### 中文标题 巴西位列前沿：2040年实现净零排放需要付出什么代价？

《Global Change Biology》：Brazil at the Forefront: What Does It Take To Be Net-Zero by 2040

　　

### 摘要专业翻译
巴西当前的国家自主贡献（NDC）设定了到2050年实现温室气体（GHG）净零排放的目标。本研究使用巴西土地利用与能源系统模型（BLUES），探讨将国家GHG碳中和目标提前至2040年的可行性。研究人员将一条于2050年实现净零排放的参考路径与两条模式化的加速路径进行比较：AFOLU-2040路径优先考虑农业、林业和其他土地利用领域的减排，而Energy-2040路径则强调能源系统的转型。所有路径均纳入了与巴西2030年和2035年NDC承诺相关的全经济范围上限约束。然而，由于加速路径将更早的碳中和约束与特定部门假设相结合，其与Net-Zero 2050路径的比较并不能单独分离出仅改变净零年份所产生的效应。两条加速路径均能在2040年实现净零排放，但其近期排放轨迹存在差异。到2035年，Net-Zero 2050路径的净GHG排放降至850 MtCO₂e·yr^-1，Energy-2040路径降至655 MtCO₂e·yr^-1，AFOLU-2040路径降至627 MtCO₂e·yr^-1。AFOLU-2040路径依赖于快速控制毁林、生态系统恢复和农业生产系统的转型，而Energy-2040路径则需要更早的交通电气化、可再生电力扩张、先进生物燃料以及碳捕集与封存（CCS）技术。相对于Net-Zero 2050路径，在模拟期内，Energy-2040路径的累计领土GHG排放量低1.17 GtCO₂e，AFOLU-2040路径低1.45 GtCO₂e。区域结果进一步表明，土地利用变化、电力扩张和生物燃料生产在巴西各宏观区域间的分布并不均匀。因此，在模型假设下，提前实现碳中和在技术上是可行的，但实施将需要显著不同的近期政策、基础设施和治理能力，以及区域差异化的规划和各级政府间的协调。

### 论文解读文章

**研究背景与存在问题**

在全球气候变化日益严峻的背景下，2023年至2025年期间全球平均气温较工业化前水平升幅已超过1.5°C，突破了《巴黎协定》所设定的温控阈值。巴西作为全球主要温室气体（GHG）排放国之一，拥有在全球范围内具有重要意义的生态系统，其现行国家自主贡献（NDC）承诺到2050年实现GHG净零排放，并以2005年为基线，到2035年实现59%至67%的减排。2024年，在里约热内卢举行的G20领导人会议上，巴西总统呼吁各缔约国将净零承诺提前5至10年，鼓励将目标设定在2040至2045年。这一倡议凸显了巴西在全球气候政治中的领导角色。然而，对于巴西这样一个大型新兴经济体而言，将其自身净零目标提前十年究竟意味着什么，涉及关键部门、发展、治理和外交层面的更广泛影响，尚缺乏系统性的评估。已有研究虽利用国家综合评估模型（IAM）或部门模型考察了巴西的长期减排路径，但尚未在巴西最新2030年和2035年NDC约束下，显式比较2050年净零GHG目标与加速至2040年目标，同时区分模式化的土地主导型与能源主导型减排组合。这一比较构成了本研究的主要贡献。

**研究目标与总体结论**

研究人员运用巴西土地利用与能源系统模型（BLUES），比较了三条路径：一条为2050年实现净零GHG排放的参考路径（Net-Zero 2050），另两条为2040年实现净零的加速变体——AFOLU-2040（强调以土地为基础的减排）和Energy-2040（强调能源系统转型）。三条路径均纳入巴西2030年和2035年NDC承诺对应的全经济范围排放上限约束。研究表明，巴西在技术上具备提前十年实现净零排放的能力：两条加速路径均于2040年达到净零，但其近期轨迹存在显著差异。AFOLU-2040路径通过快速控制毁林、生态系统恢复和农业生产系统变革来实现减排，而Energy-2040路径则需要更早的交通电气化、可再生电力扩张、先进生物燃料和碳捕集与封存（CCS）部署。该研究发现为巴西加速气候行动提供了重要的科学依据，也为他国探索类似路径提供了借鉴。论文发表于《Global Change Biology》。

**主要关键技术与方法**

本研究采用BLUES模型，该模型是专为巴西背景开发的国家综合评估模型（IAM），基于国际应用系统分析研究所（IIASA）的MESSAGE平台构建，是一个自下而上的最小成本优化与混合整数规划模型，假设到2060年的长期完全预见性，优化时间步长为5年。模型覆盖巴西全部五个宏观区域（南部、东南部、中西部、北部和东北部）及巴西整体区域，在能源、土地利用和水资源系统中对常规及新技术提供高分辨率表征。模型正式校准至2020年巴西能源和土地利用系统，2025年时间步为第一个优化周期，其初始条件锚定至情景构建时可获得的最新历史观测，并按近期趋势调整至2024年。AFOLU部门涵盖六类农业生产技术、十类土地覆被类别。研究设计了三组情景：Net-Zero 2050（当前巴西净零目标）、AFOLU-2040（短期大幅减少原生植被丧失、扩大恢复造林、采用低碳农业实践）和Energy-2040（石油需求快速下降、大规模部署CCS、扩大先进生物燃料和可再生电力）。所有情景共享相同的社会经济驱动因素、部门需求、资源潜力和技术经济假设，土地利用分配、能源供应和技术部署的定量变化均为内生优化结果。

**研究结果**

*3.1 2040年实现净零的替代路径*

巴西最新官方国家清单报告2022年净GHG排放约为2039 MtCO₂e。到2030年，Net-Zero 2050、Energy-2040和AFOLU-2040路径的净国家GHG排放分别约为1200、1168和1153 MtCO₂e·yr^-1，后两者均低于巴西2030年NDC目标值。到2035年，排放分别降至约850、655和627 MtCO₂e·yr^-1，所有加速路径均超过巴西2035年NDC目标范围中最严格的一端。在模拟期内，Energy-2040和AFOLU-2040的累计净国家GHG排放分别比Net-Zero 2050低1.17 GtCO₂e和1.45 GtCO₂e。AFOLU-2040路径中，到2040年净AFOLU排放约达-370 MtCO₂e·yr^-1，到2050年达约-1.1 GtCO₂e·yr^-1。Energy-2040路径中，到2035年石油需求下降55%，炼油产量收缩41%，出口较Net-Zero 2050路径下降71%；到2040年车队能源消耗的31%（AFOLU-2040为7%）实现电气化，其中乘用车队为49%（AFOLU-2040为8%），货车队为8%（AFOLU-2040为6%）。

*3.2 分化中的土地利用转型动态*

Net-Zero 2050路径中，土地利用结构性变化仅逐步发生，原生森林面积在二十年间仅增加1 Mha，且2060万公顷（134 Mha）退化牧场持续至2040年代，恢复行动被推迟至2045年之后。Energy-2040路径以牧场系统结构性集约化为特征，到2040年超2000万公顷（20 Mha）土地转为更高产利用方式，但森林恢复幅度相对有限。AFOLU-2040路径呈现截然不同的特征：到2030年代初毁林几乎完全停止，到2040年约2000万公顷（20 Mha）退化牧场恢复为原生植被，同时向农林复合和ICLF系统过渡；即便如此，到2040年底仍有约9800万公顷（98 Mha）退化牧场留存。到2050年，AFOLU-2040路径实现原生植被面积最高净增益。

*3.3 碳移除组合的转变*

在AFOLU-2040路径中，到2040年重新造林、恢复和农林复合等基于自然的解决方案贡献了总碳移除量的87%以上。Energy-2040路径则转向工程化碳管理：到2040年BECCS装机达4 GW，实现118 MtCO₂·yr^-1碳移除；工业CCS从水泥、钢铁和化工生产中额外捕集15 MtCO₂·yr^-1；材料基CCU/CCUS路径（包括生物聚合物）再贡献12 MtCO₂·yr^-1。Net-Zero 2050路径将大规模碳移除推迟至2040年之后，导致到本世纪中叶对技术性碳移除的累计额外依赖达1.1 GtCO₂e。

*3.4 能源系统的结构性转型*

Energy-2040路径中，化石燃料使用快速收缩：2025至2040年间石油需求下降55%，煤炭到2035年几乎淘汰，天然气在2030年代初达峰后进入结构性下降。到2040年，太阳能和风能合计占一次能源的16%。相比之下，AFOLU-2040路径中化石燃料到2040年仍占一次能源的46%（Energy-2040仅为22%）。电力部门方面，2025至2035年间总发电量在Net-Zero 2050、Energy-2040和AFOLU-2040路径中分别增长9.7%、17.3%和10.6%；风能在Energy-2040中增长67.1%，在AFOLU-2040中增长26.8%，在Net-Zero 2050中仅增长2.5%。交通电气化方面，到2040年电力在交通最终能源消费中的占比在三条路径中分别达4.7%、31.1%和7.3%。

*3.5 减缓路径的区域异质性*

区域分解结果显示，AFOLU-2040路径在北部、东北部、中西部和东南部产生显著的土地配置变化，包括退化牧场减少及恢复牧场、原生植被和综合农业系统扩张。能源系统的区域差异同样显著：Energy-2040路径下，到2050年东北部发电量达835 TWh（Net-Zero 2050为489 TWh），南部达371 TWh（Net-Zero 2050为252 TWh），东北部扩张以风电为主。生物燃料生产方面，到2050年Energy-2040路径中东南部达8.03 EJ、中西部1.57 EJ、南部1.20 EJ，而Net-Zero 2050路径分别仅为2.00、0.27和0.33 EJ。

**讨论总结**

研究表明，巴西可通过两条对比鲜明的路径将净零目标提前十年，但这一分析必须置于更广泛的政治和外交背景中。两条路径均建立在现有国家承诺和政策之上。AFOLU-2040路径面临的核心挑战在于实现恢复和造林规模所需的苗圃扩张、投入品生产地与实际实施地之间的物流协调，以及恢复链条中复杂的社会文化因素；但投资恢复基础设施可成为当地人口的替代活动和收入来源。Energy-2040路径则要求石油和天然气生产收缩、炼油厂关闭和出口下降。巴西拥有超过1100万公顷具有法律恢复义务的区域，约7570万公顷中度退化牧场和3970万公顷严重退化牧场，可进行恢复或转化为农林复合系统。AFOLU-2040路径中交通电气化进程相对缓慢，到2040年仅占交通最终能源消费的7.3%，该情景应被解读为国家土地主导型减缓压力测试而非技术发展预测。AFOLU-2040依赖永久性毁林控制和土地碳汇的持久性，面临治理风险；Energy-2040则依赖快速基础设施部署和资本密集型技术，面临技术和金融风险。国家层面的可行性并不意味着空间上的均衡转型，需要联邦、州和市各级政府的协调以及区域差异化规划。区域技术部署不应直接解释为区域社会经济影响的直接衡量指标，就业、收入分配、财政收支、家庭福利和贸易竞争力等并非BLUES模型的内生变量。

**研究结论翻译**

在BLUES模型所代表的假设和国家系统边界内，巴西可以通过更加侧重于土地部门或能源系统转型的替代减排组合，在2040年而非2050年实现GHG碳中和。AFOLU-2040路径依赖于快速控制毁林、生态系统恢复和综合农业系统的扩展，而Energy-2040路径则需要更早的交通电气化、可再生电力扩张、先进生物燃料、工业燃料替代和CCS部署。相对于Net-Zero 2050路径，这些路径分别将累计领土GHG排放减少1.45和1.17 GtCO₂e。这些情景并非预测，也不应被解读为对未来技术和制度发展的同等可能性表述。AFOLU-2040是对土地部门减缓能够在多大程度上补偿缓慢能源转型的模式化压力测试，其实际实施强烈依赖于执法能力和土地碳汇的持久性。Energy-2040降低了对土地碳汇的依赖，但需要更快速的基础设施部署和技术转型。该比较并未分离仅改变净零年份所产生的效应，因为加速路径还包含特定部门假设。尽管如此，研究证明了提前实现碳中和将改变2040年之前的减排时间和构成。区域分解进一步表明，这些转型不会是空间均匀的，土地利用变化、电力扩张和生物燃料生产在巴西各宏观区域间分布不同。将国家路径转化为实践需要区域差异化政策以及联邦、州和市级政府间的协调。一个稳健的国家战略可能将即时的土地部门减缓与持续的能源系统转型相结合，尽管这种组合路径未在本研究中被显式建模。