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巢清塵｜國家氣候中心副主任

全球氣候變化已經成為不爭的事實。氣候變化導致極端事件頻發，水資源分布失衡，生態系統受到威脅。長期和持續的氣候風險將愈加顯著，并不斷由自然系統向經濟社會系統滲透蔓延。2021年初，在荷蘭舉行的首屆氣候適應峰會指出，極端氣候災難將使全球經濟在本世紀損失2.56萬億美元，過去20年有約48萬人死于與極端天氣有關的自然災害。

氣候持續變暖對我國社會經濟發展同樣構成威脅。國家氣候中心研究表明，雖然極端天氣氣候災害所造成的直接經濟損失占GDP比例有所下降，但損失的絕對量由1984-2000年的平均每年1208億元增加到了2000-2019年的平均每年2908億元，增加了1.4倍。新冠肺炎疫情觸發人們對人與自然關系的深刻反思，全球氣候治理備受關注，氣象服務將如何保障氣候安全、助力應對氣候危機，也成為了重要的話題。

01

氣候韌性建設呼喚氣候安全服務

2019年，上萬名科學家共同宣布地球正面臨“氣候緊急狀態”。2020年底，聯合國秘書長呼吁全球所有領導人“宣布進入氣候緊急狀態”。2021年2月，聯合國安理會就氣候變化與和平和安全問題舉行了高級別辯論，指出氣候造成的破壞是危機的放大器和倍增器，氣候變化加劇了動蕩和沖突的風險。如果不努力控制溫室氣體的排放，未來氣候系統變化造成的影響和風險比預計的來得更為劇烈。

根據已有研究，即使按照目前各國已經承諾的碳中和目標均能實現，本世紀末全球溫升仍可能比工業化革命前上升2℃左右。溫升2℃，意味著全球遭遇至少五年一遇的高溫熱浪人口將達37%，2100年海平面將上升0.46米，北極多年凍土融化面積將達660萬平方公里，熱帶地區玉米產量將減少7%，至少一半昆蟲消亡的比例將達18%，這些觸目驚心的后果提醒人們需要加強氣候適應努力，增強氣候韌性建設。

組成城市系統的生活—生產—生態“三生系統”與支撐和維持城市可持續發展的社會—經濟—環境“三大支柱”相對應。生活、生產、生態三者之間相互影響、相輔相成。城市居住人口密度大，各種產業集群集中，生態環境脆弱。在突如其來的氣候風險面前，城市作為最為開放的復雜系統往往表現出極大的脆弱性，是人類社會與自然環境相互作用最為劇烈的區域。

城市面臨的挑戰極少是單獨的沖擊或單一的壓力，多是兩者相互關聯的組合。氣候韌性思維就要求城市從整體上審視自身的能力和風險，建立智能城市適應氣候變化管理體系，強化城市適應氣候變化能力。

因此，建立氣候變化風險早期監測預警和風險評估體系，有效管理不同時間尺度氣候變化所引起的潛在風險成為首要任務。首先，需要建立極端事件和災害風險定量監測評估，針對暴雨、干旱、臺風、高溫、低溫等主要極端氣候事件，完善極端事件監測識別指標體系，結合主要承災體、暴露度和脆弱性變化特征研發風險定量評估模型，開展重點區域和關鍵時期氣候變化對農業、水資源、生態系統、人群健康、交通運輸、以及社會經濟等行業的風險評估，建立氣候變化風險早期預警體系，及時發布主要極端氣候事件風險早期預警產品。

另外，要制定城市氣候風險地圖，加強城市氣候風險預警及適應信息平臺建設，提高城市生命線氣候防護能力。依據氣候風險和氣候容量，科學調整城市空間規劃，控制氣候敏感地區的城市規模，加強城鄉協同一體化建設。結合不同城市氣候資源與生態環境承載力，因地制宜開展氣候適應型城市建設。

02

氣候數據賦能助力碳達峰碳中和目標實現

氣候數據涵蓋了包括大氣、海洋、冰雪、生態、環境、以及人類活動有關的數據，是典型的大數據。氣象服務關系生命安全、生產發展、生活富裕、生態良好，與各行各業發展密切相關。通過開發以科學為依據的氣候數據和信息，使社會能夠更好地管理氣候變率和變化帶來的各種風險和機遇，將為氣候數據和氣候信息賦予更多的能量、更大的價值。

因此，緊貼百姓需求，建立健全需求智能感知、產品自動制作、服務精準推送的氣候服務新模式，開展面向大眾和行業的定制式氣候服務，實現氣候服務向數字化、智能化轉變，使氣候服務觸手可及是發揮氣候服務價值的重要途徑。要不斷提升氣候服務供給能力，構建超市式分眾服務產品庫，研發覆蓋衣食住行游學康等美好生活需求，個性化、場景化的氣候服務產品。拓展新媒體氣候服務，發展圖形、視頻、動畫等直觀快餐式服務產品，將進一步拓展氣候服務可用性。

2010年世界氣象組織發布的《全球氣候服務框架》確定了農業和糧食安全、減少災害風險、衛生以及水和能源五個領域作為優先重點領域，我國在規劃相關的氣候服務時又增加了城鎮化作為優先重點領域。已有研究表明，國內氣候在交通、旅游、電力等行業產值的服務貢獻僅為1%。相比發達國家的氣候服務效益明顯偏低，特別是其效益不僅僅是經濟效益，還包括社會效益和環境效益。

目前國內初步形成了國有、民營、國際專業氣候服務機構的“三足鼎立”局面。和國際機構比較，國內的專業服務科技支撐能力和服務能力整體偏弱，能源氣象、海洋氣象、遠洋導航、航空氣象等專業服務能力與日本、歐洲相比差距很大。

除了體制機制因素外，氣候服務科技核心能力不強，技術支撐水平和服務集約化水平亟待加強是其中重要因素。現有科技創新能力不夠，新技術應用程度較低，科技含量不高、深度不夠，缺乏核心品牌和拳頭產品；產品提供及營銷能力不足，以用戶為中心、融入式發展水平不高，對服務對象的需求挖掘不夠，適應不同消費者需求的產品提供能力、市場營銷能力嚴重不足；基礎支撐薄弱，面向不同行業領域的氣象觀測、數據資源、影響預報模式模型發展滯后；服務規模“小、低、散”，業務鏈條布局不能適應用戶要求，存在重復、低效、無序發展等問題；領域布局重點不突出，聚焦聚力和深耕重點專業領域不夠。

面向碳達峰、碳中和目標，氣候服務需求越來越大，價值越來越明顯。充分挖掘氣候數據背后的價值，提供精細化的氣候服務，可以在減緩和適應氣候變化方面發揮重要價值，可以為碳達峰、碳中和目標的實現保駕護航。

03

新型電力系統需要精細化的氣象服務

3月15日，中央財經委員會第九次會議指出，要構建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統。會議強調的構建以新能源為主體的新型電力系統，即意味著風電和光伏將成為未來電力系統的主體，意味著整個能源電力系統將發生根本性變化。

我國風能和太陽能資源豐富，但資源分布極不均勻，特別是與能源需求極不匹配。根據國家氣候中心的評估，我國陸地140米高度上風能資源技術開發量51億千瓦，其中的58%集中在內蒙古、新疆、青海和甘肅；近海水深50米海域內100米高度風能資源技術開發量為4億千瓦；陸上光伏資源技術開發量456億千瓦，其中90%集中在西藏、青海、新疆、甘肅和內蒙古西部。

按照2030年風能和太陽能裝機容量達到12億千瓦以上的發展目標，以及2060年前實現碳中和要求，屆時我國風能和太陽能裝機容量需要達到60億千瓦以上。而風電、光伏等發電方式均受地域和自然資源的影響，存在較大波動性，其高比例接入會對現有電力系統的安全平穩運行帶來嚴重挑戰。

當然，除了間歇性和波動性之外，風能和太陽能還具有時空互補性。例如，光伏只有白天可以發電，晚上不行。但晚上有風，風機可以繼續發電。因此，在一天24小時內，風能太陽能可以實現日內互補。在季節性尺度上，太陽能是夏秋季節比較豐富，而風能是冬春季節比較豐富，二者在季節上也有一個互補關系。對于不同地區而言，這個地方是陰雨天，其他地方可能是晴天；內蒙古高原的風比較大，華北平原的風比較小，空間上也有一個互補。因此，基于時空互補關系，我們就能夠利用風能和太陽能的互補性，來解決它的間歇性和波動性。

就“風光”互補而言，氣象部門可以研發長時間序列高時空分辨率的風能、太陽能數據序列，科學認知風能、太陽能在不同時段和不同區域的時空變化特征，充分利用風能太陽能資源的時空互補性，減小風電、光伏發電的間歇性和波動性，促進新能源消納，提高可再生能源利用效率。

在此方面，國家氣候中心開展了初步研究，結果顯示，在局地尺度上，優化風光配比，可以減小新能源出力的波動性。通過計算風電、光伏安裝比例與風光耦合發電系統穩定性之間的關系，得到了不同地區風光耦合出力波動性最小情景下的風光安裝比，進而可以得到全國最優的風光安裝比例地圖。在區域尺度上，擴大空間范圍可以提高風電、光伏和風光耦合發電系統的穩定性，且這種空間連接效應在風電為主導的可再生能源系統中更為顯著。

另一方面，雖然我國風電和光伏發電裝機容量已連續多年位居世界第一，相應組件制造規模也是全球最大的，但對風能太陽能資源的利用效率與歐美等發達國家相比還比較低。

2020年，我國風電裝機容量約是美國的3倍，但年利用小時數只有美國的約74%。德國平均日照時數1500多小時，而我國平均日照時數2400小時，比德國高60%左右，但2020年，我國光伏平均發電年利用小時數僅比德國高約22%，完全未能體現出我國的資源優勢。因此，為了保障新能源的高效開發和利用，有必要進一步提高風光資源的監測、評估和預報能力，為國家能源轉型和新型電力系統建設提供更為精準的氣象產品和服務。

第三，低碳能源轉型和新型電力系統建設使得清潔能源生產、傳輸和調度對天氣氣候狀況的依賴度越來越強。而全球氣候變暖背景下，極端天氣氣候事件（暴雨洪澇、臺風、雷電、高溫干旱、低溫冰凍等）頻發，又對能源基礎設施、電場運行及未來規劃設計等會產生潛在氣候風險。

就這點而言，氣象部門應和能源、電力部門合作，加強極端天氣氣候事件對電力系統安全運行的風險監測和評估，為保障國家能源和電力安全提供科技支撐。

第四，滿足“碳達峰”和“碳中和”發展目標需求，大規模開發風能和太陽能資源成為必然，怎樣科學合理規劃才能保障區域生態和氣候環境的可持續性發展，也成為人們越來越關注的問題，也是我國未來清潔能源長效開發和應對氣候變化面臨的新挑戰。

我國提出2030年，風電太陽能裝機不低于12億千瓦的發展目標。若按風電裝機4億千瓦、光伏裝機8億千瓦，且70%在西部省份采用大規模集中式開發的方式測算，則需要建設占地面積約400平方公里的100萬千瓦大型風電場280個，需要建設占地面積約50平方公里的100萬千瓦大型固定式光伏發電基地560個。二者合計需占用土地面積約12萬平方公里，與福建省的面積（12.13萬平方公里）相當。

2060年前實現碳中和，需要占用的土地面積會更多。我國西部地區是風光資源富集區，同時也是生態環境脆弱區和大江大河的發源地，在西部地區開展大規模的清潔能源基礎設施建設，亟需回答其對局地和大范圍氣候、生態和環境會造成哪些影響，這些影響是正面的還是負面的，影響程度如何等諸多問題。

對氣象部門來說，應提前對這些問題開展戰略性研究，建立大規模風能太陽能開發的氣候生態環境效應評估體系，并開展相應的觀測對比、模式模擬試驗，給出科學結論，以回應國家和社會關切。

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文｜巢清塵  國家氣候中心副主任

編輯｜胡文娟

來源：《可持續發展經濟導刊》