2015年年末的巴黎气候峰会上，各国领导集聚一堂设定了宏伟目标，因为2100年世界将会大变样。届时地球上将有约88亿人，能源消费量几乎翻番，经济产量增加超过7倍，贫富差距依旧非常大。但各国政府已经取得了一个重要的目标：将全球变暖限制在比工业化以前高2℃以内。

 

　　联合国巴黎会议算得上是转折点。在建立气候条约之后，各国政府将立即停止热带雨林的砍伐，并在全球范围内扩大森林。预计到2020年，每年植物和土壤吸收的二氧化碳超过17亿吨，将抵消全球每年二氧化碳排放量的50%。全球安装了几百万个风力涡轮机，并建立了数以千计的核电厂。太阳能产业激增，成为主要能源之一。

 

　　但所需的努力远不止于此。政府不得不保持二氧化碳负排放，这意味着通过大规模使用生物能源，捕获产生的二氧化碳。在这样的努力下，到2060年大气中二氧化碳浓度达到峰值，低于百万分之450(0.0045%)的目标，并且之后会继续下降。

 

　　乐观来讲，这些解决全球变暖的情景可能是未来的缩影。这些展望由马里兰大学全球变化联合研究中心的气候学家们根据气候模型提出，且已被纳入到巴黎气候峰会的联合国气候协议中。

 

　　在过去几年里，气候模型家们根据气候模型提出了许多2℃目标的前景展望，这些展望都已被纳入政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）的最新评估报告之中。IPCC一直是政治中立的机构，从来没有正式地支持过2℃目标，但其于2014年4月发布的官方消息明确表示，这个目标很宏伟，却是可实现的。

 

　　这一消息极大地鼓舞了决策者和环保主义者，为巴黎气候峰会上各国政府达成新的气候协议进行的谈判和辩论奠定了基础。尽管各界都认为，到目前为止各国提出的减排承诺力度不足，决策者会继续针对如何减排，努力达成2℃目标展开协商。

 

　　一些科学家则有不同意见。他们认为，基于当前的政治事实，2℃的目标似乎有些异想天开。尽管一些科学文献都提出了2℃警告和其不确定性，人们仍然担心，2℃目标的气候模型在实现目标的难度上含糊不清，从而扭曲了各国的政治协商。很多气候模型以大规模开发生物能源进行碳捕获和碳储存作为实现碳负排放的主要途径，而很多研究者对这一途径的可行性提出了质疑。科学界也因此出现了一些分歧，一些人质疑，部分科学家是否会屈从于以2℃作为一种政治目标的政治家和政府资助者的意志。

 

　　“没有人敢担保，不会发生这样的事情，”德国国际和安全事务研究所欧盟研究部主管奥利弗·吉登（Oliver Geden）这样说道，“每个人都想实现2℃目标，但科学家需要确保的是气候科学的可信度。”

 

　　气候模型家们首先承认了他们工作的局限性，表示他们的模型是为了探索可能的选择，而不是预测未来。“我们会告诉你。需要多少核电站，或多少碳捕获与储存，但我们不能确定的是，社会是否会愿意这样做，”全球变化联合研究中心的资深科学家和建模学家列昂·克拉（Leon Clarke）这样说到，“这两者完全不同。”

　　早在1975年，就有人提出了把全球变暖限制在2℃以内的看法。当时，耶鲁大学的经济学家威廉·诺德豪斯（William Nordhaus）提出，一旦全球变暖超过2℃或3℃，这就超出了地球过去几十万年的温度范围。1996年，欧盟采纳了这一限制目标，八国集团于2009年也确立了这一目标。联合国气候变化会议的成员国也在2009年哥本哈根气候峰会上肯定了这一目标，并在一年后的墨西哥坎昆气候会议上正式将其采纳。

 

　　这一举动令学界猝不及防。2009年以前，大多数气候建模专家关注的是把大气中二氧化碳的浓度稳定在550 PPM（0.0055%）左右――这大概是工业化前水平的一倍，这种情况下全球变暖可能限制在稍微低于3℃的范围里。但随着政界人士对2℃目标的兴趣的增长，部分科学家开始探索2℃目标对整个环境的影响。2009年4月，英国牛津大学气候学家迈尔斯·阿伦（Myles Allen）等人发表了一项研究。该研究指出，人类将不得不把累积碳排放量限制在1万亿吨以内――目前，全球的累积碳排放量已超过了五千亿吨――才有可能把变暖限制在2℃以内。很多重要的政治决策就以一万亿吨作为科学基线，很多建模专家也因此改变了思路。

 

　　一个气候变化项目的成员麦西姆·塔瓦尼（Massimo Tavoni）表示，“2℃是个非常严苛的目标，很少有目标会这么严格。政府资助者们开始要求我们实现它。”

 

　　之后建模专家们主要分成两个阵营：先“付费”还是后“付费”。先“付费”阵营认为，各国需要立即缩减温室气体排放。后“付费”阵营则认为，通过开发吸收和储存二氧化碳的大规模设施，各国可以采用相对缓慢的速度减排。

 

　　“那些包含负排放的模型非常有吸引力，因为你有很多种选择。”麻省理工学院全球变化科学与政策联合项目的主任约翰·雷利（John Reilly）这样说到。

 

　　在后“付费”方式中，大多数模型依赖于生物能源和碳捕获与储存的结合。该系统以种植收割后经处理能制造生物燃料或用于燃烧发电的作物开始。由于植物在生长时吸收二氧化碳，因此这两种方式能提供碳中和的电能。植物被处理时产生的二氧化碳被捕获并注入地下，而整个过程用掉的碳排放要比产生的二氧化碳多。由美国能源部资助的一个团队在伊利诺伊州一家生产生物乙醇燃料的工厂内测试了此类系统。不过，生物能源和碳捕获与储存均未展示出接近这些模型所构想情景的潜力。

 

　　“这只是简单的算术题。累积碳排放量不能超过一万亿吨。这个额度真的很小，因此我们必须实现负排放，或者至少要做一些补偿措施（例如扩大绿化面积）来达到零排放。因此，到底这些措施能否实施还很难说。”

 

　　基于这些模型以及其他信息，IPCC预计，到2100年减排举措将使全球能源消费减少3%～11%。这种程度比较合适，既有利于减少碳排放，又能维持全球经济整体上的增长态势。不过，如果生物能源和碳捕获与储存系统发展受限，实现2℃目标很难。

 

　　问题是，是否有模型准确地反映了技术和社会方面的难题。麻省理工提出的一个模型显示，项目成本是IPCC报告的成本的两到三倍。部分原因是，该模型试图反映推广新技术的困难程度，例如熟练劳动力和自然资源在不同地区的分布问题。其次还有技术障碍。捕获发电厂释放的二氧化碳的成本和难度超出很多人的想象。目前只有加拿大的一个电站在开展这类商业项目。

 

　　此外，雷利说，事实上能完成2°C目标的模型非常少。而且这些模型比那些不能完成目标的模型的减排成本高得多。

 

　　参加了IPCC评估报告的加州大学政治科学家大卫·维克多（David Victor）表示，尽管IPCC评估报告中也包含了警告，但报告并没有充分强调经济和技术的挑战，以及模型的不确定性。维克多并不认为这一问题能都归咎于科学家们：当研究人员起草评估的排放前景和成本草案时，他们清晰地表明了实现2℃目标的难度。但欧盟和发展中国家为主的政府要求报告更加乐观。“我们遇到了很多的阻力，最后文字都经过一定程度的修饰。”维克多说。

 

　　建模专家们则认为，模型中已经明确指出了重要的研究问题，例如生物能源和碳捕获与储存的成本和对土地使用、食品系统和水源的影响。

 

　　例如，2014年《地球未来》上的一项研究发现，即使有第二代纤维素生物燃料（既包括植物中的糖，也使用植物的茎和木质材料），也很难获得足够的生物能源作物。这需要大幅度增加作物产量，同时到2100年氮肥使用会增加77%。生物能源需要在能捕获碳排放的集中设施里生产，除非诸事顺利，否则在不明显影响食物产量或扩大耕种面积的情况下，很难大规模推广生物能源。

 

　　“如果我们需要推广这样的大规模基础设施，我们需要了解这意味着什么，”柏林墨卡托研究所全球生态和气候变化中心的环境科学家萨宾·法斯(Sabine Fuse)这样说。

 

　　2014年10月，法斯在《自然气候变化》杂志上发表了一篇评论，呼吁负排放需要跨学科的合作。第一个跨学科气候变化项目是由该评论的共同作者彼得·史密斯（Peter Smith）组织，该项目是针对负排放策略和潜在的限制的评估。负排放策略包括：生物能源与碳捕获碳储存系统或其他吸收碳的方法，植树造林，使用化学洗涤器直接从空气中捕获二氧化碳，以及破碎岩石加强消耗二氧化碳的地质风化。

 

　　“这些技术背后的科学背景还非常欠缺，”史密斯说，“这有点像路线图，告诉我们未来几年里需要做的事情，例如加快研发碳捕获系统。”

　　建模专家们正在研究实际操作中会遇到的问题。大部分模型都存在这样一个假定：全球各国都会参与缓解气候变化，为碳排放制定价格，技术解决方案将广泛普及，投资会流向发展中国家相对廉价的减排举措上。但实际情况远没有这么理想。全球变化联合研究所的一个团队正与维克多等人合作，研究在发展中国家由于政治不稳定和公共设施质量低下造成的投资风险。他们的模型显示，投资者可能会更倾向于投资发达国家，从而造成成本上升，发展中国家日益增长的碳排放更难降低。

 

　　“这些模型说明了一个道理，在过于理想化的假设下，凡事皆有可能。而在较为实际的假设下，很难达到2℃目标。”维克多表示。

 

　　建模专家们非常明确地表示，没有所有国家的全力合作，减少碳排放的成本肯定会增加，实现2℃目标的几率会大幅下降。这正是巴黎峰会面临的情形。大多数国家和所有主要温室气体排放国均提交了减排承诺，但各自的减排强度大不相同。

 

　　按照现在的情况，即使各国减少碳排放，21世纪末全球仍会变暖3℃左右。如果各国不加大减排力度，全世界将最早在2032年变暖2℃。如果这些模型推断无误，全球领导者要么接受更大幅度的升温，要么筹划艰巨的负排放行动。如果他们选择了后者并且获得成功，情况就完全不同了。

 

　　“到时候情形就不一样了。”奥地利国际应用系统分析研究所副所长、经济建模专家雷伯加·诺维奇（Nebojsa Nakicenovic）表示，“如果技术允许，那么我们也能实现更远大的目标，例如把全球变暖限制在1℃以内。”

 

　　不妨设想现在是2100年，生物能源成为主要的能源产业，碳捕获系统每天吸收的二氧化碳和巴黎峰会时每天释放的二氧化碳的量相同。人类已经严格控制了大气。到那时候气候峰会上，各国政府讨论的问题就会是：地球恒定温度要设到多低？