《2024年全球碳收支》预印本发布|2024年全球碳收支|厄尔尼诺|双控制度体系|排放量|燃料|碳汇|零排放|预印本

《全球碳计划》是“未来地球”倡议框架下的国际研究项目，该计划由约120多位科学家组成的国际团队协作撰写，最新报告将于第29届联合国气候变化大会（COP29）会议期间（2024年11月11日至22日）正式发布。

《2024年全球碳收支》作为该系列的年度报告，已于11月13日以预印本形式发布，并以动态数据集的形式呈现。最终版本将在稍后正式发布。

《全球碳计划》是“未来地球”倡议框架下的国际研究项目，致力于全球可持续性研究，并与世界气候研究计划建立了合作伙伴关系。其核心目标是深入理解全球碳循环，涵盖其生物物理和人类活动维度，以及二者之间的相互作用和反馈机制（如图1所示）。该计划由约120多位科学家组成的国际团队协作撰写，每年发布一份基于现有方法学的同行评审报告，确保评估过程的科学透明性。这份最新报告将于COP29会议期间正式发布。

《2024年全球碳收支》作为该系列的年度报告，已于11月13日以预印本形式发布在《Earth System Science Data》期刊上，并以动态数据集的形式呈现。这是自2006年起的第19次年度更新，也是第13次在该期刊发布动态数据集版本。报告整合了最新的数据和分析方法，对全球碳循环进行了全面评估，为应对气候变化提供科学依据。经过同行评审的最终版本将在稍后正式发布。

图1：由人类活动引起的全球碳循环扰动：2014–2023年期间的全球年均值（十亿吨CO₂/年）。碳去除（CDR）在此特指除土地利用相关部分外的二氧化碳去除措施；与土地利用相关的去除已包含在土地利用变化的估算中。碳收支失衡指的是估算的排放量与碳汇之间的差异。

图2: 这张图展示了自1850年以来全球年度碳排放及其在大气、陆地和海洋中的分配情况，其中化石燃料和土地利用变化的排放（正值）逐年增加，而陆地和海洋碳汇（负值）努力吸收部分排放，但仍有大量二氧化碳积累在大气中。

全球化石燃料排放量

仍未显现峰值迹象

根据预测，2024年全球化石燃料使用产生的二氧化碳排放量将增长0.8%（范围介于-0.3%至1.9%之间），总量将达到374亿吨（GtCO2)。尽管在清洁能源领域取得了一定进展，但全球化石燃料排放量仍因天然气和石油使用的增长而上升。同时，煤炭排放量预计也将有所增加，但涨幅相对较小。这一增长是在2023年排放量已增长1.4%的基础上发生的，这进一步推迟了全球排放量达到必要峰值的预期时间。

全球因土地利用变化产生的二氧化碳排放量预计在2024年将继续维持在4.2亿吨的高位。然而，自1990年以来的每个十年间，这类排放量均呈下降趋势，尤其是在过去十年中减少了20%。砍伐森林活动的减少，以及植树造林和再造林带来的二氧化碳清除量的增加，共同推动了土地利用变化导致的二氧化碳排放量下降。尽管过去十年碳清除量的增长有所停滞，但整体下降趋势依然明显。

如图3所示，总二氧化碳排放量（即化石燃料使用与土地利用变化所产生的排放之和）在过去十年间趋于稳定，预计在2024年将达到41.6亿吨（GtCO2）。这一稳定趋势出现在2014至2023年期间，而在此前的十年（2004至2013年），总排放量曾以年均2%的速度迅速增长。这表明在应对气候变化方面已取得一定进展，但当前的努力尚不足以使全球排放量步入持续下降的轨道。

图3：总二氧化碳排放量（包括化石燃料和土地利用变化的排放之和）在过去十年内趋于稳定，预计到2024年将达到41.6亿吨（GtCO₂）；土地利用变化的估算基于四种核算模型，并结合自1997年以来的火灾变化数据。

预计2024年大气中的二氧化碳浓度将达到422.5ppm（百万分率），较2023年上升2.8ppm，比工业化前水平高出52%。总二氧化碳排放量的增加是大气二氧化碳浓度上升的主要原因（过去十年间平均每年增加2.5ppm）。同时，碳汇对气候条件的响应每年都会对具体浓度值进行微调，尤其是在陆地上。

二氧化碳的排放

为了更准确地预测2024年全球碳排放总量，全球碳收支报告基于Carbon Monitor提供的1月至8月的实际排放数据，并结合其对9月至12月的预测数据进行了全球全年排放的估算。根据2024年的初步数据显示，相较于2023年，全球化石燃料二氧化碳排放量预计将增加0.8%。

预测表明，2024年全球化石燃料二氧化碳排放量将增长至37.4亿吨（GtCO2）（如图4）。2023年的最终数据显示，全球化石燃料排放量较2022年增加了1.4%。自2021年疫情后复苏以来，全球化石燃料二氧化碳排放的增长趋势仍在持续。

图4: 从上世纪60年代开始，全球化石燃料二氧化碳排放量总体上呈现上升趋势，尽管在几个重要时间点有轻微下降，如第一次、第二次石油危机，全球经济危机，新冠肺炎疫情等，目前还没有明显的迹象表明全球化石燃料二氧化碳排放量将达到峰值。2024年的排放量将增长至37.4，比2023年高出0.8%。

2024年预计的增长主要归因于天然气和石油排放量的增加，而煤炭排放量也略有上升，但幅度较小（如图5所示）。

- 煤炭排放量（占全球排放总量的41%）预计将增加0.2%

- 石油排放量（占全球排放总量的32%）预计将增长0.9%

- 天然气排放量（占全球排放总量的21%）预计将增加2.4%

- 水泥排放量（占全球排放总量的4%）预计将减少2.8%

图5: 全球每年各类化石燃料二氧化碳排放量均呈现上升趋势，煤炭的增长最为显著，其次是石油和天然气。水泥的排放增长量近二十年有轻微增长，但始终处于最低水平。

许多国家已经成功减少了化石燃料二氧化碳排放量或减缓其增长趋势，并且在大多数国家乃至全球范围内，单位能耗的二氧化碳排放量持续下降，呈现出去碳化趋势。然而，这些努力仍不足以使全球排放步入实现净零排放的下降轨道。

在过去十年（2014-2023年）中，22个国家（占全球化石二氧化碳排放量的23%）成功减少了排放，同时经济依然保持增长。这一成就比前一个十年（2004-2013年）有所提升，当时仅有18个国家做到这一点。

经合组织（OECD）国家在过去十年的化石二氧化碳排放减少速度明显加快，年均减少1.4%，而前一个十年为0.9%。非经合组织（Non-OECD）国家的化石二氧化碳排放增长在过去十年有所放缓，年均增长1.8%，相比前十年的4.9%显著减速。这一趋势在中国也得到了验证。虽然排放量仍在增加，但过去十年全球化石二氧化碳排放的增长速度从前十年的年均2.4%降至0.6%。

这些趋势主要归因于能源系统的持续去碳化（如从煤炭转向天然气，从化石燃料转向可再生能源），以及过去十年经济增速的略微放缓。然而，尽管能源部门去碳化进展明显，但其速度仍不足以扭转全球化石二氧化碳排放持续增长的趋势。

由土地利用变化带来的净二氧化碳排放量仍然保持在较高水平，但自1990年代末达到峰值以来已经有所下降，特别是在过去十年中。

由全球土地利用变化带来的的净二氧化碳排放量平均为4.1亿吨（GtCO2），预计2024年将达到4.2亿吨（如图6所示）。

图6: 土地利用变化造成的全球二氧化碳排放量预计在2024年仍将保持在4.2亿吨二氧化碳的高位，但自20世纪90年代以来每十年都在下降。

巴西、印度尼西亚和刚果民主共和国合计贡献了全球土地利用变化净二氧化碳排放量的60%（如图7所示）。尽管永久性森林砍伐导致的年排放量已大幅减少，但仍维持在约3.7亿吨（GtCO2）的高水平，凸显出停止森林砍伐在减排方面的巨大潜力。

图7: 前三大排放国分别是巴西、印度尼西亚和刚果民主共和国，他们贡献了全球土地利用净排放量的60%。

此外，（如图8所示）其他土地管理活动也带来了额外的排放量，包括木材采伐和其他森林管理（每年1.0亿吨CO2），泥炭地排水和泥炭火灾（每年0.9亿吨CO2），其他土地类型的转换（每年0.4亿吨CO2）。通过植树造林和再造林实现的永久性碳移除（每年1.9亿吨CO2），抵消了约一半的永久性森林砍伐排放量。木材采伐产品显著增加了基于植被的二氧化碳吸收，而生物炭及生物能源与碳捕获和储存（BECCS）提供的移除量则微乎其微。

图8: 从2014到2023年，永久性毁林造成的排放量有所下降，但仍高达3.7亿吨二氧化碳。通过永久造林/再造林的二氧化碳清除量已停滞在每年约1.9亿吨二氧化碳。

在过去十年中，轮作耕作周期中的森林砍伐排放量（每年2.6亿吨CO2）几乎被周期结束后农地弃耕所促成的森林再生碳移除量（每年2.5亿吨CO2）所抵消。预计2024年土地利用变化的排放量将比2023年增加0.5亿吨CO2。这一增长主要由南美洲的森林砍伐和退化相关的火灾排放所推动，加之与厄尔尼诺现象相关的干旱条件加剧了火灾的蔓延。

本文中公布的土地利用变化净二氧化碳排放量估算值，可与各国温室气体清单所使用的定义进行转换。该定义还包括管理森林的自然碳汇。基于共同定义的分析（2014-2023年）显示，管理森林的净碳汇估计为2.6亿吨CO2，与各国清单得出的2.8亿吨碳汇数据非常接近。

自1990年代末以来，土地利用变化导致的年度净二氧化碳排放量一直呈下降趋势，当时排放量处于自20世纪50年代以来的最高水平。得益于数据和方法的改进，这一下降趋势首次被证实具有统计显著性。

相比1990年代末，最近十年（2013-2023年）的排放量已下降了28%。这一显著降幅不仅归因于砍伐森林导致的排放减少，还得益于再造林和植树造林所带来的碳清除量增加。在过去十年中，这一下降趋势进一步加速，降幅达20%，主要由于砍伐森林活动进一步减少。然而，值得注意的是，再造林和植树造林的清除量在过去十年中并未显著增长，而是趋于停滞。

方法上，本次研究采用了区域性数据产品，并对主要国家（如巴西、印度尼西亚、中国）的耕地和牧场面积变化进行了更新和更精确的估算，这是本研究的关键改进之处。

除了通过土地利用变化实现的二氧化碳清除外，当前基于非植被的人工二氧化碳清除（CDR）在2023年仅抵消了极小部分的化石燃料二氧化碳排放量。基于非植被的人工二氧化碳清除活动的年碳通量仅为0.04万吨，相当于当前化石燃料二氧化碳排放量的百万分之一。其中，增强风化项目贡献了0.03万吨，而直接空气捕获与储存（DACCS）仅贡献了0.004万吨。

在过去十年间，化石燃料和土地利用变化产生的二氧化碳总排放量趋于稳定，但尚未出现下降。化石燃料排放的增长被土地利用变化带来的减少部分抵消，但尚未达到应对气候变化所需的快速下降。

与前十年（2004-2013年）年均2%的增长相比，过去十年总排放量趋于平稳，但仍未进入向净零排放过渡的轨道。尽管如此，预计2024年二氧化碳排放量将达到41.6亿吨，比2023年增加2%。这一增长主要源于南美洲在厄尔尼诺期间因毁林和森林退化火灾导致的土地利用排放增加。因此，土地利用变化的减排未能抵消化石燃料排放的增长。

在过去十年（2014-2023年），化石燃料二氧化碳年均增长量（0.2亿吨）与土地利用变化带来的年均下降量（0.2亿吨）基本相抵。但全球尚无迹象表明二氧化碳排放量出现应对气候变化所需的下降趋势。

持续的二氧化碳排放导致大气中浓度进一步上升，加剧全球变暖。如图9所示，要遏制变暖，必须迅速减少人为排放，并最终实现净零。

图9：要限制全球变暖，全球二氧化碳排放必须降至零

如果全球二氧化碳排放量维持在当前水平，则在未来6年内，将全球变暖限制在1.5°C的剩余碳收支可能会被耗尽。

如图10所示，自2025年起，分别将全球变暖控制在1.5°C、1.7°C和2°C的剩余碳收支预计将降至235亿吨（约6年）、585亿吨（14年）和1110亿吨（27年），其中，尤其在接近1.5°C临界点时，碳收支的不确定性尤为显著。若要在2050年前实现二氧化碳净零排放，需每年平均减少1.6亿吨二氧化碳，占2024年排放量的3.9%。

图10：将全球变暖分别限制在1.5°C、1.7°C和2°C的剩余碳收支分别为235亿吨（GtCO₂）、585亿吨和1100亿吨，这相当于从2025年起还能持续排放6年、14年和27年。自1850年以来，全球已累计排放2650亿吨二氧化碳。剩余碳收支基于IPCC第六次评估报告和Forster等人（2023年）的研究成果，并在2023年通过对两者的估算值取平均后进行更新，同时扣除了近期的排放量。

此目标将在2025年至2050年期间额外累积排放530亿吨二氧化碳，接近1.7°C变暖限度的剩余碳收支。在实现二氧化碳净零排放之后，如需进一步降低全球温度，则需实现净负排放（即碳移除量超过排放量）。这不仅要求化石燃料排放量降至最低，还需以前所未有的规模扩大土地碳汇和其他人为碳移除措施。

大气中二氧化碳的累积

与自然碳汇

尽管受气候变化的负面影响，陆地和海洋碳汇总和仍吸收了约一半的人为二氧化碳排放。

在过去十年（2014-2023年），海洋二氧化碳汇年均吸收10.5亿吨二氧化碳（GtCO2），占总排放量的26%。然而，受气候条件影响，海洋碳汇能力下降了5.9%，主要由于风力变化扰乱海洋环流，温暖水域中二氧化碳溶解度降低为次要因素。

同期，陆地二氧化碳汇年均吸收11.7亿吨，占总排放量的29%。气温上升和降雨减少导致陆地碳汇能力下降了约27%，其中南美、中欧和东南亚受影响最为严重。如图11所示，2023年受厄尔尼诺现象影响，陆地碳汇降至8.4亿吨，较2022年下降41%，比十年平均水平低28%。预计随着厄尔尼诺在2024年第二季度结束，陆地碳汇将恢复至11.9亿吨，但具体恢复情况需等2025年数据确认。

2023年，陆地净二氧化碳通量（包括土地利用变化和碳汇）降至3.6亿吨，为2015-2016年厄尔尼诺以来最低水平。海洋碳汇在2024年初步估算为10.8亿吨，自2016年以来趋于停滞，此前在2002-2016年间曾快速增长，这一停滞主要与拉尼娜相关气候变率有关。

图11：2014-2023年间，陆地碳汇平均为11.7±3.2亿吨二氧化碳/年。厄尔尼诺现象使得陆地碳汇减少至8.4亿吨二氧化碳，较2022年下降了41%；海洋碳汇平均为10.5± 1.5亿吨二氧化碳/年。而2023年为10.6±1.5亿吨二氧化碳/年。海洋碳汇有所增加，与2023年厄尔尼诺现象的预期响应一致。

自2003年卫星记录以来，2024年全球火灾二氧化碳排放量高于平均水平，主要受2023年加拿大极端火灾季和巴西干旱引发火灾的影响。尽管全球碳收支分析展示了火灾排放的规模，但目前尚无法将其与其他组成部分（如陆地碳汇和土地利用变化）进行直接对比，因为尚未明确各类火灾的具体排放分配。

2024年1月至9月，全球火灾二氧化碳排放量为7.0（6.0-8.0）亿吨，比2014-2023年平均水平高出11-32%。其中，加拿大和巴西的火灾贡献尤为显著。在加拿大，2023年的极端火灾季延续至2024年，导致1月至9月的排放量达到0.8-1.2亿吨，虽低于2023年的1.7-2.8亿吨，但仍超过过去十年平均值的两倍。巴西因严重干旱，2024年前9个月的火灾排放量同样为0.8-1.2亿吨，约为十年均值的两倍。

由于持续的二氧化碳排放，使大气中的二氧化碳浓度持续上升。如图12所示，受厄尔尼诺影响，2023年和2024年大气CO2浓度分别增加2.79ppm和2.76ppm（约215亿吨），高于过去十年年均2.46ppm（192亿吨）的增幅。2023-2024年的厄尔尼诺现象以及北美和南美的火灾进一步加剧了大气CO2的增加。在1959-2023年的大气观测中，2023年CO2浓度增幅位列第四，仅次于2015年、2016年和1998年强厄尔尼诺年。