同但有区别的责任”原则，通过合作和对话，共同应对气候变化，是国际社会的基本共识。
“共同但有区别的责任”原则强调责任的共同性，即在地球生态系统整体性的前提下，各国都有减少碳排放的责任，但在承担责任的大小和方式等方面应该有所区别。1850年以来，全球碳排放总量的3/4来自发达国家，所以发达国家理应比发展中国家承担更多的减排责任，率先减少碳排放，并通过技术转让、资金援助、市场开放等形式，帮助发展中国家提高应对气候变化的能力。
阅读
联合国政府间气候变化专门委员会
1988年，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）由世界气象组织（WMO）和联合国环境署（UNEP）共同发起成立。该机构旨在整合世界各国关于全球气候变化的研究成果，评估全球气候变化的现状、可能产生的环境和社会经济影响，并提出相应的策略建议。该委员会陆续发布了五次《全球气候变化评估报告》。这些报告为世界各国制定应对气候变化的国家和地方政策提供了参考依据。
中国在国际减排合作中的作用
我国一直是全球应对气候变化事业的积极参与者，本着各尽所能、公平正义、共同发展的原则，主动承担国际义务，增进人类共同利益。
在2015年巴黎气候大会上，我国政府承诺将于2030年左右使二氧化碳排放量达到峰值，并争取尽早实现这一目标；到2030年，单位国内生产总值的二氧化碳排放量计划比2005年下降60%~65%；非化石能源占一次能源消费的比重达到20%左右；森林蓄积量比2005年增加45亿立方米。
2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和；倡导各国要树立创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，抓住新一轮科技革命和产业革命的历史性机遇，推动疫情后世界经济“绿色复苏”，汇聚起可持续发展的强大合力。
我国着力推动各国携手构建合作共赢、公平合理的气候变化治理机制，加强与发达国家开展节能减排领域的经济技术合作，同时，出资设立气候变化南南合作基金，通过项目合作、人员培训等方式，帮助发展中国家特别是最不发达国家、内陆发展中国家、小岛屿国家应对气候变化的挑战。
活动
1.从全球来看，碳减排主要表现为减少碳排放量和增加碳汇。碳汇是指利用植物光合作用吸收大气中的二氧化碳，并将其固定在植被和土壤中，从而减少温室气体在大气中浓度的过程。想一想，我们有哪些措施可以达到这个目的？
2.阅读下列材料，完成相关任务。碳排放交易就是把碳排放作为一种商品来进行买卖。通常，政府对能耗企业的排放历史进行调查，然后为该企业设定在未来某个时段内可以排放的配额。如果企业A在该时间区段的碳排放高于配额，则需要到市场上进行购买，或者通过技术改进减少碳排放；而排放低于配额的企业B，则可在市场上出让剩余配额，获得经济报酬，如图3-5所示。
（1）想一想，政府实施碳排放交易政策的目的是什么？
（2）在制定和实施碳排放交易政策中，我们应注意哪些可能存在的问题？
3.模拟联合国气候变化大会，开展一次班会活动。全球气候变化问题，是人类迄今为止面临的规模最大、范围最广、影响最深远的挑战之一。从长远来看，各国都希望避免气候变化对自然生态系统和社会经济运行产生的不利影响，并为此进行一系列的努力；但是，短期内较大幅度减少化石能源的使用，削减温室气体的排放，势必会在一定程度上制约本国经济的发展。这也正是各国在气候变化问题上产生矛盾和分歧的一个根本原因。
（1）确定参会代表：会议秘书长，中国、美国、欧盟、俄罗斯、印度、马尔代夫、沙特阿拉伯等国家和地区的代表。
（2）设定会议议题。
（3）制订会议流程：会议秘书长主持会议，各国代表发言，自由辩论等。
课前引入
百余年来，气象观测表明，全球气温波动上升，并呈现加速变暖的趋势。有人认为，全球气候已经进入最近1000年以来最为温暖的时期。
问题：结合图文资料，描述全球气温的变化特点，并推测20世纪60年代以来全球气温变化的可能原因。
一、自然界的碳循环与温室效应
碳是自然界中的一种重要元素，是地球上生命赖以存在的物质基础。科学研究表明，99.9%的碳贮藏于岩石圈和化石燃料中，只有很少一部分分布在大气、水和生物体中。碳元素不断地在大气圈、水圈、岩石圈以及生物圈之间进行转移和交换，构成了自然界的碳循环。
自然界的碳循环的大致过程是：大气中的二氧化碳被植物吸收，通过光合作用形成有机碳固定在生物体内，有些生物在地壳运动中被掩埋，经过漫长的时间形成化石燃料。生物的呼吸作用、化石燃料的燃烧以及人类活动等，都能使有机碳转化为二氧化碳，重新返回到大气中。在人类活动成为一个重要的扰动因素之前，自然界的碳循环相对稳定，并维持着动态平衡。
近地面大气中的二氧化碳和水汽等吸收地面长波辐射，并通过大气逆辐射将热量返还给地面。人们把大气的这种保温作用称为温室效应。大气中二氧化碳等温室气体所产生的温室效应维持着地球表面的温度，人类活动引起的温室气体含量的变化会影响地球的温室效应，导致地球表面温度等发生相应的变化。
活动：如果化石燃料被人类大量开采利用，对碳循环会产生怎样的影响？对地球表面温度又会产生怎样的影响？
知识窗：碳的生物循环
碳的生物循环是指碳在动植物及环境之间的流动过程。大气中的二氧化碳被植物吸收后，通过光合作用转变成有机物质，然后通过生物呼吸作用和细菌分解作用又从有机物质转换为二氧化碳进入大气。大气中的二氧化碳这样循环一个周期约需20年。
一部分动植物残体被沉积物所掩埋而转化为富含有机质的沉积物。这些沉积物经过漫长的地质年代，在高温和高压作用下转变成化石燃料——煤、石油和天然气等。当化石燃料在风化过程中或作为燃料燃烧时，所含的碳氧化成为二氧化碳排入大气。
二、碳排放对环境的影响
工业革命以来，人口和经济规模的增长消耗了大量的能源，这些能源主要是贮藏在地球表层的煤、石油、天然气等化石燃料，它们通过燃烧释放热能，并向大气中排放二氧化碳，使得大气中的二氧化碳含量逐年增加。
在城市化、工业化进程中，人类对森林、草原等的大规模破坏，导致植物对大气中二氧化碳的吸收和贮存减少；同时，由于地表水域逐渐减少，二氧化碳的吸收、溶解条件受到干扰。
这些人为因素都使得大气中二氧化碳的含量增加，破坏了自然界中原有的碳循环和碳平衡，增强了大气的温室效应，加剧了全球气候变暖，深刻地影响着全球的环境安全。
活动：搜集资料，举例说明碳排放对环境的影响。
知识窗：全球气候变暖的影响
生态系统的承受能力是有限的，全球气候变暖对许多地区的生态系统产生了严重的、不可逆转的破坏。随着全球气候变暖趋势的加剧，遭受破坏的生态系统数量将有所增加，空间范围也将有所扩大。
全球气候变暖会加剧两极地区及陆地上的高山冰雪消融；促使海水温度升高，体积膨胀。从而导致区域和全球的海平面上升，一些沿海地区面临被淹没的危险。
受全球气候变暖的影响，高温、干旱、强降水等极端天气频发，气象灾害加剧。同时，热带、亚热带地区极端炎热天气出现的频率增加，从而加快或者扰乱人体的新陈代谢；还会改变某些疾病传染媒介的活动范围，改变病原菌的滋生环境，威胁人类健康。
三、碳减排中的国际合作
碳排放导致的环境问题往往具有全球性，因此，减少大气中的二氧化碳含量，进行碳减排，解决气候危机，亟需国际社会携手努力、合作应对。到目前为止，国际社会已经通过了《联合国气候变化框架公约》，并相继签署了一系列协议，共同探讨碳减排中的国际合作与行动。
共同但有区别的责任
应对气候变化是全球共同的责任，但各国由于历史责任和现实能力不同，在具体担负的责任上应有所区别。
大气中人为增加的二氧化碳主要是由发达国家的工业化产生的，广大发展中国家在很大程度上是受害者。到目前为止，发达国家人均碳排放量仍是世界上最多的。此外，发达国家还通过产业转移的方式进行碳转移，这将进一步加重发展中国家的环境污染和碳减排负担。因此，发达国家有义务在碳减排国际合作中承担更多的责任。
发展中国家人口数量大、贫困人口多，综合国力普遍较弱，未来较长一段时期内都将处于经济社会发展期，碳排放总量增长趋势在短期内难以逆转。因此，发展中国家应妥善处理经济发展和碳排放的关系，不能为了发展而牺牲环境，也不能因为碳减排而延续贫困、制约发展。
国际合作中的碳交易
为了平衡各国利益，鼓励减少二氧化碳排放，《京都议定书》把二氧化碳排放权确定为一种商品，并在国家或地区间建立起二氧化碳排放权的“交易机制”，简称碳交易。为体现公平性原则，《京都议定书》对已经签署协议的发达国家的碳减排额有定量的强制要求，对发展中国家则没有。发达国家为了在规定时间内完成碳减排指标，可以通过技术援助等措施帮助发展中国家实现碳减排，也可通过购买发展中国家的碳减排额抵消自身的碳减排指标。
碳减排中的中国贡献
应对全球气候变化需要不同国家对碳减排目标作出承诺并切实履行。中国作为负责任的发展中大国，一直在积极主动发展低碳经济，减缓温室气体排放，勇于担负应对气候变化的国际义务。
●中国的承诺：2015年，我国政府向联合国气候变化框架公约秘书处提交了应对气候变化国家自主贡献文件《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献》，承诺中国二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取尽早实现，2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右，森林蓄积量比2005年增加45亿立方米左右。这一承诺充分体现了大国的担当与自信。
●中国的合作：我国积极参与全球环境治理，推进气候变化、清洁能源、生态保护、低碳智慧型城市建设等领域的国际合作，为构建公平合理、合作共赢的全球气候治理体系作出重大贡献。例如，我国认真落实气候变化领域南南合作政策承诺，设立了中国气候变化南南合作基金。
●中国的行动：为实现碳减排承诺，我国积极推进绿色发展，构建低碳经济体系。通过科技创新和体制机制创新以及严格的环保巡查制度，转变经济结构，淘汰落后产能；调整能源结构，推广风能、太阳能、核能等非化石能源生产，鼓励绿色消费，倡导绿色出行；对碳排放交易市场试点经验加以推广，启动全国统一的碳排放权交易体系；开征环境保护税，2018年1月1日起实施的《中华人民共和国环境保护税法》以污染物排放量为计税依据，并对降低排污浓度的企业给予减税优惠。
●中国的成就：我国碳排放强度呈现逐年下降的趋势。据《低碳经济指数》年度报告显示，中国2015年碳排放强度下降率为6.8%，位居榜首；2016年碳排放强度下降率为6.6%，位居第二；2017年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降了46%。
知识窗
应对全球气候变化
国际公约《联合国气候变化框架公约》：1992年6月4日，联合国环境与发展大会在巴西里约热内卢举行，会议通过了《联合国气候变化框架公约》。它是世界上第一个为全面控制温室气体排放制定的国际公约，在碳减排义务方面提出了“共同但有区别的责任”原则。
《京都议定书》：1997年12月11日，《联合国气候变化框架公约》第三次缔约方大会在日本京都召开，会议通过了《公约》第一个附加协议《京都议定书》。它是国际上第一个具有法律约束力的碳减排文件。《京都议定书》确定了工业化国家在2008—2012年的碳减排指标，同时确立了“排放贸易”等实现碳减排的灵活机制。《巴黎协定》：2015年12月，联合国气候变化大会在法国巴黎召开，近200个缔约方达成了《巴黎协定》。它是继《京都议定书》后第二份有法律约束力的气候协议，为2020年后全球应对气候变化行动作出安排。中国在气候谈判中扮演了领导者的角色，为巴黎大会的成功召开做出了历史性贡献。
中国启动国家碳排放权交易市场建设方案
我国从2011年起在北京、上海、广东、深圳、天津、重庆、湖北等七个省市开展碳排放权交易试点，截至2017年底，这些市场累计碳交易成交量突破2亿吨，交易金额超过47亿元。
2017年12月19日，我国启动国家碳排放权交易市场建设方案，涉及全国约1700家发电行业企业，碳排放总量达30多亿吨，此后碳交易将逐步涵盖石化、化工、建材、钢铁、造纸、热力、供暖等重点碳排放行业。启动全国碳排放交易方案，建设国家碳排放权交易市场，是利用市场机制控制和减少温室气体排放、推动绿色低碳发展的一项重大创新实践。不仅关乎我国绿色发展，更是我国应对气候变化、开展节能减排、履约国际协议的重要举措。
活动：广西隆林“卖碳记”
碳汇是指通过植树造林、森林管理、植被恢复等措施，利用植物光合作用吸收大气中的二氧化碳，并将其固定在植被和土壤中，以减少大气中温室气体浓度的过程、活动或机制。
2008年，广西隆林县林业开发有限公司利用世界银行贷款，在荒芜多年的山岭上，种植了2.5万亩马尾松、酸枣、杉木和桦木等林木。2011年，该公司获得全球生物碳基金18.9万元的碳汇款，到2014年该公司累计获碳汇款92万元。碳汇林不仅有可观的碳汇收入，几十年后成材林的经济效益会更可观。
1.广西隆林县林业开发有限公司是如何“卖碳”的？
2.该公司在荒芜的山岭上植树造林可以获得哪些效益？
活动
1.对于碳减排中的国际责任，发达国家与发展中国家之间存在着很大分歧。发展中国家认为，发达国家对全球气候变化负有历史和现实责任，且碳减排能力较强，因此发达国家应该率先碳减排，并向发展中国家提供资金和技术援助；发达国家则认为，承担大部分的碳减排成本有损其经济利益，且发展中国家的碳排放量也比较多，因此也应该承担碳减排义务。
请策划一次模拟联合国会议活动，并以“碳减排中的国际责任”为主题进行分角色讨论。
2.减少碳排放，既需要加强国际间的合作，又需要国内不同社会群体之间的共同努力。尝试组织一次角色扮演活动，分别从不同角度阐述减少碳排放应采取的具体措施。
