美國氣候變化技術(shù)計劃(CCTP)新戰(zhàn)略規(guī)劃介紹

1、精品文檔美國氣候變化技術(shù)計劃（CCTP新戰(zhàn)略規(guī)劃介紹安培浚 高峰 侯春梅中國科學(xué)院國家科學(xué)圖書館蘭州分館（中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)信息中心）摘要： 美國氣候變化技術(shù)計劃（ CCTP） 于2006 年9 月公布了新的氣候變化技術(shù)計劃戰(zhàn)略規(guī)劃，新規(guī)劃將通過捕集、減少或者儲存的方式來控制溫室氣體的排放量。氣候變化技術(shù)計劃是美國總統(tǒng)布什于 2002 年提出的氣候變化戰(zhàn)略的一個技術(shù)部分， 包 括通過自愿、激勵和強制合作來提高氣候變化科學(xué)水平；通過大力開展清潔能源技 術(shù)以及提升國際合作的形式來減緩溫室氣體排放量的增長。該計劃中包含的技術(shù)有氫能源、生物提煉、清潔煤、碳儲存、核分裂和聚變能等，這些技術(shù)以最基礎(chǔ)的

2、方 式轉(zhuǎn)化為（國民）經(jīng)濟價值，不僅能夠改善氣候變化，而且可以保證能源安全、空 氣污染以及其他緊迫需求。 該提議的 “范圍和規(guī)?！?都是史無前例的， 它以100年為規(guī)劃周期，從全球的角度，通過多邊研究合作與全民參與的形式，規(guī)劃了氣候變化 的研究遠(yuǎn)景。1 引言2002 年2 月布什總統(tǒng)宣布建立新的美國氣候變化科學(xué)辦公室，其任務(wù)是協(xié)調(diào)和指導(dǎo)美國在氣候變化問題上的國內(nèi)、 國際活動， 成立氣候變化科技綜合委員會 （委 員會由商務(wù)部、 能源部等 14 個政府部門、 機構(gòu)的人員組成） ， 其主要職能是向總統(tǒng) 提供氣象科學(xué)和技術(shù)的建議；討論各部門項目的資助；協(xié)調(diào)應(yīng)對氣候變化的預(yù)算；審查氣候變化的有關(guān)建議等；實

3、施氣候變化科學(xué)計劃（ CCSP及其CCSP戰(zhàn)略藍(lán)圖、 氣候變化技術(shù)計劃（CCTP ,還將確定國家氣彳g變化技術(shù)計劃（NCCT）。氣候變化科學(xué)計劃（CCSP由原來支持長期研究項目的全球變化研究計劃 （GCRP和支持短期研究項目的氣候變化研究計劃（CCRI于2002年合并而成。它旨在豐富關(guān)于氣候多樣性和氣候變化方面的知識， 并應(yīng)用這些知識解決實際問題。CCSP由三部分組成，第一部分為氣候變化倡議。主要研究內(nèi)容是氣候變化關(guān) 鍵不確定性的專項研究、氣候觀測與監(jiān)視及數(shù)據(jù)管理、決策支持；第二部分是美國全球變化研究計劃。主要包括氣候變率和變化、水循環(huán)、土地利用 / 土地覆蓋變化、 碳循環(huán)、自然和人為生態(tài)系統(tǒng)

4、、人對環(huán)境變化的貢獻與響應(yīng)、模擬與觀測及信息系統(tǒng)的挑戰(zhàn)、新技術(shù)在減排溫室氣體方面的應(yīng)用等；第三部分是交流、合作與管理。包括有關(guān)制度和公眾宣傳、國際計劃與合作、計劃管理和評估。氣候變化技術(shù)計劃（CCTP于2001年開始實施，主要進行應(yīng)對氣候變化的有 關(guān)技術(shù)研究，重點研究對長期減排溫室氣體有效的清潔能源技術(shù)和碳吸收技術(shù)。CCTP支持有關(guān)減少由可再生能源、化石能源及核能排放的溫室氣體并改進碳 吸收效率的研究、開發(fā)、規(guī)劃以及非官方計劃。CCTP戰(zhàn)略計劃和綜合協(xié)調(diào)的六個戰(zhàn) 略目標(biāo)分別是：降低能源消費和基礎(chǔ)設(shè)施中的排放；降低能源供應(yīng)中的排放；捕集 和儲存二氧化碳；減少非二氧化碳溫室氣體的排放；提高溫室氣體

5、排放檢測與監(jiān)控的能力；支持對技術(shù)開發(fā)具有重要意義的基礎(chǔ)科學(xué)。CCTP將利用若干核心路徑激勵 各方的參與并確保這一重要領(lǐng)域的進程以便努力達成上述目標(biāo)，這些路徑包括幫助在研活動的協(xié)調(diào)與優(yōu)選、為合作和國際協(xié)作創(chuàng)造新的機會、提供支持政策建議等。2 遠(yuǎn)景、任務(wù)、目標(biāo)和方法2.1 遠(yuǎn)景和任務(wù)CCT百合作伙伴尋求能夠在全球范圍內(nèi)提供豐富、干凈、安全、經(jīng)濟的能源以及推動經(jīng)濟增長需求的服務(wù)，同時使溫室氣體的排放達到實質(zhì)性減少。隨著技術(shù)的發(fā)展，CCTP遠(yuǎn)景是激發(fā)政府內(nèi)外和國際間更大的興趣，希望通過全球努力來發(fā)展先進技術(shù)，并使其商業(yè)化。CCTP將激勵和加強美國的科學(xué)和技術(shù)企業(yè)，通過改進同等和優(yōu)先跨部門的聯(lián) 邦氣候變

6、化技術(shù)研究，進行科學(xué)規(guī)劃和投資。CCTP將給決策者提供支持，以便他們 能夠處理問題， 做出決策； 權(quán)衡相關(guān)科學(xué)和技術(shù)上的優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域， 提出戰(zhàn)略方向； 通過跨部門計劃，進行技術(shù)評估和其他分析。2.2 戰(zhàn)略目標(biāo)CCTP的六個戰(zhàn)略目標(biāo)如下：1減少能源終端用戶和基礎(chǔ)設(shè)施的排放；2減少能源供應(yīng)的排放；3捕集和儲存二氧化碳；4減少非二氧化碳溫室氣體的排放；5提高溫室氣體的測量和監(jiān)測能力；6支持基礎(chǔ)科學(xué)研究，推動技術(shù)發(fā)展。2.3 核心方法與總統(tǒng)確定的原則相一致，CCT聘使用七個核心方法推動其他機構(gòu)和人員的參 與，確保實現(xiàn)CCTP 的戰(zhàn)略目標(biāo)：1加強氣候變化技術(shù)研究與發(fā)展；2加強基礎(chǔ)研究；3增加合作機會；4

7、加強與國際組織合作；5支持尖端技術(shù)論證；6確保未來技術(shù)勞動力需求；7提供研究技術(shù)的支撐政策。3 長期氣候變化技術(shù)假設(shè)的綜合評估CCTPI過進行一系列的科學(xué)活動，幫助形成實現(xiàn)其遠(yuǎn)景、任務(wù)和戰(zhàn)略目標(biāo)的科 學(xué)計劃。這個計劃需要長期計劃作背景，使用各種模型和其他決策支持工具分析信息源；利用技術(shù)進步實現(xiàn)CCT的戰(zhàn)略目標(biāo)。溫室氣體（GHG減排技術(shù)要求的評估非常 復(fù)雜，必須考慮很多不確定因素。因此，他們必須包括對未來的一系列假設(shè)。該技術(shù)戰(zhàn)略旨在影響21世紀(jì)全球溫室氣體排放。這需要考慮人口變化、 區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展變率、不同地區(qū)技術(shù)需求和利益以及自然資源的可利用性。此外，溫室氣體 減排的長期費用也將部分地依賴于未來

8、技術(shù)創(chuàng)新。很多未知因素，也會在將來促進 或阻礙各種技術(shù)的使用。最終，氣候科學(xué)固有的不確定性和人為的價值評判，將使 地球大氣溫室氣體含量保持在聯(lián)合國氣候變化框架公約中規(guī)定的水平，變得非常困 難。在不確定情況下，運用各種模型作系列假設(shè)分析，是一個對未來規(guī)劃非常有幫助價值的手段。系列假設(shè)分析也能探究實現(xiàn)溫室氣體不同減排水平的各種途徑。 分析結(jié)果可以提供影響潛在減排的因素和不同假設(shè)下的經(jīng)濟效益，以及更好地理解可能影響市場運作的因素。許多研究在一系列關(guān)于人口變化率、經(jīng)濟增長、技術(shù)變化以及先進技術(shù)在緩減溫室氣體排放中潛在作用的假設(shè)下，探討了溫室氣體長期排放的趨勢。盡管21世紀(jì)溫室氣體排放增長速度具有不確定

9、性，且依賴于若干變量，但系列情景假設(shè)都表明，如果不對溫室氣體排放加以限制，到21世紀(jì)末排放的溫室氣體將顯著增加。未來科學(xué)研究要做的事情， 是加強預(yù)防人類活動對氣候系統(tǒng)造成危害性影響所要求減排的溫室氣體數(shù)量和時間的理解。進行氣候變化技術(shù)計劃的系列情景分析表明，在21世紀(jì)實現(xiàn)最終穩(wěn)定的目標(biāo)，中等程度估計的全球累積減排將在3001,000GtC-eq. 。運用不同的假設(shè)分析，可能導(dǎo)致不同的減排量，但多數(shù)分析給出的100年累積減排量級是相似的。情景分析表明技術(shù)改進的商業(yè)準(zhǔn)備時間， 在研究與發(fā)展計劃中需要特別考慮， 尤其在有較高溫室氣體排放約束假設(shè)下的研究與發(fā)展計劃。4 減少能源終端用戶和基礎(chǔ)設(shè)施的排放

10、技術(shù)改進在解決和促進溫室氣體減排的潛力， 主要來自能源終端用戶和基礎(chǔ)設(shè)施。全球經(jīng)濟終端用戶部門，主要包括工業(yè)、住宅、商業(yè)大樓和交通運輸，通過保護性措施、提高能源利用效率的技術(shù)改進、向低耗能和低溫室氣體排放方向轉(zhuǎn)變的經(jīng)濟活動，實現(xiàn)減排。在19712002年間，全球能源產(chǎn)出（根據(jù)單位能源的經(jīng)濟產(chǎn)出粗略估算），平均每年增加0.9 。 更多的高效能源利用過程和舊工藝的替代、 高效率資金周轉(zhuǎn)都是這一增長的重要貢獻者。單個國家，尤其是工業(yè)化國家能源產(chǎn)出增加的另外一個原因，就是在過去幾十年里經(jīng)濟活動已經(jīng)轉(zhuǎn)向低能耗的產(chǎn)品和服務(wù)。在已發(fā)布的 21世紀(jì)二氧化碳排放情景中， 受人口和經(jīng)濟增長驅(qū)動， 能源服務(wù)的需求將

11、增加， 最終導(dǎo)致二氧化碳排放增加。 幾乎所有探究未來減排的幾個重大途徑，都顯示終端能耗的減少在實現(xiàn)減排目標(biāo)中具有重要作用。在美國，最大的終端二氧化碳排放源如下：建筑業(yè)中電和燃料的使用；交通運輸燃料；工業(yè)上電與燃料的使用；與燃燒不相關(guān)的若干工業(yè)生產(chǎn)過程。5 減少能源供應(yīng)的排放減少能源供應(yīng)的排放是氣候變化技術(shù)計劃技術(shù)戰(zhàn)略的一個重要部分。 這樣做的一部分原因是預(yù)測到 2100年全球能源需求將有顯著增加；另一部分原因是因為滿足這一需求將要建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，對未來溫室氣體排放產(chǎn)生久遠(yuǎn)的影響。一些預(yù)測顯示， 在21世紀(jì)中期受多種因素所影響的能源需求將增加，即使在能源利用效率假定隨時間穩(wěn)步提高的前提下。全球電

12、需求預(yù)測會比燃料的直接使用增長更快，滿足這一需求需要許多基礎(chǔ)設(shè)施，包括舊設(shè)備的淘汰更換、研發(fā)新技術(shù)或利用改進的技術(shù)去減少或緩減排放源。在已發(fā)布的到2100年二氧化碳排放情景中，增加的能源需求將導(dǎo)致二氧化碳排放增加。幾乎所有探究未來減排的幾個重大途徑，都顯示各種低排放或近零排放的能源供應(yīng)，在實現(xiàn)減排目標(biāo)中具有舉足輕重的作用。今天，一系列使用化石燃料、核能、水力發(fā)電和相對?。ǖ焖僭鲩L）的可再生能源的技術(shù)，提供了全球電力需求。全球交通運輸?shù)闹饕枨笫鞘彤a(chǎn)品。能夠顯著減少能源供應(yīng)中二氧化碳排放高級技術(shù)的開發(fā)， 是整個氣候變化技術(shù)戰(zhàn)略的主要部分。其主要任務(wù)是實現(xiàn)低排放或近零排放的能源供應(yīng)技術(shù)，新技術(shù)

13、的開發(fā)被聯(lián)邦研究與發(fā)展的投資計劃所推進。一些先進的能源供應(yīng)技術(shù)建立在現(xiàn)有的能源基礎(chǔ)設(shè)施之上， 目前仍以煤和其他化石燃料為主。 主要圍繞以下五個能源領(lǐng)域方面的減少達到減排目的 : 低排放、 化石 燃料和電力；作為能源載體的氫；可再生能源和燃料；核分裂；聚變能。6 捕集和儲存二氧化碳二氧化碳捕集、 儲存和吸收技術(shù)以及管理方法的改進， 能大大減少二氧化碳的排放，有助于減緩大氣二氧化碳濃度的增加。研究發(fā)現(xiàn)， 能源供應(yīng)技術(shù)聯(lián)同碳的捕集與儲存， 能夠大大地促進未來近零或極低排放的能源供應(yīng)。聯(lián)合其他能從大氣中捕集二氧化碳的隔離技術(shù)，減少、避免或隔離全球碳排放，根據(jù)情景假設(shè)，到 21世紀(jì)中期，全球碳排放量將減

14、少到 300 GtC 。與碳循環(huán)管理有關(guān)的研究與發(fā)展的三個主要關(guān)注領(lǐng)域：（ 1）來自大點源排放出的二氧化碳的捕集， 如火力發(fā)電站、 煉油廠以及地質(zhì)構(gòu)造儲藏庫有關(guān)的工業(yè)過程；（ 2）通過陸地生物系統(tǒng)增加碳的吸收與儲存；（ 3）提高對海洋儲碳潛力和吸收方法的理解。碳的捕集、 儲存以及吸收技術(shù)已經(jīng)成為氣候變化技術(shù)計劃下優(yōu)先關(guān)注的研發(fā)焦點，因為它們能減少來自點源以及來自大氣的二氧化碳排放，使煤和其他化石燃料在未來可以繼續(xù)使用。近期的研發(fā)任務(wù)，包括優(yōu)化碳的吸收與管理技術(shù)、陸地系統(tǒng)的實驗，以及加速捕集二氧化碳與進行地質(zhì)儲存，提高石油利用的技術(shù)開發(fā)。長期的研發(fā)任務(wù)， 包括未來其他類型的地質(zhì)儲藏和陸地吸收方案

15、的開發(fā)， 以及進一步理解海洋在碳儲存中所起的作用與利用海洋來吸收碳的潛在后果。7 減少非二氧化碳溫室氣體的排放盡管在溫室氣體穩(wěn)定含量和先進技術(shù)的本質(zhì)上都存在不確定性， 但減少非二氧化碳溫室氣體排放先進技術(shù)的長期潛力和在減少排放和達到減排目標(biāo)所減少的費用兩個方面估計都是非常大的。非二氧化碳溫室氣體排放源主要包括： 能源和廢棄物甲烷的釋放； 農(nóng)業(yè)甲烷和氧化氮的排放；全球變暖引起的潛在氣體排放；來自工業(yè)和燃燒源氧化氮的排放；對流層臭氧前驅(qū)物與碳黑的排放。21世紀(jì)中期，在許多情景假設(shè)中，溫室氣體排放被限制到某一水平，溫室氣體含量能夠達到標(biāo)準(zhǔn)。以最小費用減少非二氧化碳溫室氣體排放的先進技術(shù)，可以減少或避

16、免大約 150 Gt 碳的排放， 相當(dāng)于過去100年間的水平。這幾乎達到所有減排、捕集、儲存溫室氣體的 25。同樣，實現(xiàn)這個減排標(biāo)準(zhǔn)的費用可以減少近1/3 。8 提高溫室氣體的測量和監(jiān)測能力溫室氣體排放源是復(fù)雜多變的。 完成技術(shù)效率和持續(xù)性評估， 提高未來測量與監(jiān)測系統(tǒng)能力是必要的。測量與監(jiān)測系統(tǒng)包含系列溫室氣體傳感器、儀器、測量平臺、監(jiān)測和存儲系統(tǒng)以及包括數(shù)據(jù)庫、模型方法的輔助工具。這些系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用能夠提供準(zhǔn)確的溫室氣體排放特征， 能夠改進技術(shù)， 增 進理解、指導(dǎo)未來研究、減少費用和改進效率。近期的研發(fā)任務(wù)，包括但不局限于：（ 1）使運輸測量與監(jiān)測傳感器進入能隨車攜帶的診斷與控制系統(tǒng)；

17、（ 2） 通過開展示范項目， 發(fā)展地質(zhì)儲存測量和監(jiān)測技術(shù)；（ 3） 開發(fā)當(dāng)前和計劃的地球觀測系統(tǒng)衛(wèi)星測量大氣濃度和溫室氣體分布廓線的觀測和測量技術(shù)；（4）承擔(dān)設(shè)計和部署國家多層監(jiān)測系統(tǒng)的基本組成，使測量、監(jiān)測、檢驗系統(tǒng)最優(yōu)化； （ 5）運用探測儀器、生物、化學(xué)標(biāo)記（同位素或熒光之一）和監(jiān)測海洋化學(xué)變化的全球海洋傳感器；（6）在氣候變化背景下，維持定位觀測系統(tǒng)，探測碳循環(huán)的局地動態(tài)特征； （ 7） 維持定位觀測系統(tǒng)， 監(jiān)測二氧化碳吸收活動的效率和穩(wěn)定性。9 支持基礎(chǔ)科學(xué)研究，推動技術(shù)發(fā)展鼓勵和支持經(jīng)濟增長、 同時減少溫室氣體排放， 要求開發(fā)一系列新的先進技術(shù)，這將依賴于基礎(chǔ)科學(xué)的研究。基礎(chǔ)科學(xué)研

18、究能夠揭示新的特性和現(xiàn)象，能夠提高對技術(shù)障礙的理解，能夠提供創(chuàng)新性的解決途徑。基礎(chǔ)科學(xué)研究能夠在理解生物功能與特性、超微材料現(xiàn)象與結(jié)構(gòu)和改進計算體系的應(yīng)用與方法方面的突破，以及在等離子體和環(huán)境科學(xué)方面與多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域前沿方面的研究進展。氣候變化技術(shù)計劃的核心方法之一， 是加強在聯(lián)邦實驗室、 大學(xué)和其他研究機構(gòu)里的基礎(chǔ)科學(xué)研究?？紤]基礎(chǔ)科學(xué)研究和相關(guān)組織科學(xué)計劃在提高氣候變化技術(shù)發(fā)展中的作用，CCT雁備從下面四個方面展開研究：基本研究、戰(zhàn)略研究、探索性研究和集成規(guī)劃。10 總結(jié)氣候變化技術(shù)研究是一個復(fù)雜的、 長期的任務(wù)。 美國的氣候變化研究就是為了支持聯(lián)合國氣候變化框架公約，其最終目標(biāo)是讓地球大氣中溫室氣體含量保持在一個特定水平上，使人類活動不會對氣候系統(tǒng)造成危險