以下為張人(ren)禾此次在復旦管院新年論壇上所做《大氣科學在實(shi)現碳(tan)中和目(mu)標中的作用》報(bao)告的主要(yao)內容：

即大(da)氣中碳(tan)的(de)收(shou)支要(yao)相抵，也(ye)就是(shi)說排入大(da)氣的(de)碳(tan)和自(zi)然系(xi)統能夠吸收(shou)的(de)碳(tan)達到(dao)平衡(heng)，大(da)氣中的(de)二(er)氧化(hua)碳(tan)不再增加。 

第一(yi)個科學(xue)問題，首先我們要(yao)理解碳(tan)中和(he)的過程，需(xu)要(yao)知道大(da)氣中到底(di)有多少(shao)碳(tan)，因此必須要(yao)認(ren)識氣候變(bian)暖背景下(xia)大(da)氣、陸(lu)地和(he)海洋之間碳(tan)的變(bian)化，還要(yao)知道它們之間的碳(tan)循(xun)環過程。這一點現在并不是很(hen)清楚，可以說(shuo)是實現碳中(zhong)和目標(biao)第一個(ge)與(yu)大(da)氣科學直接(jie)相關的(de)問題(ti)。

第二個科學問題(ti)，就是建立(li)數值(zhi)(zhi)模(mo)型，即(ji)建立(li)海陸氣耦合的大氣溫室氣體的數值(zhi)(zhi)模(mo)擬和數值(zhi)(zhi)預測模(mo)型系統。由于(yu)觀測站點有限，僅靠觀測是(shi)無法知道碳在大氣(qi)、海(hai)洋和(he)(he)陸地的(de)精確(que)分(fen)布、碳循(xun)環(huan)過程及其時(shi)間變化(hua)，因此需要建立數值模擬系統(tong)，實(shi)現(xian)海(hai)-陸-氣(qi)過程與溫室氣(qi)體排放源(yuan)、吸收(shou)匯、區域和(he)(he)全球(qiu)溫室氣(qi)體變化(hua)、以及區域之間傳輸的(de)準確(que)測算并預測未來變化(hua)。

第三個(ge)科學(xue)問(wen)題(ti)，我們要(yao)建立大氣(qi)、陸地、海(hai)洋(yang)界面的(de)(de)物(wu)理、化(hua)學(xue)、生物(wu)過程(cheng)的(de)(de)一體化(hua)觀測系統，認識各(ge)圈層的(de)(de)相互作(zuo)用，以及(ji)物(wu)質和能量交(jiao)換過程(cheng)。目前我(wo)(wo)們對陸氣(qi)、海(hai)氣(qi)界面的觀(guan)測總體上(shang)比較匱乏，特別是(shi)在(zai)(zai)海(hai)洋(yang)上(shang)，并且(qie)現在(zai)(zai)使用的算(suan)法也需要去改進，這(zhe)是(shi)我(wo)(wo)們在(zai)(zai)大氣(qi)科學方面需要解決的第三個問題。

第四(si)個科學(xue)問(wen)題，是建立社(she)會經濟系(xi)(xi)統(tong)(tong)的動(dong)力(li)學(xue)數(shu)學(xue)模(mo)型，認識社(she)會經濟系(xi)(xi)統(tong)(tong)與自然(ran)系(xi)(xi)統(tong)(tong)之間的相互(hu)作用(yong)，并(bing)在(zai)一(yi)體化動(dong)力(li)學(xue)模(mo)型中實(shi)現雙向耦合。我們說(shuo)的(de)碳中和問題不僅(jin)僅(jin)是自(zi)然系統問題，跟人(ren)類活動(dong)有密(mi)切(qie)關聯。實際(ji)上(shang)到目(mu)前為止都沒(mei)有一個完善的(de)模型，包括中國在(zai)內(nei)的(de)世界許(xu)多國家(jia)都在(zai)做這方面的(de)研究。

我們還需要準確預估(gu)未(wei)來(lai)的(de)氣候變化。

在考(kao)(kao)慮大氣(qi)中(zhong)溫室氣(qi)體(ti)變(bian)化(hua)造成的(de)(de)增(zeng)溫效應(ying)時，我們需(xu)要(yao)考(kao)(kao)慮自然系(xi)統的(de)(de)多年代際(ji)(ji)變(bian)化(hua)，但這類多年代際(ji)(ji)變(bian)化(hua)在我們目前的(de)(de)預估里并沒有(you)很好的(de)(de)體(ti)現，這是(shi)準確預估溫室氣(qi)體(ti)增(zeng)加造成的(de)(de)未(wei)來氣(qi)候變(bian)化(hua)需(xu)要(yao)考(kao)(kao)慮的(de)(de)問題，也是(shi)大氣(qi)科學中(zhong)與(yu)碳(tan)中(zhong)和(he)有(you)關的(de)(de)一個(ge)基礎科學問題。

我們知道氣候變暖是由于人類活動向大氣中排放二氧化碳以及其他的溫室氣體導致的。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。實際上(shang)人類(lei)活動引(yin)起的氣候(hou)變暖會對自(zi)然環境產(chan)生一系列的沖擊。現在要實現所謂的碳中和，減少溫室氣體排放，我想首先應對其可能的后果有一個清醒的認識。考慮實現碳中和的(de)過(guo)程會(hui)造成什么(me)樣的(de)自然環境變化，這對于經濟(ji)社會(hui)等一切人類社會(hui)的(de)發展都是(shi)至關(guan)重(zhong)要的(de)。

現在的研究大量集中在氣候變暖對公眾健康的影響上，我們可以看到氣候變化導致的極端天氣、海平面上升、生態系統的變化，可以導致一系列的跟健康有關的環境問題，包括高溫、惡劣天氣、空氣污染、過敏反應等等，這些環境變化會影響人體健康。最近幾年，全球疾病負擔也是不斷在增加。因此我們還需要知道(dao)碳中和(he)的(de)實現過(guo)程所(suo)導致的(de)氣候變化對公眾健(jian)康到底有什么影響，會(hui)帶來(lai)什么風險(xian)。

現(xian)在(zai)我們(men)如(ru)果(guo)控制(zhi)碳排放直到實現(xian)碳中(zhong)和，由此導致的(de)氣(qi)(qi)候變化到底(di)對(dui)經(jing)(jing)濟會產生什(shen)么樣的(de)影(ying)響？經(jing)(jing)濟的(de)發展與天氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)候有密切聯系。德國經(jing)(jing)濟議(yi)題觀察家弗里(li)德黑(hei)姆·施(shi)瓦(wa)茨（Friedhelm Schwarz）撰寫的(de)《氣(qi)(qi)候經(jing)(jing)濟學》，他指出天氣(qi)(qi)在(zai)全世界4/5的(de)經(jing)(jing)濟活動中(zhong)扮演(yan)著(zhu)決定(ding)性(xing)的(de)角色(se)。

另外，涉(she)及到(dao)能(neng)源(yuan)安(an)全、與大氣(qi)科(ke)學有關的(de)是極端天氣(qi)氣(qi)候事(shi)件(jian)(jian)，極端天氣(qi)氣(qi)候事(shi)件(jian)(jian)對能(neng)源(yuan)的(de)生產和供應會產生重大影響(xiang)。

2022年夏季大家深有體會的就是中國東南部極端高溫事件對電力供應的影響，在全球其他地方，包括在北極也可以看到有創記錄的極端高溫事件；2008年1月，我國南方遭遇冰凍雨雪災害天氣，整個電力設施幾乎都被毀壞；還有就是2021年2月在美國東部百年一遇的極冷天氣，使得美國東部一些地區的電力系統、整個能源系統全部崩潰。目前來看，近幾十年來極端天氣氣候事件增多增強，因此我們需要加強極端天氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)候事件的成因(yin)、影響以及預報的研究，這也(ye)是保(bao)證能源安全的一項重要基礎性工作(zuo)。

首先，大(da)氣與陸(lu)地(di)和(he)(he)海洋之間的碳循(xun)環及(ji)其介面之間的物質(zhi)和(he)(he)能量(liang)交換過程，以及(ji)地(di)球自然(ran)系(xi)統和(he)(he)人類社會經(jing)濟系(xi)統之間的相互作用研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，是(shi)(shi)大(da)氣科學與其他學科之間的深度(du)交叉(cha)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，是(shi)(shi)深入認(ren)識地(di)球系(xi)統科學的關鍵所(suo)在(zai)，也是(shi)(shi)涉及(ji)碳中和(he)(he)領域最前沿的科學挑戰(zhan)。對(dui)于這(zhe)些科(ke)學挑戰，我們目前還給不出比較好(hao)的答案(an)。

第二點，建立自然(ran)和(he)社會經(jing)濟耦合模(mo)型，不僅是(shi)(shi)科(ke)學(xue)制定(ding)和(he)評估碳中和(he)實(shi)(shi)現路(lu)徑的(de)重要工(gong)具，也是(shi)(shi)人類社會實(shi)(shi)現可持續發展的(de)基礎數字設施(shi)。現在強調數(shu)字(zi)地(di)球建(jian)設(she)，上海也在建(jian)設(she)數(shu)字(zi)化城(cheng)市，自然(ran)和(he)社會經濟(ji)耦合模(mo)型將(jiang)建(jian)立經濟(ji)社會發展模(mo)型，將(jiang)自然(ran)和(he)社會經濟(ji)系(xi)統數(shu)字(zi)化，這(zhe)將(jiang)會成為數(shu)字(zi)地(di)球的重要(yao)組(zu)成部(bu)分。

第三點，認識(shi)碳中和(he)過程中的(de)氣候變化及其影響(xiang)，這是實現碳中和(he)目標(biao)的(de)一項基礎(chu)性工(gong)作。各個國家都在減排和進行能源替代，因此我們(men)尤其(qi)要知道這(zhe)一過程對氣候變化(hua)有(you)什(shen)(shen)么影響，對經濟(ji)社會發(fa)展(zhan)和公眾健康有(you)什(shen)(shen)么潛在風(feng)險，這(zhe)也是(shi)實現碳中和目標(biao)的(de)一項基(ji)礎性工作(zuo)。

上(shang)海(hai)科技根(gen)據中國科學(xue)院(yuan)院(yuan)士(shi)，復旦大學(xue)大氣科學(xue)研究院(yuan)院(yuan)長、大氣與海(hai)洋科學(xue)系主任(ren)張人禾在(zai)“瞰見未來”2023復旦大學(xue)管理學(xue)院(yuan)新年(nian)論壇上(shang)報告(gao)整理