王雪成:未来低碳交通图景或许长这样

文/本刊记者 汪玚

气候变化形势日益严峻,对全球的可持续发展将产生更多的影响。为应对全球气候变化挑战,中国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。作为中国减污降碳的重点领域,交通运输行业面临着重大挑战。

或许我们无法准确勾勒未来的样子,但至少我们知道,未来交通正步入一条低碳之路。

交通运输部科学研究院交通发展研究中心青年首席研究员王雪成通过三个议题,在“可持续交通”主题创客营科学家讲座中向“一带一路”沿线国家的师生们描绘未来低碳交通图景。

我们为什么要关注气候变化?气候变化带来了哪些影响?为什么我们要关注交通低碳发展?长期研究绿色交通发展、交通运输领域碳排放模型构建的王雪成以三个问题,由浅入深地讲述了气候与交通低碳发展的关系。

1990年—2020年,与工业化前水平相比,全球平均温度变化幅度(资料来源:联合国政府间气候变化专门委员会)

我们为什么要关注气候变化?

人类活动燃烧化石燃料造成大量温室气体(如二氧化碳、甲烷等,其中二氧化碳所占比例最大)排放,加剧温室效应,影响气候变化。

在过去100年里,地球正在经历以全球变暖为特征的重大演变。过去10年(2010年-2019年)是有记录以来最热的10年。

事实上,在19 世纪中叶之前,世界自然缓慢冷却了至少1000年。降温速度非常微妙,每1千年只有0.1℃左右。而自19 世纪中叶以来,全球变暖已攀升至大约1℃,这表明过去十年(2010-2019年)的全球平均气温比当前冰河后时期的任何时候都要高。“大家或许都感觉到了,今年的夏天比去年热多了。”

气候变化带来了哪些影响?

人类活动对地球环境带来的改变,最终又降临到了我们自己身上。如飓风来袭、森林退化、冰川融化等。

“温室气体造成的影响、引发的问题,远比我们想象的更加深远多样。”王雪成表示,“这些不寻常的气候变化,正越发频繁地出现在我们的生活中,成为当今影响最深远的全球环境问题之一”——这也正是我们关注气候变化的原因。

世界气象组织(WMO)在《2021年全球气候状况》报告中指出,2021年全球温室气体浓度、平均海平面高度、海洋热量、海洋酸化四项关键指标均获新高,全球气候变暖将对生态系统和粮食安全等造成难以估量的影响。

从全球平均气温和海温上升、积雪和冰川大规模融化、全球平均海平面上升的观测事实可以看出,地球气候系统的变暖趋势是明显的。

据王雪成介绍:研究显示,全球海平面较19 世纪上升了约0.2 米。100年后,科学家们预计它将至少再增加0.3米,甚至可能高达2 米。

据英国《每日邮报》报道称,2018年,全球碳排放量已经达到最高水平,研究人员警告地球的“临界点”可能正在逼近。但一项新的研究发现,如果以目前的速度继续排放,地球的植被和土地将可能无法跟上温室气体的增大速度——一旦植物和土壤达到它们可以处理的最大碳吸收量,变暖可能会迅速加速。

据科学家估计,如果我们继续以目前的速度燃烧化石燃料,到本世纪末地球的温度可能会升高3 ~4℃。在那时北极将在夏季无冰,数亿人将遭受粮食短缺和极端干旱之苦,大量物种将面临灭绝,一些地区将变得无法居住。

“想象一下,如果今年是最冷的一年,从现在开始的每一年都比过去更热,我想这应该不是我们想要生活的世界。而这就是气候变化带来的可怕后果。”

各国交通运输碳排放情况【数据来源:世界银行数据库运输二氧化碳排放量(占总燃料燃烧的百分比)】

为什么我们要关注交通低碳发展?

如果要改变上述预测中可能出现的可怕未来,控制全球气温和海温上升势在必行且形势严峻。而若要控制气温上升,对温室气体排放、碳排放的控制首当其冲。

交通运输行业能源消耗大,温室气体排放量不容小觑。

由于各国的城市化和工业化阶段不同,从排放清单来看,发达国家的城市碳排放主要是来自于交通领域,快速增长的发展中国家碳排放则主要来自于工业领域。交通运输是中国温室气体排放增长最快的领域之一,据相关研究测算,2019年交通运输排放约占全社会二氧化碳排放总量的11%左右。

据王雪成介绍,世界平均交通产生了大约24%的全球碳排放量,这意味着交通是世界上最重要的碳排放源。

交通运输部门对石油高度依赖,2019年交通运输部门的石油消费量约占全球的70%,其中,仅公路运输就占到了50%以上,而碳排放与人类燃烧化石密不可分。

王雪成给师生们算了一笔账。各个交通运输工具大约产生的碳排放,和如果以树木光合作用来吸收这些产生的二氧化碳所需要的树木量,来揭示交通运输行业与全球碳排放间的关系。

以一辆1.6 排量的车为例,它每分钟油耗大约0.1 升,汽油密度是0.74,0.1 升也就是0.074 千克,汽油的主要成分是辛烷,含碳84%左右,0.074 千克汽油里含碳0.062 千克,可产生二氧化碳0.145 千克——也就是每分钟制造145 克二氧化碳。

这样一辆汽车,一年平均下来约排放3.2 吨二氧化碳。按照每棵树进行光合作用可吸收18.3 千克来计算,需要177 棵树才能完全吸收掉这一辆汽车一年产生的排放。然而,截至2022年,全球约有15 亿汽车……

同理计算,一艘轮船一年约排放300 吨二氧化碳,这大约相当于100 辆汽车的排放量,至少需要1.6 万棵树才可吸收。全球约有83 万艘船只;
一架飞机的年二氧化碳排放量约为1100 吨,约相当于330 辆汽车的排放量。全球共有约3 万架飞机……“这就是为什么交通运输部门会产生如此巨大的碳排放。”

实际上,随着人口不断增多、基础建设日益完善与经济发展,交通运输行业不断增长,伴随着行业发展,这些交通运输工具的数量还可能迅速增长。

在《博鳌亚洲论坛可持续发展的亚洲与世界2022年度报告》中,截至2021年12月底,全球已有136 个国家、115 个地区、235 个主要城市和2000 家顶尖企业中的682 家制定了碳中和目标。碳中和目标已覆盖了全球88%的温室气体排放、90%的世界经济体量和85%的世界人口。

那么,这些国家和地区将如何实现碳中和目标?

大部分国家以调整能源结构为基础,对各产业制定了碳中和实现路径,力图通过能源结构调整与产业结构调整来实现碳中和。

各国具体实施策略主要从两方面入手,一是降低化石燃料的消耗,在能源消耗结构中化石燃料占比极高,导致能源消耗过程中产生了大量的碳排放,因此部分国家将降低化石燃料的消耗以弱化对化石能源的依赖视为重要策略;
二是发展清洁能源,降低能源消耗过程中的碳排放。

针对之前所说的交通碳排放如何减少,各国的主要实现途径也有两条:一是推行新能源交通工具,二是利用数字化提升交通运输效率。

在推行新能源交通工具方面,各国主要推动燃料清洁化以实现交通出行、人货运输的绿色化。如挪威、丹麦、冰岛、瑞典、爱尔兰、荷兰和联合王国宣布,2030年前实现100%新乘用车零排放;
日本、西班牙、法国、加拿大、德国则要求在2040年前实现100%新乘用车零排放;
欧盟发布了《可持续与智能交通战略》,促进陆运、水运、空运零排放,提出提案要求2030年新注册燃油车比2021年减少55%,到2035年将不再有新的燃油车注册;
美国建设现金车辆贷款支持项目,推动新能源汽车的发展;
部分国家公布了禁售燃油车时间表,提高新能源汽车占比。

王雪成表示,尽管一些国家实现零排放相对较慢,需要更多的时间来完成过渡。听起来似乎不那么完美,但他们必须在气候变化和经济增长之间做出平衡或取舍。同样的事情也发生在发展中国家。

在交通运输数字化方面,欧盟发布了《可持续与智能交通战略》提出构建自动化的多式联运体系,优化运输模式,提高利用效率,同时部署自动汽车、无人机来提高交通系统的智能化。

王雪成还介绍了未来更清洁、更绿色的货车、汽车、火车/列车、船舶、飞机的发展方向和有益尝试。

2021年2月,中共中央、国务院印发《国家综合立体交通网规划纲要》(以下简称《纲要》)。碳中和背景下,低碳交通是未来交通强国建设的显著特征。基于国家提出2060年碳中和发展战略背景,《纲要》明确提出了“加快推进绿色低碳发展,交通领域二氧化碳排放尽早达峰”的要求。

那么,未来低碳交通格局将是怎样的?而在实际生产、运输场景中,又会给我们的生活带来怎样的改变?

王雪成从货运和物流两个角度进行了解读。

从货运来看,他认为,未来的低碳货运与智能化密切相关,利用互联网信息技术提升货运组织效率将成为必然趋势。

他描述了这样一个生产场景:智能工厂生产产品,产品被包装在大智能货箱中,使用大型电气运输到达位于城外的仓库,在仓库中被智能分成小盒子,由小型电动卡车运送至城市内的智能分拣室,然后如智能机器人、无人驾驶叉车等将会进一步分拣,再有送货机器人或无人机将产品送到用户手中。

“当然,所有这些的实现都需要科学支撑,比如物联网技术、大图景、大数据技术、人工智能技术的发展。我们相信,像你们这样的下一代将创造一个这样的世界。”王雪成对孩子们充满期望。

从物流来看,王雪成则认为未来城市间的运输将被距离决定。

“如果目的地和出发城市不足300公里,你可以乘公共汽车或用自驾车去旅行,去看望父母或朋友;
旅行距离在300 至1000 公里,你会选择更加方便舒适的高速交通工具,比如高铁。实际上,比起驾车,它们也更加快捷;
如果旅行超过1000 公里,你则更可能选择电动飞机,更快抵达目的地。”

王雪成相信,使用而不是拥有的共享概念将成为最流行的生活方式。“这意味着轨道交通逐渐成为大城市最重要的公共交通方式;
包括BRT 在内的公共汽车成为中小型公共交通系统的主要方式;
只有极少数人才拥有自己的私家车;
“网约车”将成为城市租赁的主流,满足出行的个性化需求——而所有这些,都将被电力覆盖,并实现完全自动驾驶。而‘最后一公里’将由步行或共享单车完成——这就是未来交通的全部。”

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