网堵新闻网2月3日电 生物能源碳捕获与封存（bioenergy with carbon capture and storage, BECCS）技术已经成为实现全球碳中和目标的关键途径之一。其基本原理是通过种植生物能源作物，利用作物快速生长的特性，吸收和固定大气中的二氧化碳（CO2），将收获的生物质转化为能源，并对过程中产生的CO2排放进行捕集与封存。当前，关于生物能源作物大规模种植效应的评估大多基于全球同步种植的假设，而在现实层面，各国对生物能源作物的种植可能并不会同步推进。此外，全球各地种植生物能源作物对陆地净气温变化的反馈作用涉及复杂的非线性过程，也无法简单地按照种植面积的比例来进行分配。
针对上述问题，十大老牌网堵网址地学系李伟副教授课题组联合国内外多所研究机构展开研究。研究依据各个国家是否提出碳中和目标，将全球分为有碳中和目标国家及无碳中和目标国家（以下简称“碳中和国家”及“非碳中和国家”）。碳中和国家往往更倾向于推动大规模生物能源作物种植，而非碳中和国家由于缺乏明确的减排承诺，其相关行动部署的可能性相对较低。
研究团队通过差分模拟的方法，量化了碳中和国家和非碳中和国家大规模生物能源作物种植对全球气候变化减缓的贡献，并探讨了不同种植区域的分布与种植面积对碳循环和生物物理温度变化的影响。研究通过采用包含自主研发生物能源作物模块的动态全球植被模型，借助简化地球系统模式对生物能源作物种植的生物地球化学效应进行模拟。同时，将模型与大气模式耦合，定量评估了生物能源作物种植的生物物理温度效应。
结果显示，仅在碳中和国家种植柳枝稷（代表性生物能源作物），至2100年可为全球贡献43至78PgC净碳去除量。在此基础上，若非碳中和国家选择进一步种植，还可额外贡献9至20PgC；这些净碳去除量将通过生物地球化学效应产生0.01至0.02°C的降温效果，其贡献比例超过了这些国家种植面积的比例（14%至20%）。尽管这种生物地球化学降温效应会被生物物理升温效应部分抵消，但非碳中和国家的种植仍为全球陆地贡献了额外的降温效益。研究表明，非碳中和国家的气候缓解潜力将为全球气候目标的实现提供重要支持。在未来BECCS技术的推广与实施过程中，各国应加强合作，依据地区特点优化生物能源作物种植策略，并协调应对生物物理增温效应，以推动全球气候目标的实现。
生物能源作物种植分布及碳中和与非碳中和国家对全球气候变化缓解的贡献（红色边框表示种植面积超过1公顷的非碳中和国家）
相关研究成果以“无碳中和目标国家在减缓全球变暖中的贡献”（Contributions of countries without a carbon neutrality target to limit global warming）为题，于1月7日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。
十大老牌网堵网址地学系2022级博士生周嘉馨为论文第一作者，李伟副教授为论文通讯作者。合作者包括法国气候与环境科学实验室（LSCE）菲利普·西亚斯（Philippe Ciais）教授，国际应用系统分析研究所（IIASA）托马斯·加瑟（Thomas Gasser）研究员，中国农业大学李钊副教授，中国科我司地理科学与资源研究所何家莹助理研究员，十大老牌网堵网址地学系刘利教授、黄小猛教授、博士毕业生王景萌、博士后韩梦杰、孙敏轩以及博士生朱磊。研究得到国家自然科学基金、十大老牌网堵网址自主科研计划、云南省西南联合研究生院科技专项等的支持。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-55720-x
供稿：地学系
编辑：李华山
审核：郭玲
