以下為張人禾此次在復(fù)旦管院新年論壇上所做《大氣科學(xué)在實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)中的作用》報(bào)告的主要內(nèi)容：

即大氣中碳的收支要相抵，也就是說(shuō)排入大氣的碳和自然系統(tǒng)能夠吸收的碳達(dá)到平衡，大氣中的二氧化碳不再增加。 

第一個(gè)科學(xué)問(wèn)題，首先我們要理解碳中和的過(guò)程，需要知道大氣中到底有多少碳，因此必須要認(rèn)識(shí)氣候變暖背景下大氣、陸地和海洋之間碳的變化，還要知道它們之間的碳循環(huán)過(guò)程。這一點(diǎn)現(xiàn)在并不是很清楚，可以說(shuō)是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)第一個(gè)與大氣科學(xué)直接相關(guān)的問(wèn)題。

第二個(gè)科學(xué)問(wèn)題，就是建立數(shù)值模型，即建立海陸氣耦合的大氣溫室氣體的數(shù)值模擬和數(shù)值預(yù)測(cè)模型系統(tǒng)。由于觀測(cè)站點(diǎn)有限，僅靠觀測(cè)是無(wú)法知道碳在大氣、海洋和陸地的精確分布、碳循環(huán)過(guò)程及其時(shí)間變化，因此需要建立數(shù)值模擬系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)海-陸-氣過(guò)程與溫室氣體排放源、吸收匯、區(qū)域和全球溫室氣體變化、以及區(qū)域之間傳輸?shù)臏?zhǔn)確測(cè)算并預(yù)測(cè)未來(lái)變化。

第三個(gè)科學(xué)問(wèn)題，我們要建立大氣、陸地、海洋界面的物理、化學(xué)、生物過(guò)程的一體化觀測(cè)系統(tǒng)，認(rèn)識(shí)各圈層的相互作用，以及物質(zhì)和能量交換過(guò)程。目前我們對(duì)陸氣、海氣界面的觀測(cè)總體上比較匱乏，特別是在海洋上，并且現(xiàn)在使用的算法也需要去改進(jìn)，這是我們?cè)诖髿饪茖W(xué)方面需要解決的第三個(gè)問(wèn)題。

第四個(gè)科學(xué)問(wèn)題，是建立社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，認(rèn)識(shí)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然系統(tǒng)之間的相互作用，并在一體化動(dòng)力學(xué)模型中實(shí)現(xiàn)雙向耦合。我們說(shuō)的碳中和問(wèn)題不僅僅是自然系統(tǒng)問(wèn)題，跟人類活動(dòng)有密切關(guān)聯(lián)。實(shí)際上到目前為止都沒(méi)有一個(gè)完善的模型，包括中國(guó)在內(nèi)的世界許多國(guó)家都在做這方面的研究。

我們還需要準(zhǔn)確預(yù)估未來(lái)的氣候變化。

在考慮大氣中溫室氣體變化造成的增溫效應(yīng)時(shí)，我們需要考慮自然系統(tǒng)的多年代際變化，但這類多年代際變化在我們目前的預(yù)估里并沒(méi)有很好的體現(xiàn)，這是準(zhǔn)確預(yù)估溫室氣體增加造成的未來(lái)氣候變化需要考慮的問(wèn)題，也是大氣科學(xué)中與碳中和有關(guān)的一個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題。

我們知道氣候變暖是由于人類活動(dòng)向大氣中排放二氧化碳以及其他的溫室氣體導(dǎo)致的。氣候變暖不僅是大氣溫度的變化，剛才我們看到海洋也在變暖，還有極端降水和極端氣溫都在增加、北極海冰范圍和全球冰川減少、海平面上升等。實(shí)際上人類活動(dòng)引起的氣候變暖會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生一系列的沖擊。現(xiàn)在要實(shí)現(xiàn)所謂的碳中和，減少溫室氣體排放，我想首先應(yīng)對(duì)其可能的后果有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)。考慮實(shí)現(xiàn)碳中和的過(guò)程會(huì)造成什么樣的自然環(huán)境變化，這對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)等一切人類社會(huì)的發(fā)展都是至關(guān)重要的。

現(xiàn)在的研究大量集中在氣候變暖對(duì)公眾健康的影響上，我們可以看到氣候變化導(dǎo)致的極端天氣、海平面上升、生態(tài)系統(tǒng)的變化，可以導(dǎo)致一系列的跟健康有關(guān)的環(huán)境問(wèn)題，包括高溫、惡劣天氣、空氣污染、過(guò)敏反應(yīng)等等，這些環(huán)境變化會(huì)影響人體健康。最近幾年，全球疾病負(fù)擔(dān)也是不斷在增加。因此我們還需要知道碳中和的實(shí)現(xiàn)過(guò)程所導(dǎo)致的氣候變化對(duì)公眾健康到底有什么影響，會(huì)帶來(lái)什么風(fēng)險(xiǎn)。

現(xiàn)在我們?nèi)绻刂铺寂欧胖钡綄?shí)現(xiàn)碳中和，由此導(dǎo)致的氣候變化到底對(duì)經(jīng)濟(jì)會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響？經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與天氣氣候有密切聯(lián)系。德國(guó)經(jīng)濟(jì)議題觀察家弗里德黑姆·施瓦茨（Friedhelm Schwarz）撰寫的《氣候經(jīng)濟(jì)學(xué)》，他指出天氣在全世界4/5的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中扮演著決定性的角色。

另外，涉及到能源安全、與大氣科學(xué)有關(guān)的是極端天氣氣候事件，極端天氣氣候事件對(duì)能源的生產(chǎn)和供應(yīng)會(huì)產(chǎn)生重大影響。

2022年夏季大家深有體會(huì)的就是中國(guó)東南部極端高溫事件對(duì)電力供應(yīng)的影響，在全球其他地方，包括在北極也可以看到有創(chuàng)記錄的極端高溫事件；2008年1月，我國(guó)南方遭遇冰凍雨雪災(zāi)害天氣，整個(gè)電力設(shè)施幾乎都被毀壞；還有就是2021年2月在美國(guó)東部百年一遇的極冷天氣，使得美國(guó)東部一些地區(qū)的電力系統(tǒng)、整個(gè)能源系統(tǒng)全部崩潰。目前來(lái)看，近幾十年來(lái)極端天氣氣候事件增多增強(qiáng)，因此我們需要加強(qiáng)極端天氣氣候事件的成因、影響以及預(yù)報(bào)的研究，這也是保證能源安全的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)性工作。

首先，大氣與陸地和海洋之間的碳循環(huán)及其介面之間的物質(zhì)和能量交換過(guò)程，以及地球自然系統(tǒng)和人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的相互作用研究，是大氣科學(xué)與其他學(xué)科之間的深度交叉研究，是深入認(rèn)識(shí)地球系統(tǒng)科學(xué)的關(guān)鍵所在，也是涉及碳中和領(lǐng)域最前沿的科學(xué)挑戰(zhàn)。對(duì)于這些科學(xué)挑戰(zhàn)，我們目前還給不出比較好的答案。

第二點(diǎn)，建立自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)耦合模型，不僅是科學(xué)制定和評(píng)估碳中和實(shí)現(xiàn)路徑的重要工具，也是人類社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)數(shù)字設(shè)施。現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)數(shù)字地球建設(shè)，上海也在建設(shè)數(shù)字化城市，自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)耦合模型將建立經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展模型，將自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)數(shù)字化，這將會(huì)成為數(shù)字地球的重要組成部分。

第三點(diǎn)，認(rèn)識(shí)碳中和過(guò)程中的氣候變化及其影響，這是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。各個(gè)國(guó)家都在減排和進(jìn)行能源替代，因此我們尤其要知道這一過(guò)程對(duì)氣候變化有什么影響，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和公眾健康有什么潛在風(fēng)險(xiǎn)，這也是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。

上海科技根據(jù)中國(guó)科學(xué)院院士，復(fù)旦大學(xué)大氣科學(xué)研究院院長(zhǎng)、大氣與海洋科學(xué)系主任張人禾在“瞰見(jiàn)未來(lái)”2023復(fù)旦大學(xué)管理學(xué)院新年論壇上報(bào)告整理