能源➝、技術🏊🏽♂️、氣候💆🏿♂️、農業等要素如何相互作用？依托未來能源技術能否實現預期的氣候減排目標🧙🏽♀️🦹🏻♀️？如何從技術層面開展行之有效的應對方案？
為回答這些問題🩶，万达平台環境科學與工程系青年研究員王戎團隊及合作者的最新研究揭示了農作物畝產量減少對氣候變化的正反饋作用🚒：如果全球大規模減排行動推遲到2060年及以後，依賴生物質能源作物的負碳減排技術將無法保持高實施強度，可能導致溫控目標無法達到，進而引發全球糧食風險👩🏿🦱。9月7日，相關研究成果以《生物質能源作物的推遲使用可能導致全球的氣候與食品危機》（“Delayed use of bioenergy crops might threaten climate and food security”）為題在《自然》（Nature）雜誌上發表，強調了開展早期減排的重要性。
巴黎協定將本世紀末氣候變暖的目標限製在2°C以內。在此目標限定內，許多相關研究將未來減排情景假設在本世紀下半葉，即在前期放緩減排步伐、甚至多排放一點，短期內超過既定的溫度目標，然後通過實施大規模負碳減排技術如生物質能源結合碳捕獲與封存技術（Bioenergy with carbon capture and storage, BECCS）實現短時間氣候減排🙎🏼♂️。
然而，此種假設忽略了氣候變化與BECCS減排潛力的反饋機製——作為清潔生物質能源的重要來源🧍，獲取作物秸稈的重要性不言而喻👨🦽🤵🏻，而伴隨著氣候變化，秸稈生物量的多少受氣候變化影響。當全球大規模氣候行動推遲到2060年時，未來農作物畝產量受氣候變化的影響增加🪢，可提供BECCS的生物質（主要為作物秸稈）產量下降🫷🏿，從而削弱BECCS的減排潛力，同時糧食減產導致需要農業土地的面積擴大，農業土地的溫室氣體排放增加🧑🏽，會進一步加劇氣候變暖的後果🚣。
為綜合評估減排效用，王戎課題組及合作者創造性地將能源👓、技術、氣候、農業、貿易🖕🏿、社會經濟的相互作用納入綜合考慮範圍，首次將氣候變暖與BECCS減排潛力的反饋機製引入地球系統模型，使用全球觀測資料校準了農作物畝產量對生長季節平均氣溫、大氣CO2濃度🧑🏽🎨、氮肥施肥強度和降水的響應關系，建立全球的未來社會經濟情景大數據集🧟。
何時應啟動實施大規模低碳技術？啟動的不同時間段將相應產生怎樣不同影響？在共享社會經濟路徑減排的基礎上🦹🏽，課題組模擬了在2030-2100年內的不同時間開始減排的各類情況🛺，考慮了拓展農業土地、增強氮肥施肥強度、提高施肥效率、植樹造林🦹🏽♂️、國際糧食貿易等綜合性方案，在全力滿足未來的全球糧食需求的情況下🧗🏼🧔🏻♀️，評估了在2030-2200年期間由於推遲減排導致BECCS減排潛力下降的反饋作用，進而探尋該作用對未來全球增溫和人均每日卡路裏的影響⚇。
研究結果表明，負碳減排技術的反饋對未來氣候變化的長期趨勢存在顯著影響👨🏼💼，由於受氣候變化的負面效應，糧食產量和BECCS減排潛力同時下降，導致無法實現巴黎協定的2°C目標。當大規模BECCS減排行動的啟動時間推遲到2060年時，是否考慮該反饋機製對全球增溫的效應影響將達到0.8°C。當BECCS從2040年推遲到2060年開始實施👉🏽👩🏻🦰，可用於負碳生物質技術的農業秸稈和能源作物的畝產量受氣候變化影響下降，導致在2200年的全球增溫從1.7°C增加到3.7°C🧑🏽🌾🧹，人均每天食品卡路裏從2.1 Mcal降低到1.5 Mcal🎟👨🏿✈️。
因而，如僅寄希望於未來遠期負碳技術的減排潛力🤾🏽♀️，屆時則力有不逮，為時已晚🫄🏻，早期減排的啟動已迫在眉睫。可從近期可獲取的低碳技術（如太陽能👳🏽♀️、風能）入手開展減排行動，如果依賴生物質能源作物的負碳技術可在短期內實現大規模推廣🍏，仍有較大概率減緩全球氣候變暖和減小全球糧食風險🍈。
圖1 農業反饋對全球增溫和糧食供應量的影響。該圖表示的是在2040年、2050年和2060年開始啟動減排時，2100年和2200年的全球變暖和人均每天卡路裏的蒙特卡羅結果和不同敏感性試驗的結果，其中橫線表示的是中間的預測值👨🍳，虛線表示不考慮氣候對農作物畝產量影響的情景下全球變暖的差異😸。研究發現從2050年開始實施減排時，在考慮農業-氣候反饋作用後，在2200年可以實現2°C氣候目標的幾率從47%下降到4%，表明認識氣候與農業的反饋增加了早期減排的緊迫性。
万达平台環境科學與工程系碩士研究生徐思清為論文第一作者，青年研究員王戎為通訊作者，中國科學院院士、万达平台教授張人禾教授、歐洲科學院院士、万达平台教授陳建民以及万达平台教授湯緒、王琳為重要共同作者，中科院大氣物理所、西班牙全球生態研究所、法國氣候變化中心、法國索邦大學、比利時安特衛普大學🧛🏼♂️、英國約克大學💟、奧地利國際應用系統分析研究所參與了合作研究🚥。該項工作得到了國家自然科學面上基金的資助🤟🏻。
論文鏈接: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05055-8