低碳发展及省级温室气体清单编制 培训教材

低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材
2013年10月24日
前 言
应对气候变化涉及到气候变化的事实和归因、气候变化的影响与适应、以及减缓气候变化，既有科学技术问题，也有政策行动问题，是一项多学科的、综合性的系统工程。

温室气体清单编制是应对气候变化的基础性工作，发达国家编制温室气体清单起步较早，形成了一套较为完成的管理体制，我国在国家温室气体清单编制工作的基础上，从2009年起正式启动了省级温室气体清单编制研究和试点，积累了一些解决清单编制问题的经验和办法。

低碳发展是化挑战为机遇的重要战略，从2010年起我国先后开展了两批低碳省区和低碳城市试点，也开展了7个省市碳排放权交易试点，通过试点加深了对低碳发展和控制温室气体排放体制机制的认识。

这些经验和认识对于地方应对气候变化管理人员和清单编制人员具有较大的参考价值。

在国家发展改革委与联合国开发计划署合作项目支持下，国家应对气候变化战略研究和国际合作中心牵头组织《省级温室气体清单编制指南》（简称《省级指南》）执笔人和其他相关领导与专家，编写完成了《低碳发展及省级温室气体清单培训教材》。

在《省级指南》的基础上，教材主要介绍了省级温室气体清单编写过程中存在的主要问题和解决方案，并增加了应对气候变化及其低碳发展的主要内容。

本培训教材共包括三部分。

第一部分介绍气候变化科学问题和政策，共有四章，其中中国气象局国家气候中心任国玉研究员执笔完成第一章，第二章由中国农业科学研究院李玉娥研究员撰写，国家应对气候变化战略研究和国际合作中心徐华清副主任编写第三章，第四章由国家发展改革委应对气候变化司孙翠华副司长执笔完成。

第二部分为省级温室气体清单编制，共分七章，其中徐华清同志负责第一章和第七章的编写，其余各章节执笔人依次为国家发展改革委能源研究所胡晓强副研究员，国家应对气候变化战略研究和国际合作中心苏明山研究员，中国农业科学研究院董红敏研究员和中国科学院大气物理研究所韩圣慧副研究员，中国林业科学研究院朱建华副研究员，中国环境科学研究院高庆先研究员。

为借鉴挪威编辑清单经验，特请挪威专家Eilev Gjerald先生，Alice Gaustad女、Elin Okstad女士和Marte Kittilsen女士编写了第三部分内容。

本培训教材由苏明山、马翠梅、杨姗姗和孙粉编辑。

由于时间仓促，教材
还存在许多不足之处，敬请读者批评指正，以利于进一步修改和完善。

目录
第一部分应对气候变化：科学和政策 (1)
第一章气候变化的科学问题 (2)
一、基本概念 (2)
二、全球气候变化现状及趋势 (5)
三、中国气候变化现状及趋势 (12)
四、对不确定性和几个重大科学问题的认识 (21)
第二章气候变化的影响及适应 (25)
一、基本概念 (25)
二、气候变化影响评估方法与工具 (25)
三、气候变化对全球产生的影响 (28)
四、气候变化对中国的影响 (33)
五、适应气候变化的技术措施 (46)
第三章低碳发展基本概念及其路径 (48)
一、基本概念 (48)
二、主要模式 (51)
三、重点路径 (55)
第四章中国控制温室气体排放的政策措施 (58)
一、中国对外承诺的控制温室气体排放行动目标 (58)
二、落实控制温室气体排放行动目标的主要举措 (58)
三、利用市场机制应对气候变化的政策与行动 (61)
第二部分省级温室气体清单编制 (65)
第一章温室气体清单编制相关背景 (66)
一、基本概念 (66)
二、国家温室气体清单编制情况 (66)
三、省级温室气体清单编制情况 (69)
第二章省级能源活动温室气体清单编制 (72)
一、基本概念 (72)
二、编制方法 (72)
三、存在问题及解决途径 (85)
第三章省级工业生产过程温室气体清单编制 (90)
一、基本概念 (90)
二、编制方法 (92)
三、存在问题及解决途径 (105)
附件工业生产过程清单编制报告格式（以2005年为例） (109)
第四章省级农业温室气体清单编制 (115)
一、基本概念 (115)
二、编制方法 (117)
三、存在问题及解决途径 (138)
第五章省级土地利用变化和林业温室气体清单编制 (142)
一、基本概念 (142)
二、编制方法 (147)
三、存在问题及解决途径 (167)
第六章省级废弃物处理温室气体清单编制 (175)
一、基本概念 (175)
二、编制方法 (180)
三、存在问题与解决途径 (195)
第七章省级温室气体清单报告格式及大纲 (198)
一、基本概念 (198)
二、清单报告表格 (199)
三、清单总报告大纲 (208)
附件省市区温室气体清单大纲 (210)
第三部分挪威温室气体清单编制经验 (212)
第一章挪威温室气体清单编制制度安排 (213)
一、清单编制的组织方式和发展历程 (213)
二、清单的要素 (221)
三、清单的主要经验 (224)
第二章挪威温室气体清单的不确定性管理 (227)
一、质量保障与质量控制 (227)
二、评估和减少不确定性的方法 (235)
三、不确定性分析和主要类型分析结果 (240)
2005年为例）清单LULUCF）清单划
第一部分
应对气候变化：科学和政策
第一章气候变化的科学问题
一、基本概念
近百年来，特别是自从20世纪70年代末以来，地球气候正经历了明显的变暖，引起世界各国政治界和科学界的广泛关注。

我国的气候变化趋势与全球变化总趋势基本一致。

“政府间气候变化专门委员会（IPCC）”发表的第四次评估报告指出，近50年的全球气候变暖很可能主要是由于人类活动向大气中排放二氧化碳等温室气体产生的增温效应引起的。

采用全球气候模式的预估研究表明，未来50-100年全球和我国的气候将继续向变暖的方向发展。

本章主要介绍全球和中国气候变化的基本事实、规律、成因及其未来可能变化趋势，并对当前重大科学问题的基本认识进行简要梳理。

参照IPCC第四次评估报告，对本章涉及的主要科学术语定义如下：
气候：气候通常被定义为某一较长时期内的平均天气状态。

这个时期一般从几个月到几十年甚至更长时间。

因此，天气和气候是两个不同的概念，前者指瞬间（几天以内）的大气现象和大气状态，而后者则指更长时间内的总体大气现象和大气状态。

世界气象组织（WMO）规定，用来统计气候变量平均值或变率的参考时期是30年，目前统一采用1981-2010年作为参考时期。

用以描述平均气候状态的变量主要包括近地面气温、降水、风、日照和辐射等。

一个地方或全球的气候是不断变化的，这种变化发生在从年际到几十亿年的各种时间尺度上。

目前，人们最关注的是年代到世纪尺度上的气候变化。

气候学是研究气候的特征、形成和变化的学科，是大气科学(气象学)的一个重要分支。

气候变化：指气候平均状态统计学意义上的显著改变或者持续较长一段时间（典型的为10年或更长）的变动。

气候变化的原因包括自然的内部变异性、自然的外部强迫和人为的外部强迫（包括对大气组成成分的改变和土地利用变化）。

全球和区域气候在年代以上所有时间尺度上不断地变化。

用来表征气候变化的指标通常包括某一时期内地表温度和大气降水量演化趋势，气候变化也表现为极端气候事件频率和强度随时间的演化。

《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）第一款中，将“气候变化”定义为：“经过相当一段时间的观察，在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变
全球大气组成所导致的气候演化”。

因此UNFCCC的定义不包括自然内部变异和自然外部强迫造成的长期气候演化，与学术界和本章定义不同。

温室气体：温室气体是指大气中由自然或人为原因产生的能够吸收和释放地球表面、大气和云所射出的红外辐射谱段特定波长辐射的微量气体成分。

温室气体能够导致大气温室效应。

水汽（H2O）、二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）、甲烷（CH4）和臭氧（O3）是地球大气中最重要的温室气体。

这些温室气体有些是由于自然过程产生的，，还有许多完全由人为因素产生的温室气体，如《蒙特利尔协议》所涉及的卤烃和其他含氯和含溴物。

除CO2、N2O和CH4外，《京都议定书》也将六氟化硫（SF6）、氢氟碳化物（HFCs）和全氟化碳（PFCs）定为温室气体。

气溶胶：空气中悬浮的固态或液态颗粒的总称，典型大小为0.01-10微米，能在空气中滞留至少几个小时。

气溶胶有自然和人为两种来源。

气溶胶可以从两方面影响气候：通过散射辐射和吸收辐射产生直接影响，以及作为云凝结核或改变云的光学性质和生存时间而产生间接影响。

温室效应：温室气体有效地吸收地球表面、大气自身(由于相同的气体)和云散射的热红外辐射。

大气辐射朝所有方向散射，包括向地球表面的散射。

温室气体将热量捕获在地表-对流层（大约1万米高空以下）系统内，这个作用称为“温室效应”。

对流层中的热红外辐射与其散射高度上的大气温度强烈耦合。

在对流层中，温度一般随高度的增加而降低。

从某一高度射向空间的红外辐射一般产生于平均温度为-19℃的高度，并通过射入的净太阳辐射达到平衡，从而使地球表面保持在高得多的温度上（目前平均为+14℃的）。

温室气体浓度的增加导致大气红外辐射捕获能力提高，这就形成了一种辐射强迫，因而导致温室效应增强，即所谓的“增强的温室效应”，造成对流层和地表温度上升。

排放情景：是对潜在辐射活跃的人为温室气体和气溶胶未来可能趋势的各种假设。

排放情景的建立考虑了驱动因子（如人口统计、社会经济发展、技术变化）及其内部的协调性。

从排放情景引申出的大气浓度情景被用于输入全球气候模式，进行模拟和分析。

IPCC公布的SRES情景曾经是气候模拟和预估的基础。

其中的四个情景族是A1，A2，B1和B2。

气候模拟中采用的A1B、A1FI、A1T、A2、B1和B2等
6组情景，各自选择了一种情景族作为解释性情景。

每种情景未来的排放量增长速率不同，例如，A2情景排放增加速率比B2情景来得高。

全球碳循环：用于描述地球大气、海洋、陆地生物圈和岩石圈中碳流动（以各种形式，如CO2）或交换的术语。

地球上最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料，含碳量约占地球上碳总量的99.9%。

地球上还有大气圈库、水圈库和生物库等三个碳库，其中的碳在生物和无机环境之间迅速交换。

在大气中，CO2是含碳的主要气体，也是碳参与物质循环的主要形式。

在生物库中，森林是碳的主要吸收者，它固定的碳相当于其他植被类型的2倍，也是生物库中碳的主要贮存者，相当于目前大气含碳量的2/3。

植物、微生物通过光合作用从大气中吸收碳的速率，与通过生物的呼吸作用将碳释放到大气中的速率大体相等，因此，大气中CO2的含量在受到人类活动干扰以前是相当稳定的。

土地利用和土地利用变化：土地利用是指针对某种土地覆盖类型上的所有安排、活动和采取的措施。

该术语还指出于社会和经济目的所管理的土地(如放牧、木材开采和保护)。

土地利用变化指人类改变的土地利用和管理，可导致土地覆盖的变化。

土地覆盖和土地利用变化会对反照率、蒸散发、温室气体的源和汇及气候系统的其它性质产生辐射强迫，影响局地、区域或全球气候。

太阳活动：太阳呈现出的高活跃期，可通过对太阳黑子数，以及辐射量、磁活动、高能粒子释放的观测了解太阳活动强度。

太阳活动存在11年和更长时间的周期性波动。

当太阳活动比较强时，太阳发射出的辐射量或光照一般也比较强，反之亦然。

辐射强迫：辐射强迫是由于气候系统外部驱动因子的变化，如：CO2浓度或太阳辐射量的变化等，造成对流层顶净辐照度(向上辐射与向下辐射的差，单位用Wm-2表示)发生变化。

用固定在未受扰动值上的所有对流层特性计算辐射强迫；若受到扰动，则在平流层温度重新调整到辐射动力平衡之后再进行计算。

在不考虑平流层温度变化的情况下，辐射强迫被称为瞬时强迫。

在IPCC报告以及本章中，辐射强迫被定义为相对于1750年的变化量。

辐射强迫不应与云辐射强迫混淆，后者表示云影响大气顶层净辐照度的大小，但与辐射强迫无关。

全球变暖潜力（GWP）：这是一个基于充分混合的温室气体辐射特征的指数，用来衡量相对于CO2的当前大气中某种温室气体单位质量的辐射强迫大小。

GWP表示这些温室气体不同时间内在大气中保持综合影响及其吸收外逸热红外辐射的相对效应。

《京都议定书》相关条款建立在100年时间框架内脉动排放量的GWP数值分析基础上。

极端气候事件：当某地天气的状态严重偏离其平均态时，就可以认为是不易发生的事件，或者异常事件。

在统计意义上，不容易发生的事件就可以称为极端事件。

干旱、洪涝、高温热浪和低温冷害等都可以看成极端气候事件。

某个地区的极端气候事件（如热浪）在另一地区可能是正常的。

平均气候的微小变化可能会对极端事件的时间和空间分布以及强度的概率分布产生巨大影响。

常见的极端气候事件包括高温、低温、强降水或暴雨、干旱、热带风暴或台风、沙尘暴等，可以对人类社会和经济活动造成严重负面影响。

气候突变：气候系统的非线性演化可导致气候突变，有时称之为快速气候变化、突发气候事件或意外事件。

突变这个术语通常指这些事件的时间尺度快于产生强迫的典型时间尺度。

然而，并非所有的气候突变需要受到外部强迫。

已提出的一些可能的气候突变事件包括北大西洋温盐环流的重组或消失，冰川的快速消融，多年冻土层的大面积融化或土壤呼吸作用增加导致碳循环变化加快。

其它的突变事件也许确实无法预料，是某个非线性系统的强烈、快速变化的强迫作用所引起的。

二、全球气候变化现状及趋势
(一)全球气候变化观测事实
1.全球平均温度
在过去的150年，全球平均地表温度呈现明显增加趋势，1950年以来温度增加尤其显著（图1.1）。

近100年(1906-2005年)，全球地表温度的线性趋势为0.74°C，近50年的变暖速率达到每10年0.13°C，几乎是近100年增温速率的2倍。

北半球变暖比南半球明显，全球各个大陆的变暖比各个海洋明显，全球陆地夜间增暖比白天明显，北半球中高纬度地区冬季增暖比夏季明显。

图1. 1 全球最近15年地表年平均温度距平变化
注：图中黑线是英国哈得来中心和东安格莱大学气候研究中心序列，红线是美国国家气候资料中心序列，蓝线是美国国家航天航空局Goddard空间研究所序列。

(源自：WMO, 2011) 利用探空和卫星观测资料对大气对流层中、低层温度进行的分析表明，二者之间的变暖率基本一致。

卫星微波探空仪得到的1979年以来对流层温度变暖率为每10年0.12°C-0.19°C。

平流层底层温度明显下降了。

但是，一些研究表明，高空温度变化趋势估计还存在着很大不确定性。

全球陆地上极端温度变化与大尺度变暖相一致。

观测结果显示，中纬度区域霜冻日数大范围减少，极端暖日数(最暖10％的白昼或黑夜)增加，极端冷日数(最冷10％的白昼或黑夜)减少。

冷夜日数变化最显著，1951至2003年间，在有观测资料的所有区域(76％的陆地)冷夜日数均减少。

自20世纪下半叶以来，热浪一直在持续增长。

但是，目前尚无足够的证据确认一些如龙卷、冰雹、闪电等中小尺度事件是否存在着变化趋势。

2.全球降水量
在许多地区，观测到降水量在1900至2005年间存在长期趋势变化。

在南北美东部、欧洲北部、亚洲北部和中部，降水量出现较显著增加；在萨赫尔、地中海、非洲南部和亚洲南部部分地区降水量减少。

降水的时空变化很大。

在其它区域尚
未观测到长期趋势变化。

在多数陆地区域，观测到强降水事件频率似乎呈增加趋势。

大约自1950年以来，许多陆地上的强降水事件(例如：高于95个百分位值)发生次数可能增加，甚至在那些总降水量减少的区域也是如此。

据报道，极弱降水事件也在增加(50年1次)，但是仅有少数地区有足够的资料来评估这种趋势的可信性。

大约自1970年以来，北大西洋的强热带气旋活动增加，这与热带海表温度上升相关。

在其他一些资料质量备受关注的区域，也有迹象表明强热带气旋活动在增加。

但在西太平洋地区，热带气旋和台风发生频率出现减少趋势。

自20世纪70年代以来，在更大范围地区，尤其是在热带和副热带地区，气象干旱的强度和持续时间似乎增加了，但没有足够证据表明水文干旱事件频率也增多了。

有很多种不同的方法来衡量干旱，但是不少研究仍采用降水和温度的变化来表示，这种干旱称为气象干旱。

3.全球海平面
根据验潮仪资料估计，1961年至2003年期间，全球平均海平面上升的平均速率为每10年18毫米。

海平面上升主要是由海水热膨胀和冰川（冰川、冰帽和冰盖）消融造成的，其中前者的贡献为每10年11毫米，后者的贡献为每10年7毫米。

根据验潮仪资料和地质资料，19世纪中叶到20世纪中叶之间海平面上升速度有所加快。

利用现有潮位记录对追溯至1870年的海平面变化进行了重建。

海平面在1870年至2000年期间有加速上升现象。

地质资料表明在过去的2000年间，海平面变化很小。

现有证据表明，现代海平面上升始于19世纪中叶到20世纪中叶之间这一时段时期。

4.古气候变化
古气候研究利用钻孔测得过去的地温、海洋沉积物孔隙水变化、冰川范围变化测量、树木年轮宽度和密度、以及涉及化学、物理和生物参数变化等多种代用资料。

上述参数反映了过去环境和气候的变化。

对过去1000年的温度变化进行了很多研究。

研究表明，公元1000到1300年北半球许多地区比较温暖，一般称为“中世纪暖期”；而从1500年到1900年气候偏冷，称为“小冰期”。

20世纪下半叶北半球的平均温度很可能比过去500年内的任何其它50年的温度高，并可能是至少过去1300年内最温暖的阶段。

但对这一点还存在很大的争论。

上述结论建立在代用资料重建的基础上，在几十年以上尺度上存在较高的不确定性。

中全新世(约6000年前) 和末次冰盛期(约21,000年前) 与目前的气候有较大不同。

全新世中期北半球夏季比目前暖，亚洲夏季风可能比今天强盛，全球陆地表面年平均气温可能也比目前略高，但目前没有可信的温度重建结果。

末次冰盛期气候比今天冷得多，全球平均地表温度估计至少比当前低5°C，北大西洋及其周围区域温度下降更大，北美北部和西北欧地区被深厚的大冰盖所覆盖，北半球陆地植被带向南迁移，降水量下降，气候寒冷干燥，全球海平面比今天低120米左右。

全新世（最近12000年）和末次冰盛期的气候异常主要由地球轨道参数改变及其地球气候系统内部强烈的反馈过程引起。

各种地球生物化学和地球生物物理反馈放大了对地球轨道强迫的响应。

5.气候变化原因
一般认为，影响全球和区域几十年到上百年气候变化的外部强迫因子主要包括人为和自然因素。

其中人为因素包括向大气中排放温室气体和气溶胶以及改变土地利用方式和土地覆盖类型，自然因素包括太阳输出辐射的改变和火山活动。

这里对各种外强迫因子演化及其原因进行简要介绍（IPCC，2007）在过去250年里，大气中包括CO2在内的主要温室气体浓度显著增加了。

这种增加主要起因于人类活动。

大气CO2浓度已从工业化前的约280ppm(百万分之一)，增加到2007年的380ppm，增加了100ppm（图1.2）。

根据南极冰芯资料，当前地球大气中的CO2和CH4浓度已经远超过过去65万年中的任何时期，也远超过工业化前的记录。

图1. 2美国夏威夷Mauna Loa观测的大气CO2浓度变化（1958-2007年）
注：2007年CO2浓度为380ppm (百万分之一体积)。

（源自：IPCC, 2007）
一种温室气体在大气中的当前浓度，是其过去历史排放及其从大气中清除的净结果。

长生命期的温室气体如CO2、CH4和氧化亚氮（N2O），其化学性质稳定，可在大气中留存十年到数百年甚至更长时间，一旦排放到大气中，可对地球气候产生长期影响。

大气中温室气体CO2、CH4和N2O浓度增加产生的地球气候的总辐射强迫和增温能力也显著增加。

自工业化时期以来，大气CO2增加所产生的辐射强迫增加值达到每平方米1.66瓦（W）；在1995至2005年间，大气CO2增长导致其辐射强迫增加了20%。

温室气体总辐射强迫增加可能是造成全球气候变暖的主要原因。

来自化石燃料使用以及土地利用变化对植物和土壤碳影响所产生的CO2排
放是大气CO2增加的主要来源。

自1750年以来，排放到大气中的CO2大约有三分之二来自化石燃料燃烧，三分之一来自土地利用变化。

这些CO2大约有45%留存在大气中，30%被海洋吸收，其余的被陆地生物圈吸收。

排放到大气中的CO2，大约一半在30年里被清除，30%在几百年里被清除，其余的20%通常将在大气中留存数千年。

在最近几十年里，CO2排放持续增加。

化石燃料燃烧产生的全球CO2年排放量，从20世纪90年代的平均每年64±4亿吨碳增加到2000至2005年间的每年72±3亿吨碳。

与土地利用变化相关的CO2排放量估算值，在20世纪90年代平均每年可能排放5～27亿吨碳。

气溶胶是人类向大气中排放的各种微粒物质，一般造成负的辐射强迫，即引起气候变冷。

目前估计的所有气溶胶的总直接辐射强迫为每平方米–0.5±0.4W。

在北半球许多大陆地区，可以清楚地辨别出主要由硫酸盐、有机碳、黑碳、硝酸盐和工业粉尘组成的工业气溶胶。

根据模式估算，硫酸盐的辐射强迫约为每平方米–0.4±0.2W，来自化石燃料的有机碳的辐射强迫为每平方米–0.05±0.05W，来自化石燃料的黑碳的辐射强迫为每平方米+0.2±0.15W。

人为引起的土地利用变化已经增加了全球地表反照率，产生的辐射强迫为每平方米–0.2±0.2W，但科学认识水平比较低。

在城市地区，由于下垫面的强烈改变，以及人为能量生产过程的热量释放，可以造成很强的增温，造成加强的“城市热岛效应”。

对于太阳活动和火山爆发造成的辐射强迫改变，目前还缺少长期连续的观。