中国如何适应气候变化—陈灏 （2022年8月3日）
中国是世界上最大的化石燃料消耗国，同时是最大的可再生能源生产国，也是最大的可再生能源设备生产国。中国承诺在 2030 年实现碳达峰及 2060 年实现碳中和，并制定了实现这两个目标的计划。中国目前正在尽量扩大电力使用。例如，全国范围内已建有超过 100 万个提供给电动汽车使用的充电站，这是世界上任何国家中数量最多的。中国还在建设大规模的太阳能、风能、及水电等可再生能源产能，以及提高电力输送能力，将西北部可再生能源丰富地区的电力输送到高需求的东部及南部。自 2010 年以来，中国一直是全球可再生能源的主要投资者。2010 年至 2019 年间，中国投资了 7580 亿美元，美国以 3560 亿美元位居第二，日本以 2020 亿美元位居第三。整个欧洲投资了6980亿美元。[1]
上述采用可再生能源降低碳排放的努力被称为缓解措施。另一方面，适应措施是指加强机制用以应对气候变化的不利影响。气候变化的不利影响包括洪水、干旱、野火、及海平面上升等灾害。在全球向可再生能源过渡、或在降低灾害风险时，会提供相当多的商业机会。中国也正在抓住这些新商机。
中国希望在 30 年内将目前约 12,000 美元的人均 GDP 翻一番。 （作为参考，美国人均 GDP 约为 60,000 美元，欧盟及韩国约为 30,000 美元。）但气候的恶化将会为此目标构成障碍。因此，中国不仅要进行提高经济和人民生活水平的低碳发展，而且必须制定气候适应战略，用以保护水资源、农业、生态系统、基础设施、以及人民性命财产。以下是中国协调经济发展与气候适应的四个国家计划。
南水北调
中国淡水资源总量位居世界第六，仅次于巴西、俄罗斯、加拿大、美国和印度尼西亚。 然而，根据中国水利部的数据，中国人均水资源仅为 2100 立方米，为世界平均水平的 28%，使中国成为世界上最缺水的国家之一。[2]
中国面临的主要水资源问题之一是供需不匹配。水资源在地理上分布不均匀，使中国的一些地区处于高度缺水状态（下图）。依赖大量水资源的工业、矿业、及农业集中在东北及西北地区，但这些地区却不能依靠南方丰富的水资源。例如，北京、天津、及河北（京津冀）地区的工业发展导致了地下水过度开采。结果是该地区城市人口的人均年用水量是全国最低的，并低于沙特阿拉伯。
中国大部分降水集中在多山，不适合大规模农业的长江流域及珠江流域。而产量最高的农田却主要位在东北及西北。因此，区域性水资源失衡限制了中国粮食安全所需的农业扩张。气候变化会给这种降水失衡带来更大的不确定性。
中国长期以来一直在与这种水资源失衡斗争，并利用引水来改善用水供应。全国第一个引水工程是1960年2月开工的红旗渠。全国动员了30万人在太行山坡上建起引水渠道，在极其恶劣的条件下以体力操作长达十年。渠道以浊漳河为水源，全长1500公里，为河南省林州市提供生活和灌溉用水。
最近的 ‘南水北调工程’ 是一个大型基础设施，旨在每年从南方引水 448 亿立方米（近 12 万亿加仑），用以改善京津冀地区的用水供应。下图东部黄色引水线于2013年开始从江苏省向山东省及天津调水。中部绿色线于2014年建成，从湖北省调水到1400多公里外的北京及天津。西部的红线还在规划中。
在许多地区，预计气候变化会增加用水需求，并同时减低降雨。南水北调工程将部分抵消这种不平衡以适应气候变化。
生态文明
一提到中国的自然环境，往往会让人联想到经济活动破坏自然环境，导致空气及水污染、水土流失、与森林砍伐。尽管在发展经济及提高人民生活水平多方面面临压力，但中国认识到需要向可持续发展的模式转型，将环境保护融入社会发展的各个方面。2018年，生态文明—即是把生态因素与社会及经济发展联系起来的愿景—被载入中国宪法。生态文明的核心原则包括清洁用水、清洁能源、可持续城市及社区、负责任的消费及生产，及保护生物多样性。[3]
尽管生态文明愿景仅在四年前确立，但早在 1970 年代，中国的环境政策就已经逐渐改善。例如，中国在 1978 年发起了 三北防护林，也就是人们常说的 绿色长城，这可能是当时世界上最大的造林计划。它由横跨中国北方的一系列林带组成。中国在该地区投入巨大，试图阻止沙漠从北方向南扩展。[4]
2018 年科学期刊《自然》（Nature）上的一篇文章以这样开头：“中国水土流失易发地区开展了大规模植树工程。卫星图像揭示了这项工程的影响，并表明这些地区在干旱期间没有发生预期的植被衰退。” 卫星地表图像经常显示出伐木及露天采矿等人类活动的负面影响。一个例外是中国的大规模植树，特别是在中国西南省份，如贵州、广西、及云南。 [5]
中国建立了 ‘天然林保护计划’，用以保护天然林，并防止森林砍伐。天然林保护计划的起源可以追溯到1998年，当时长江、松花江等几条主要河流发生洪灾，造成330亿美元损失。分析表明，这些洪水可能是由于河流上游地区的伐木造成的。自成立以来，天然林保护计划保护及恢复了经过数十年被经济发展所削弱的脆弱森林，商业木材采伐逐渐从天然林转向人工林。[6]
另一个森林保护计划是 ‘退耕还林计划’。从 1999 年开始，这项计划在西部 25 个省份建立了水土保护及防洪工程。此后，该计划已向 3200 万农村家庭支付了近 400 亿美元，用于在自己的土地上植树和恢复退化的土地。到2010年，约有1500万公顷农田和1700万公顷荒地被恢复自然植被。
在建国初期的1950 至 1980年代，长江流域森林覆盖面积减少了一半，40% 的地区水土流失严重，洪水频发。后来，从 1980 年代初开始的快速经济发展继续破坏生物多样性及生态系统服务能量。为了应对这种环境退化，中国从1900年代开始建立了‘国家自然保护区’。时至今日，已经建立了数百个自然保护区，覆盖全国陆地面积 15% 以上。
此外，中国已在 2022 年达沃斯（Davos）世界经济论坛上宣布，到 2030 年种植及保护 700 亿棵树，以应对森林砍伐与气候变化。除了吸收二氧化碳外，森林还会冷却周边环境、改善生物多样性、降低水土流失、调节强降水造成的水流、以及保护沿海地区免受风暴和海平面上升的影响，从而有助于气候适应。
乡村振兴
中国于2017年制定了促进农业现代化、城乡一体化、发展农村产业、和以服务业为重点的农村产业发展战略。繁荣的企业将帮助农村人口提高生活水平，消除贫困，实现繁荣。尽管中国的 ‘乡村振兴计划’ 并非针对气候适应，但其许多目标—例如粮食安全、水资源安全、消除贫困、以及城乡经济一体化—都与气候适应有着互补的联系。
中国14亿人口的消费需求不断增长，粮食安全一直是中国关注的问题，也是乡村振兴的目标之一。这些担忧最近才变得更加紧迫。猪流感、国际贸易争议、供应链中断、干旱、和洪水等问题揭示了粮食供应的脆弱性。中国呼吁扩大重点作物的生产及生物技术的使用，同时呼吁减少化肥及农药的使用，以减少水和土壤污染。
中国农村地区多依赖对天气敏感的农业，极其容易受到极端天气及气候变化的冲击。乡村振兴的减贫部分将增强乡村社区在气候变化威胁下的复原能力。
与农村地区相比，人口密度更高、植被覆盖率更低的城市更容易受到气候变化的冲击，例如夏季高温、水资源短缺、海平面上升、和传染病的传播，对城市有更大威胁。随着全国农村经济的复苏，农民工将愿意回流到农村，从而减轻城市的一些气候变化压力。
海绵城市
由于最近二十年快速的城市化，地表水泛滥已成为中国许多城市最严重的灾害。气候变化会导致某些地区的降水更加强烈。2012 年，洪水淹没了北京，使这座城市瘫痪并造成数十人死亡，这一问题成为民众关注的焦点。直到最近，处理城市洪水的标准方法多是基于基础设施方案，如堤坝、管道、大坝、及渠道等。面对日益严重的城市洪水，中国于 2014 年确立了 ‘海绵城市’ 概念，以应对城市地表水及相关的城市水管理问题，如水净化和节水。 [7]
海绵城市提供气候适应功能。由于湿地、绿地、植被、及小溪与建筑物及道路交织在一起，水将有足够的空间和时间排入土壤中，而不是迅速排进下水道及渠道。除了降低洪水风险外，海绵功能还可以减轻水处理负荷、降低城市热岛效应、促进生物多样性和吸收二氧化碳。在十几个城市的初步示范被证明成功之后，中国政府现在要求城市于 2030 年将海绵城市元素纳入城市规划。
总结
中国的发展模式在过去十年发生了转变，试图将经济发展与环境管理结合起来。这是一种既满足经济发展需求又留给后代良好环境的发展模式。此发展模式仍处于实验阶段，其成功与否尚无定论。
一个国家适应气候变化的能力很大程度取决于其经济实力和政治决心。因此，经济发展是发展中国家适应气候变化的核心要素。但发展不应像往常一样。在发展经济的同时应该发展气候适应能力。希望中国将经济发展与环境管理的结合取得平衡。
上述的南水北调、生态文明、乡村振兴、及海绵城市项目是为了满足中国当前与未来的环境及经济需求而发启的。它们本身并不是气候适应措施，但它们仍然有助于减轻气候变化的影响。
这四个计划的核心原则也与联合国可持续发展目标一致，其中包括消除贫困、粮食安全、清洁用水、可持续城市和社区、负责任的消费及生产、以及保护生物多样性。因此，中国的做法是将气候适应与可持续发展相结合。这些计划并未能解决气候变化影响的全部难题。但总体而言，它比许多国家先进得多，可以成为其它发展中国家的气候适应的模范。
参考资料：
[1] https://wedocs.unep.org/handle/20.500.11822/29752
[2] http://www.mwr.gov.cn/english/mainsubjects/201604/P020160406508110938538.pdf
[3] https://www.adb.org/sites/default/files/publication/545291/eawp-021-ecological-civilization-prc.pdf
[4] https://chinadialogue.net/en/climate/11480-can-china-s-afforestation-knowledge-green-the-world/
[6] https://www.nature.com/articles/d41586-018-00996-5
[6] https://pubs.cif-ifc.org/doi/pdf/10.5558/tfc2017-017
[7] https://www.dw.com/en/china-turns-cities-into-sponges-to-stop-flooding/a-61414704#:~:text=Faced%20with%20worsening%20urban%20floods,it%20in%20times%20of%20drought
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“中国制造” 如何帮助世界应对气候变化–陈灏（2022年5月2日）
中国目前的二氧化碳排放占世界总量30%，是世界最大的排放国。自 1978 年以来，中国的巨大经济增长推动了电力消耗。中国的电力主要来自煤炭。尽管这种依赖在过去十年来有所下降，但到 2020 年，中国 57% 的电力仍来自煤炭。在依赖煤炭的同时，中国一直以惊人速度发展清洁能源，包括水电、太阳能、及风能。来自加州大学圣地亚哥分校的下图，显示在 2007 年的最高峰，煤炭产电占 80% 以上，到 2019 年下降到 65%，而近 30% 包括可再生能源及核能。
太阳能
根据国际能源署 (IEA) 的数据，2020 年中国的太阳能光伏 (PV) 发电容量为 253 千兆瓦（GWatt），是美国的三倍，而欧盟约为 151 GWatt。PV杂志（PV Magazine）显示，2020 年中国制造了全球 71% 的太阳能光伏发电设备，比上一年增长 34%。
中国的太阳能发电存在一些地域错配问题。如下图所示，能源需求集中在人口密集的东部及南部，而太阳能资源则集中在北部及西部。 目前大规模太阳能发电主要分布在西北地区，而分布式的太阳能则适合较发达的东部及南部地区。
分布式太阳能是在靠近用户的地方提供电力。在屋顶上部署是常见的方法。下图来自世界资源研究所（WRI），显示中国的分布式太阳能发电量与大规模发电成比例增长。
下图显示中国太阳能制造能力的快速增长。美国国家可再生能源实验室 (NREL) 的数据显示，从 2010 至 2020 年，全球太阳能板价格相应地下降。2020 年的价格是 2010 年的20至 30%。中国制造不是成本下降的唯一因素，另一个因素是组件效率的不断提高。
美国国家科学院期刊 (PNAS) 2021 年的一篇文章指出，“今天在中国大部分地区，无补贴的太阳能已比煤电便宜…”文章还预测到了 2060 年，无补贴的太阳能可以以每千瓦时（KWH）低于 2.5 美分的价格提供全国 43.2% 的电力需求。相比之下，2019 年中国的煤电价格为每千瓦时 3.6 至 6.5 美分。除了国内市场，这种低成本可以扩大太阳能设备出口，有利于发展中国家过渡到低碳发电。
2020年中国宣布将停止为海外新的燃煤电厂提供资金。中国现在正将注意力转为向发展中国家出口混合的“太阳能+”模式。太阳能+ 模式的一个例子是在宁夏省，近 700 公顷（约 1700 英亩）的枸杞在 400 万块太阳能板下生长。类似的项目使用太阳能板遮蔽经济作物以降低温度，或覆盖养殖鱼池或水库以减少蒸发。“一带一路”沿线国家的能源仍然是化石燃料。东南亚、南亚、中亚、及非洲等阳光充足，并且需要经济发展的国家，将是发展太阳能+ 项目的最佳地区。
风能
2020 年是全球风电行业创纪录的一年，新增装容量 93千兆瓦（GWatt），比上一年增长 53%。据《卫报》（The Guardian）报道，中国在 2020 年新建的风电场容量超过全世界其它地区的总和。2020 年增加的 93千兆瓦风电足以为三倍的英国家庭供电。根据Our World in Data的下图，风电新增容量的持续增长会使中国成为全球风电累计容量最大地区，超过欧盟。此外，根据美国国际贸易委员会(ITC)的数据，中国风电设备出口从 2011 年的 3.51 亿美元增加到 2020 年的 11 亿美元，其中大部分出口到印度、美国、和越南。
超高压 (UHV) 输电线路
在中国，风能及太阳能集中分布在北部及西部，距离东部及南部的高能源需求地区数千公里。传统电网无法长距离大量输送过剩的清洁能源。根据中国能源与清洁空气研究中心（CREA）的报告，中国计划在全国建设八个主要清洁能源基地（下图）。并开发超高压输电线路，将清洁能源从这些基地到输送到东部。图中蓝色箭头代表未来五年拟建设的项目，红色箭头代表同期即将投入运营的项目。灰色线代表已建成的主要输电线路。
中国越来越依赖特高压线路。并且已经建成了多条数千公里长的线路。从新疆昌吉至安徽古泉的1100千伏直流线路就是一个例子。这条 3,293 公里长的线路可以传输 12千兆瓦 的电力。此线路贯穿四个省份，然后到达安徽省，每年向中国东部地区供应660亿千瓦时（kWh）的电力，可以满足5000万户的电力需求，每年减少3024万吨的煤炭使用量。
中国一直在探索特高压技术的出口潜力，以解决像中国这样的能源供需地域错配问题。巴西百分之八十的电力需求在南部，而主要的发电厂则在北部，距离 2000 多公里。据《环球时报》报道，2017 年，中国开始在巴西建设一条 ±800千兆的特高压线路，全长 2500 多公里，自北到南穿过 81 个城市。这是中国在海外建的第一条特高压线路。国家电网公司目前正在参与澳大利亚、希腊、意大利、菲律宾、及葡萄牙的特高压线路项目，同时在埃及、埃塞俄比亚、莫桑比克、巴基斯坦和欧洲探索新机遇。这些长距离线路可以连接太阳能、风能、水电、或地热能等多个能源，在总体上稳定可再生能源的波动，用以平衡多个地区的电力供求。
电动汽车
中国政府于2020年立下政策，对汽车制造业要求在 2030 年电动汽车占所有销量的40%。预计这将刺激电动汽车和电池的制造大幅增长，从而降低全球成本。来自IEA 的下图显示全球电动汽车销量的增长情况。2021年中国电动汽车销量超过320万辆，占全球电动汽车总销量的近一半。
除国内汽车制造商外，中国还为国际公司在国内生产电动汽车提供便利。特斯拉（Tesla）在刺激国内电动汽车市场以及刺激国内汽车制造商的竞争方面发挥了重要作用。在特斯拉之前，没有人相信中国品牌可以成为国际市场参与者。小鹏汽车（Xpeng）及蔚来汽车（NIO）等中国电动汽车制造商现在正准备在全球范围与特斯拉竞争。此外，中国已经拥有超过一百万个公共充电站，几乎是世界其它地区的两倍。所有这些因素结合在一起，导致中国电动汽车未来产量将快速增长（下图来自纽约时报）。
迄今为止，电动汽车一直是富裕群体的消费目标。中国的廉价电动汽车具有在发展中国家普及电动汽车的潜力。由中国上汽集团及美国通用汽车合资开发的一款廉价电动汽车售价仅为 4,500 美元，目前销量已超过特斯拉。
电池技术
电池在可再生能源系统中扮演着两个角色。太阳能和风能等可再生能源的不稳定性意味着需要储能用以维持能源供应的稳定。电池可以储存电能，并在没有风、没有太阳的时刻进行补偿。电池还可以替代化石燃料作为电动汽车的储能装置。因此，廉价且广泛使用的可充电电池是应对气候变化的关键因素。
现今电动汽车价格昂贵的主要原因是它们的电池价格昂贵。然而，由于电池成本的下降，消费者开始欢迎电动汽车。根据《自然》杂志的下图，锂离子电池的成本一直在下降。
2020年中国生产了全球76% 的锂离子电池。这不足为奇。中国政府早在 2011 年就将电池确定为战略性产业。从那时起，中国对电池生产及其供应链进行了大量投资。这些投资有助于大幅度降低电池成本，有利于世界应对气候变化。此外，中国计划到 2025 年将大型化学品存储系统的生产成本降低 30%，同时使压缩空气储能技术成熟。根据下图，预测2030 年锂离子电池使用量会比 2022 年增长四倍。
总结
中国在应对气候变化方面的贡献不仅在于向可再生能源转型，还在于以低价格出口太阳能、风能、及特高压设备，电动汽车、与电池，以使世界，尤其是发展中国家，能过渡到低碳能源。
西方经常批评中国以不公平贸易行为及供应链中使用强迫劳动中受益。这些批评不公平地贬低了中国长达十年的辛勤努力。美国战略与国际研究中心（CSIS）的Sarah Ladislaw不以为然地说：“他们 [中国] 比我们更努力…中国有计划，并执行了这个计划。他们制定了创造供应的政策，制定了创造需求的政策，并且执行了这些政策。”
事实上，中国在可再生能源领域的领先地位并不意外。有几个因素促成这一成功，包括政府政策，如使用补贴鼓励消费及使用投资刺激供应。二是中国对制造和供应链的掌握。最后，在 2010 年至 2019 年期间，中国在新能源领域的投资达到 7580 亿美元；美国以 3560 亿美元位居第二。这些因素促使中国在新能源领域取得领先地位。
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低收入国家的气候挑战—陈灏（2022年4月8日）
发达国家经常指出，当整个地球都面临气候变化威胁时，全人类必须平等地承担起应对气候变化的重任。这个论调忽略了三个事实。首先，工业革命以来，少数发达国家的累积碳排放占了绝大份额（下图来自《纽约时报》）。包括美国、加拿大、日本、及西欧在内的富裕国家目前仅占全球人口 12%，但碳排放却占了工业革命以来所有累积排放的 50%。
其次，人均碳排放量与一个国家的经济发展水平以及生活方式密切相关。富裕国家的繁荣归功于工业革命以来的累积排放，并继续排放以维持这种增长。发展中国家刚刚走上工业化道路，故此人均排放量仍然低。下图显示了不同国家的‘人类发展指数’及相应的‘人均能源消耗’情况。例如，中国的人均能源消耗量约为美国或加拿大的七分之一。发达国家的高人均排放是它们国民生活方式的必然结果，包括能源密集型的生产与消费模式。
第三，尽管低收入国家碳排量很小，但由于它们往往位于世界上环境最脆弱的地区，它们将首当其冲地承受变暖的冲击。因此，气候变化不仅仅是一个环境问题，它已成为低收入国家最大的生存与发展挑战。
由于历史累积的排放大部分来自发达国家，我们必须要求他们大幅度减少排放，同时帮助发展中国家适应气候变化。发达国家的累积碳排放已使全球气候日趋恶化，这是他们欠下世界其它国家的一笔债。它们必须减少排放，世界其它国家才有生存和发展的机会。
此外，在气候变化的威胁下，许多最低收入国家的生存取决于进一步的经济发展。干旱、洪水、及饥荒等气候灾害会对这些国家造成毁灭性打击。个人及社会几乎没有积蓄可以用以重建。应对这些灾难正在使大量政府资源从发展及扶贫中转移出去。然而，这些灾难是历史累积变暖的结果，发达国家应对此负责任。
经济发展与扶贫是发展中国家保护自己降低气候变化冲击的关键措施。它们对经济增长及扶贫的要求是合理的，并必须在任何全球气候协议中得到充分尊重。
据美国国家公共广播电台（NPR）报道，在Glasgow举行的 2021 年联合国气候峰会上，Barbados总理Mia Mottley要求富裕国家停止在她的院子里扔垃圾，然后要求她清理垃圾。在这种情况下，垃圾就是温室气体。Mottley补充说“这是不公道的，也是不道德的。” 来自Fiji的气候活动领袖Raeed Ali说“富裕国家[为发展中国家]补偿灾害损失是理所当然的事情。但要做到这一点，它们必须承认他们对此负有责任。我认为这是他们不愿意做的事情。”
发展中国家要求发达国家做出贡献，帮助它们适应气候变化。在 2009 年Copenhagen联合国气候峰会上，富裕国家承诺到 2020 年每年向发展中的国家提供 1000 亿美元，以帮助它们适应气候变化并减缓气候升温。
这个2009年富裕国家的承诺尚未兑现。它们一直不愿提供资金。下图来自《自然》杂志的一篇文章，数据是基于全球饥饿救济组织Oxfam。图表显示富裕国家远未兑现承诺。譬如，根据计算是否考虑到财富、碳排放量、或人口，美国应该捐献每年 1000 亿美元的 40-47%。但它2018年的捐献仅为 66 亿美元左右，而且超过 50% 是贷款。另一方面，日本及法国转移的资金超过了它们应有的份额，但绝大部资金是贷款而不是赠款。就在 2021 年Glasgow气候峰会之前，一系列承诺引发了人们希望，到 2022 年，富裕国家或将设法每年提供 1000 亿美元。
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气候迁移已经开始—陈灏 （2020年3月20日）
2022 年 2 月发表的国际气候变化委员会 (Intergovernmental Panel on Climate Change) 报告描绘了人类可怕的未来。自工业革命以来，有记录的全球气温已经上升了摄氏 1.1度（华氏2度）。在 2015 年的巴黎气候峰会上，世界各国领导人承诺要将变暖限制在与工业化前相比不超过摄氏 1.5度。但那只比现在的温度高0.4度而已。达到1.5度的目标需要各国在 2050 年或更早实现碳中和。但大多数国家都远远落后于此目标所需的进程。继续现有碳排放趋势意味着到本世纪末温度至少再增加摄氏 1 到 2度。报告警告说，如果全球平均变暖超过摄氏 1.5度，即使人类为适应气候作出最大努力也可能徒劳无功。
在目前的变暖水平，人类已经经历了日益恶化的洪水、沿海风暴、干旱、及林火。气候变化报告称，今天几乎有一半全球人口，总共 33 亿至 36 亿人，极易受到气候变化的影响。进一步变暖可能会导致地区性荒漠化、永冻土解冻、农业生产力大幅度下降，与珊瑚礁、湿地、及热带雨林等一些生态系统的崩溃，
《纽约时报》与 《ProPublica》 于 2019 年合作报道称，世界上 1% 地区的温度几乎是不适宜居住。继续现有碳排放趋势，到 2070 年，全球不宜居住的地区可能会上升到 19%（以下两图）。变暖引起的干旱及极端天气的坏影响，可能会引发人口大规模迁移到更适宜居住的区域。迁移不仅是受到极端高温所导致，还会受到帮派暴力、自然灾害、水资源短缺、及贫困的驱使。气候变暖引起的资源短缺会导致所有这些后果。
2018 年世界银行的《Groundswell 报告》重点地关注三个地区的气候迁移：（1）撒哈拉以南的非洲、（2）南亚、及（3）拉丁美洲。它们加起来占发展中国家人口的 55%。该报告估计，到 2050 年，这些地区将有超过 2 亿人口因气候变化而迁移，其中大部分是国家内部的迁移（以下两图）。他们将从缺乏水资源、农业生产力低、与受海平面上升及风暴潮影响的地区迁移。
气候迁移已经开始。《Groundswell 报告》研究的三个地区中，拉丁美洲离我所在的美国最近。美国政界已经对中美洲非法移民进入美国的问题大为头疼。许多来自该地区的难民是因帮派暴力、政府腐败、缺乏谋生机会、及贫困而被迫逃亡。这些原因都可以直接或间接地与气候有关。该地区人口依靠农业为生，而该地区极易受到飓风及干旱的影响。例如，2020 年的飓风季节造成了相当大的流离失所。危地马拉、洪都拉斯、及尼加拉瓜三国尤其受到 2020 年 11 月的飓风 Eta 及 Iota 严重破坏。
萨尔瓦多、危地马拉、及洪都拉斯都面临着日益严重的粮食不足。生存及发展资源的短缺会滋生暴力与腐败。与 《Groundswell 报告》的看法相反，帮派暴力使萨尔瓦多、危地马拉、及洪都拉斯的国内移民难以为继。气候及暴力的负面影响相辅相成，增加了外部迁移。结果是来自这三个国家，数十万计的移民徒步穿越墨西哥，聚集在美国的南部边境。
一个显而易见的趋势是移民多往城市迁移。在那里，它们占用原有的基础设施、资源、及社会服务，使城市进一步陷入困境。他们聚集在没有水电供应的贫民窟，使他们更容易受到洪水或其它灾害的影响。贫民窟助长了混乱、帮派暴力、与政治不稳定。例如，《Groundswell 报告》估计，东非埃塞俄比亚Addis Ababa市的人口自 2000 年以翻了一番，预计到 2035 年将再翻一次。在墨西哥，多达170 万人可能会离开最热及最干燥区域而迁移到墨西哥城。
气候迁移将不仅限于发展中国家。2020 年发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Science）上的《人类气候生态定位的未来》(Future of the Human Climate Niche) 一文描绘了温度及降水最适宜人类居住的区域。在美国，如今此区域覆盖了美国从大西洋沿岸到德克萨斯州北部及内布拉斯加州，再加上西海岸（下一图）。随着气候变暖，适宜人类居住的区域会向北移动。在中等碳排放趋势下，到 2070 年，东南部大部分地区会变得不太适宜居住（下二图）。
2018 年，《环境与资源经济学家协会杂志》（Journal of the Association of Environmental and Resource Economists）发表了《美国气候变化、移民、及区域经济影响》 (Climate Change, Migration, and Regional Economic Impacts in the US) 一文。这篇文章表明，仅由于气候影响，未来 45 年，美国南部 12 人中就有 1 人将迁往加利福尼亚、西部山区、或西北部。
与《Groundswell 报告》研究的三个地区相比，美国人更富有，也不像世界其它地区的人口那样受地理气候威胁。但即使在美国，迁移已经开始。例如，在 2005 年Katrina飓风期间逃离新奥尔良市及 2017 年Maria飓风期间逃离波多黎各的数十万人再也没有回去。
《ProPublica》的结论是：“政策制定者让美国对 [气候变化] 毫无准备。他们正面临着残酷、代价高昂的选择。即是要拯救哪些区域以及牺牲另一些区域。他们的决定几乎不可避免地会使国家更加分裂。那些受害的老百姓将陷入噩梦般的未来，只能自生自灭。”
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气候变化与贫困—陈灏（2020年3月7日）
有人说气候变化一视同仁。但它确实在很大程度上歧视穷人。贫困与气候变化在两个方面相关。在所有收入水平中，低收入人群或国家引起气候变暖最少，但他们正在不成比例地遭受气候灾害的冲击。
2020 年的《联合国排放差距》报告描绘了富人及穷人在碳排放量的鲜明对比。在2015年，世界上最富有的1% 人口中人均排放量约为 83公吨，占总碳排放量的15%。而最贫穷的 50% 人口中人均排放量约为 1 公吨，占总排放量的 7%。换句话说，世界上最富有 1% 人口中的人均排放量，等于经济阶梯下半部人口的人均排放的83 倍。
这种鲜明对比表示生活方式对变暖有重大影响。食谱、住房、及个人交通对气候变化的影响最大，约占生活方式碳足迹总量的五分之四。其次是商品、休闲、及服务等其它领域。
虽然气候变化影响到地球上每个角落，但它的影响却并不等同。世界上最贫困的人群通常生活在脆弱的土地上，容易受到沿海风暴、洪水、及干旱等气候灾害的影响。这些人群也在政治、社会、及经济上被边缘化，并且在影响社会变革方面没有发言权。即使没有气候危机，他们的日常生活也已经是一场挣扎。当暴风雨、洪水、及干旱等自然灾害来袭时，他们的应对能力往往最差，使他们陷入贫困的恶性循环。
例如，在 2005 年Katrina飓风重创美国New Orleans市的所有地区中，没有比下 9 区（Lower 9th Ward）更为严重。下 9 区是New Orleans市最贫穷的街区之一。那里许多家庭的当家是没有能力从飓风撤离的单亲妈妈或老年人。这个街区不仅是受风暴影响最为严重，其恢复也受到各级政府忽视。正如Southern Illinois 大学的Roberto Barrios教授所报告的那样，下 9 区作为 Katrina 飓风的形象标志性地位并没有转化为政府的大量援助。Katrina飓风过后四年，只有15% 该区的家庭还有接收邮件。这是人口统计用来估计飓风过后人口回归率的替代指标。在飓风过后10年的2015 年，这一数字仅增至 37%，而全New Orleans市这一数字已增至 90%。
这种情况再次出现在Puerto Rico。2017 年，飓风Maria 袭击Puerto Rico，成为美国近期历史上最致命的飓风。岛上经济受到飓风严重破坏。两年多过后，该岛仍在从灾难中恢复。大量房屋需要维修或重建，供水尚未完全恢复，好些学校及医院仍然关闭。在整个Puerto Rico，最贫穷的街区受到的打击最为严重，而恢复的最慢。虽然许多富人在灾后离开该岛或利用他们的资源进行重建，但贫困家庭不得不等待数月或数年才能获得援助。
尽管目前气候变化正在加剧，一些处于最危险地区的人群仍在坚持，努力种植粮食，保护日益减少的自然资源，并应对反复发生的灾难。例如，孟加拉国（Bangladesh）的低海拔、高人口密度、及热带气旋等极端天气的影响，使该国处于高风险之中。在极端天气风险排名的 181 个国家中该国排名第 7。一直在努力适应气候变化的孟加拉国在气候厄运中表现了一线曙光。《科学美国人》（Scientific American）最近报道称，孟加拉国的水稻研究人员已经开发出一系列耐盐品种，这些品种正在被海水侵入的低洼沿海地区的农民使用。然而，沿海地区的盐度上升速度超过了该国科学家开发这些新品种的速度，因此需要世界科学家们提供更大的支持用以加速研发。
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我们假如不能预测超过两周的天气，怎能声称预测五十年后的气候呢？–陈灏（2020年2月23日）
电视或手机上看到的天气预报实际上是从使用卫星、气象雷达、与地面及高空现场收集数据开始的。天气预报是一个初始值问题。为了产生预报，数值天气模型根据数百万个高度非线性微分方程，用以处理今天收集到的天气参数（因此得名初始值）。这些方程演化动力、热动力、化学、及辐射过程，用以计算大气、海洋表面、陆地表面、及冰雪在时间上的演变及它们的相互作用。对于每一轮天气预报，模型中都集成数十亿个数据点。此类模型计算量很大，并且必须在超级计算机上运行。
天气预报的准确性还有不足之处。这是因为在上面的描述中，有几种方法可以引入误差。(1) 天气观测并不完美。(2) 描述地球上定期间隔的大气、海洋、及陆地的方程之间也有差距。(3) 随着时间推移，高度非线性的方程将放大任何计算或初始值误差。(4) 对模型中的大气、海洋、及陆地的物理过程的理解还不够完善。
气候预测使用与天气预报类似的模型。但相似之处到此为止。气候预测不使用今天的气候作为初始值。它使用未来数十年甚至上百年大气温室气体含量的预测（例如，在接下来的 80 年到 21 世纪末）用以驱动气候系统。在温室气体持续增加的情况下，模型的辐射过程使大气、陆地、及海洋变暖。此外，气候预测关注的是气候系统对大面积及长期的影响，而不是您所在城市一周内的天气变化。在模拟过去几十年的气候变化中，这种气候预测方法已经得到验证。
气候预测仍存在许多不确定性。譬如，气候模型仍然不能充分解释几种气候反馈效应，因为它们的物理机制还没有得到完善的理解。这些反馈效应包括 (1) 极地冰盖的融化降低地球的反射率，（2) 永冻土的解冻将 CO2 和 CH4 释放到大气中，以及 (3) 海洋继续从地球吸收 CO2 的能力。尽管这些影响的幅度存在不确定性，但我们确知它们会加速气候变化的。
使用模拟的气候预测并不是了解气候变化的唯一工具。过去 50 年的观测表明，海平面正在缓慢上升，世界各地的水资源压力正在恶化，沿海风暴越来越强。我们现在面临的不确定性不是气候变化是否属实，而是它将会是多么严重。
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如何监测气候？陈灏（2022年2月19日）
气候监测一般由各国气象部门在联合国世界气象组织（WMO）的协调下进行。各气象部门在预设的标准时间及地点进行观测大气、海洋、和陆地情况。由于各国监测系统都是全球网络的一部分，因此在进行监测的方式，包括准确度、测量变量及单位上尽可能保持一致。
全球共有超过一万个由地面、高空气球、雷达、及海洋浮标传感器组成的陆地及海洋监测点，以连续收集全球天气数据。各国都能共享全球的气象监测数据。气候信息是基于将这些天气监测数据汇总形成。
世界各地许多机构合作收集及分析气候数据。这些机构包括National Centers for Environmental Information (美国), Geophysical Fluid Dynamics Lab (美国), Goddard Institute for Space Studies (美国), National Center for Atmospheric Research (美国), Hadley Center for Climate Prediction and Research (英国), Max Planck Institute for Meteorology (德国)，中国科学院的大气物理研究所，及世界多所大学。
这些机构的研究成果通常发表在科学期刊上。每隔几年，由联合国赞助并由大学及研究机构科学家组成的 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 会在评估报告中总结这些期刊的结果。
除了地面及高空气球的现场观测，卫星也有助于监测气候。气象卫星有两类。地球静止卫星处于一个距地球赤道约 36000 公里的轨道，其轨道周期等于地球自转周期 1 天，因此它可以连续观测地球上同一区域。例如，美国 GOES East（地球同步卫星）可以连续观测美国东半部及大西洋的天气，而 GOES West 对太平洋及美国西半部也是如此。太阳同步极轨卫星的轨道位于地球上方约 800 公里处。它每天两次在同一时间观测同一区域，白天一次，晚上一次。这两类卫星在提供天气观测方面是互补的。由于极轨卫星的轨道较低，它可以每天两次提供高精密度的天气信息。而地球静止卫星则提供连续观测，但精密度较低。美国、欧洲、日本、中国（譬如风云系列卫星）、及印度都有自己的地球静止及极轨气象卫星。
此外，美国的航天局（NASA）、大气海洋管理局（NOAA）、及地质调查局（USGS）共同协调使用卫星进行气候监测，并特别开展了一项名为“Decadal Survey”的长期计划，使用卫星进行气候监测。这些卫星包括：
* Orbiting Carbon Observatory 卫星监测大气中的二氧化碳分布
* GRACE 卫星监测全球冰量的时空变化
* ICESAT-2 卫星监测冰川及森林高度的时空变化
* Terra 及Aqua 卫星监测大气、陆地、与海洋的变化
* Landsat 系列监测气候时间尺度的土地利用及土地覆盖变化
欧洲航天局 (ESA) 进行气候监测的卫星包括：
* 哨兵1号（SENTINEL-1）由两颗卫星组成，使用合成孔径雷达监测土地变化
* 哨兵2号（SENTINEL-2）使用光学传感器监测土地变化
* 哨兵3号（SENTINEL-3）由三颗卫星组成，监测海面高度、海陆表面温度、及海陆颜色
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西方媒体如何歪曲中国对气候变化的应对—陈灏（2022年2月16日）
2021 年 12 月的气候峰会上，美国总统拜登指责中国没参加峰会。拜登说 “气候变化是个严重问题，中国却不露面于峰会，它如何声称能有任何国际领导力？”。“坦率地说，这是个巨大错误。因为中国没出席，世界都在说 ‘中国 [为气候变化] 提供了什么价值?” 拜登的评论得到了绝大部分西方媒体的回响。
虽然中国国家主席习近平没有亲自出席，但由联合国特使张军率领的中国代表团从第一天起就出席了气候峰会。但拜登似乎不顾事实而只想羞辱中国，西方媒体也跟着一拥而上。张军回应说，应对气候变化不需要 “空洞口号…豪华车队、及大批随行人员”。
这不是个孤立事件。每次美国或欧盟受到碳减排压力时，肯定有人会问：“但中国呢?” 从社交媒体到全球领袖，为自身推卸责任而指责中国已是习以为常。这并不奇怪，因为中国目前的碳排放量比任何国家都大，导致许多人认为它对气候变化应负最大责任。然而，情况要复杂得多。
一个国家的碳排放量通常是基于该国内的排放总量（下图一）。从表面上看，这似乎是一种合理的计算方式，但实际上它歪曲了事实。如果我们想考虑哪些国家对变暖量应负多少责任，那么计算自工业革命以来的累积排放量会更有意义（下图二）。一个国家的发展水平跟累积排放量有直接关系，先进国家应该对所导致的变暖量付出相应的代价。
此外，美国、英国、日本、法国、及德国等富裕国家已将部分制造业外包给发展中国家。当您购买的物品上有 “中国制造” 的印记时，这些物品生产所涉及的排放将被视为中国的责任。而物品的消耗则在富裕国家。
中国的煤炭消耗量无可否认是巨大的，煤炭约占排放量的四分之三。很明显，与世界其它地区一样，它需要转向更可持续的能源。但其它国家在制造业上依赖中国是个经常被忽视的因素。譬如2012 年，中国出口商品的制造排放了 16 亿吨二氧化碳，这约是全国总排放量的 16%。钢铁生产占中国二氧化碳排放量 10% 左右，而中国供应了世界上一半的钢铁。
同样重要的是，中国人口是世界上最多的。纵观全球的人均排放量，中国在榜单中排名靠后（下图）。人均排放量最高的是Qatar、Kuwait、及UAE等石油生产国。在人口较多的国家中，澳大利亚及美国位居前列，2017 年人均碳排放分别为 16.88 美吨和 16.16 吨。这大大高于4.8 吨的全球平均。中国的人均排放为 6.86 吨，印度仅为 1.84 吨。英国Leeds大学最近的一项研究显示，在 86 个国家中，最富有10% 人口的能源消耗量是最贫穷 10% 人口的 20 倍左右。富人的能源消费很大部分是用于飞行、度假，及使用大型汽车。
此外，西方政客及媒体普遍的有个误解，中国要么缺乏气候政策，要么没有实施。现实际情况是，中国拥有一套强有力的气候和能源政策，并且在履行对国际社会的承诺方面有着良好的记录。
在减少空气污染，中国自 2013 年以来一直是全球可再生能源的主要投资者。它的可再生能源体量是其它任何国家的三倍，其电动汽车的使用正在增长。截至 2019 年，全球约一半的电动汽车和 98% 的电动公交车都在中国。（见下面两图）
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先进社会的生活方式正在决定人类命运—陈灏（2022年1月13日）
全球大部分碳排放是用于支持世界上高收入人口的生活方式。较早的一篇博客文章“人类生活方式对气候变化的影响”(2021年12月9日）指出：“联合国2020年排放差距报告 (Emissions Gap Report 2020) 展示了全球的经济鸿沟。在碳排放方面，富人与穷人之间有鲜明对比。在2015年，世界上最富有1% 人口的碳排放量占总排放量的15%，每年人均74公吨。而最贫穷50%人口碳排放占总排放的 7%，人均1 公吨。这个74与1的对比是来自两个经济阶层的不同生活方式，包括出行方式、食谱、居住、及娱乐活动。”
美国的人均排放量约是每年15公吨。发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项研究显示，2015 年，美国收入最高的群体（年收入超过 20 万美元）的人均排放量为 29公吨。这大约是最低收入群体（年收入低于 1.5 万美元）的人均排放量 11 吨的 2.6 倍。此鲜明对比表明生活方式对气候变化具有重大影响。
作为个人，我们如何改变生活方式用以降低排放？下面的减排数字基于Cool Climate Network的信息，显示了每项行动每年节省的二氧化碳当量（公吨算）。
运输
假设使用11 公里/公升的汽车每年驾车行驶 19,000 公里：
* 用电动车替代每年可减少 4 公吨二氧化碳当量的排放
* 用混合动力汽车（24 公里/公升）替代将减少 2.3 公吨
* 用省油的汽车（17 公里/公升）替代将减少 1.8 公吨
* 骑自行车替代驾驶（40 公里/周）可减少 0.6 公吨
* 使用公共交通替代驾驶可减少0.4 公吨
* 每年减少一次跨美洲往返的飞机航班可减少 2.5 公吨
居住空间
美国家庭平均用电是欧洲家庭的 3 到 4 倍。主要是由于电器效率低下以及房子隔热不足。假设一个家庭每年使用 10,700 千瓦时的电力：
* 使用可再生能源从可减少 5.7 公吨
* 在家中安装太阳能电池板可节省 5.7 公吨
* 假设每天开灯 5 小时，用 LED 灯泡替代 10 个白炽灯泡可节省 0.6 公吨
* 每天持续 4 小时关闭 5 盏 40 瓦的灯可节省 0.2 公吨
* 假设用电加热的房屋面积约 170 平方公尺，冬天将恒温器调低 3C 可节省 0.3 公吨
* 夏季将恒温器调高 3C 可节省 0.3 公吨
饮食
农业是温室气体排放的主要来源之一，尤其是生产肉类及奶制品。降低食物来源的排放最佳办法是停止食物浪费。据联合国估计，全球食物浪费等于每年排放40亿公吨二氧化碳当量。美国人食物浪费达到 25%。根据 Project Drawdown，每周减少 5 份肉类可节省 1公吨，素食可减少约 63% 的排放量。 （请参阅我之前的短文“我们的饮食如何影响气候变化？” https://understandclimate.com/?p=229）
需要政府政策
假设你属于美国的中高收入，你的人均排放量约是每年29公吨（而全国平均水平是15公吨）。驾驶电动汽车并采取上述大部分减排措施，每年可降低约 15公吨排放，即是减少近 50% 的总排放量。但你的排放量仍然是法国人均排放量的 3 倍（法国人均排放为 4.8 公吨）。
仅靠改变个人行为不足以过渡到低碳社会。政府必须制定政策来减少“有害”的生活方式；例如对私人飞机、豪华游艇、过度的肉类消费、及大型住宅等高碳消费征税；为汽车电器设定更高的能效标准；并为公共交通提供慷慨的资助。
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正面反馈在气候变化中的作用—陈灏（2022年1月9日）
我们最熟悉的正面反馈可能是音响反馈了。麦克风连接到扬声器的电路通过一个电子放大器。放大器把来自麦克风的信号放大，并送到扬声器去播出。如下图所示，麦克风把从扬声器播出放大过的信号又重新输进电路。这个封闭的循环可以一直持续下去，仅在几分之一秒内，把原来轻微的信号放大多倍成像爆炸的声音。气候反馈就是以类似的方式进行的。
燃烧化石燃料、畜牧业、及森林砍伐等人类活动增加了温室气体（例如二氧化碳及甲烷）的排放，导致全球暖化。大约 25% 的二氧化碳排放量被海洋吸收，25% 被植物（主要是森林）吸收及储存。其余的留在大气中。海洋、植物、及大气都在气候反馈中发挥着重要作用。
除了上述的人类活动，还有其它因素会导致地球暖化。气候系统中有几十个反馈效应。人类的暖化活动正在引发气候系统自身的变暖机制，导致更多的变暖。
早在1989年，Richard Houghton及George Woodwell在一篇文章中写道：“地球温度现在迅速上升。除非我们刻意地采取措施来减缓或阻止它，升温会更加迅速，并将持续地导致不确定的未来。”他们指的就是气候反馈效应。各种观测证据显示人类活动已经触发了地球自身的反馈机制。如果我们现在不去减缓或者停止它们，它们将会把气候推向不可逆转的灾难性后果。这里将讨论几个主要的反馈机制。 主要的反馈机制之一是海冰反馈。冰反射超过 50-60% 的阳光，而颜色深的海洋表面仅反射 10-20%。因此，海冰融化而暴露出海面会使得更多的阳光被吸收，并导致海洋及大气变暖。在北冰洋，大气/海洋温度越高，海冰融化越迅速。这种反馈（下图）一旦开始，即使没有更多的碳排放，反馈也可以自行进行。
永冻土层多位于高海拔山区、南极洲、及高北纬地区。在永冻土层中，冰、土壤、沙石、及有机物结合在一起。其中一些有机物来自 11,000 多年前最后一个冰河时期被冻结的动植物遗骸。在北极永冻土中，估计有 1,400兆吨（gigatons）的碳被冻结。这大约是等于自工业革命以来人类碳排放的四倍。随着全球气温上升，永冻土可能会解冻，暴露的有机物会被微生物分解而产生二氧化碳与甲烷。这些温室气体将导致进一步变暖。此正面反馈形成一个无休止的循环（变暖导致永冻土解冻，释放出的温室气体导致进一步变暖）（下图）。
世界许多地区气候变暖与干燥的趋势已经在导致更频繁及更广泛的干旱、火灾、及植物病害；它们是反馈循环的一部分（下图）。即使没有更多的碳排放，这个循环也会无休止的持续下去（下图）。
水气通过蒸发及植物蒸腾作用（transpiration）进入大气。大气的容水能力（大气在凝结成雨或雪之前可以容纳的水气量）随着变暖而增加。水气是一种温室气体，因此大气中较高的水气含量会增加变暖，从而在气候系统中产生强烈的反馈（下图）。
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森林对气候有何重要性?—陈灏 （2021年12月26日）
在2021年联合国召开的第26次气候峰会（COP 26）的第二天，共有 100 个国家共同承诺停止森林砍伐（deforestation）。 森林对气候有何重要性？ 土地使用引起的温室气体排放占全球总排放量的四分之一，主要来自开辟农地用于生产棕榈油、大豆、及牛肉等农产品。为了将气候变化保持在安全范围，通过开发可再生能源及提高能源效率用以降低排放是不够的。达到净零排放需要积极从大气中捕获现存的二氧化碳。这是因为 (1) 航空及海运等业务将需要继续使用化石燃料，(2) 大气现有的二氧化碳含量已经足以造成严重天气灾害及生态破坏。
有两种方法可以捕获大气中的二氧化碳：自然的及技术性的。种植森林是自然的碳捕获方法。它将能为我们赢得时间来开发经济上可行的技术性碳捕获及储存方案。树木能通过光合作用（photosynthesis）自然地从大气中捕获二氧化碳。树木（包括树的根部）含有 30% 的碳。全球二氧化碳排放量是约每年400 亿吨（billion metric ton）。根据世界资源研究所 (World Resources Institute) 的数据，现存的森林在每年的总排放中吸收了 84 亿吨。另一方面，仅次于燃烧化石燃料，森林砍伐是二氧化碳排放的一个巨大来源。当森林被砍伐时，它们往往是被烧毁，并直接将二氧化碳排放到大气中。微生物分解木材或森林地面生物质也会释放二氧化碳。即使用于建筑，木材最终也会被微生物分解并释放出二氧化碳。下图简单地说明了森林的不同阶段如何成为碳汇（carbon sink）或碳源（carbon source）。
技术性碳捕获目前的成本是每公吨约 50 美元。森林的自然碳捕获相对便宜，并且在此过程中产生更清洁的水及空气。
与其它类型的森林相比，热带雨林的吸碳能力最强。但由于农业的扩张，雨林受到空前的破坏。世界三大热带雨林位于亚马逊、刚果河流域、及东南亚。在过去的 20 年中，由于砍伐与火灾，东南亚雨林已经成为净碳源。经历过大面积火灾和砍伐的亚马逊雨林现在已经不是净碳汇。只有刚果有足够的原始森林来保持强大的净碳汇。
最近一篇发表在《自然》杂志上，名为 “全球天然再生森林的碳积累潜力” 的文章称，“天然森林再生”（即是允许森林在先前为农地及其它土地上重新生长），有可能每年吸收多达近 100 亿吨大气中的二氧化碳，相当于全球排放量的 23%。
在全球范围内恢复森林有助于缓解气候变化。全球的生态系统可以支持新增加 9亿公顷的森林 (相当于9百万平方公里)，意味着森林面积有潜力增加 25% 以上，可以额外捕获超过 2000 亿吨的碳，储存相当于当前大气碳含量的 25% 。新增树木数量可能会超过数百亿。这一个令人难以置信的数字，但并非不可能。
除了森林，湿地（如草原、沼泽、河流、湖泊、及沿海湿地）也能储存大量碳。因此恢复森林及湿地是对抗气候变化非常重要的工具。
一个成功的例子是中国。自 1978 年以来，中国的森林覆盖从总面积的 12% 增加到 22%，植林成效领先世界。作为2060 年实现零排放承诺的一部分，中国将从 2021到 2025年， 每年种植36,000 平方公里的新森林，等于每年种植相当于比利时国总面积的森林。
除了应对气候变化外，树木的环境效益还包括（1）通过遮蔽阳光降低气温，并通过蒸散（evapotranspiration）作用冷却周围空间；（2）减少土壤水分流失； (3) 降低地面水土流失等。
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我们的饮食如何影响气候变化？–陈灏（2012年12月24日）
2021年在《自然》（Nature）杂志上发表的两篇文章表明，先前衡量食品系统的温室气体排放量被低估了。（https://www.nature.com/articles/s43016-021-00225-9；https://www.nature.com/articles/s43016-021-00358-x）
其中一项研究发现，在2015年，全球每年食品系统排放量达 18 Gigaton 二氧化碳当量（CO2 equivalent），占总排放量 34%。在食品系统中，最大的排放比例来自农业与土地利用/土地利用变化 (71%)，其余来自食品供应链活动：包括零售、运输、消费、燃料生产、废物管理、工业加工及包装。
另一项研究估计，在全球食品系统的排放中，57% 来自动物性食品生产（包括牲畜饲料），29% 来自植物性食品，14% 来自其它用途。仅大米就占整个食品系统排放量的 12%，仅牛肉就占 25%。这些数字是基于食品生产的整个生命周期。简而言之，牛肉、猪肉、家禽、及其它肉类产品的生产占全球温室气体排放量的一大部分。
水稻养活了世界上一半人口，但种植水稻会产生甲烷。甲烷的变暖潜能 (global-warming potential) 是二氧化碳的 30 多倍。在稻田中，水阻止氧气渗入土壤，为排放甲烷的厌氧细菌（anaerobic bacteria）创造了理想条件。牛是“反刍动物”。许多大型有蹄并食草的哺乳动物（例如牛、绵羊、山羊、野牛、和鹿）都是反刍动物。在这些动物的消化过程中，吞咽、重新咀嚼、及重新吞咽饲料的过程称为“反刍”。这个过程会产生甲烷，通过嘴巴释放到大气。
最近一期的《经济学人》（The Economist）杂志用几个图表总结了这两篇文章的研究结果。下面第一张图显示，由于牛会排放甲烷，牛肉是高碳产品。每卡路里的牛肉排放量是猪肉的 7 倍，是鸡蛋的 12 倍，是豆腐的 31 倍。下面的第二张图显示，全球牛肉生产的排放量是日本总排放量的 3.5 倍，是整个航空工业的 5 倍。
比较中美两国来看，美国每年人均牛肉消耗量为 36 公斤，而中国为 5.5 公斤。至于大米，美国人均年消耗量为11公斤，而中国为 125公斤。根据上面 1 图，1公斤牛肉的碳足迹是 1 公斤大米的 18 倍。
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各种能源的碳足迹—陈灏（2012年12月22日）
不同发电方式，在其生命周期（从建设、运营、燃料供应、到拆卸）中排放不同数量的温室气体 (GHG)。一些发电方式（例如煤电厂）的大部分排放来自运营阶段。其它发电方式如可再生能源及核电，大部分排放来自建设及拆卸阶段。下图来自世界核协会（World Nuclear Associate）的一份报告。此图显示了不同发电方式生命周期的排放；褐煤（lignite）发电的排放为最高，风电最低。此报告是基于多项研究，图中的误差线显示了不同研究结果之间的差异。
电动汽车的碳足迹—陈灏（2012年12月24日）
电动汽车不排放温室气体，但仍有与制造及使用相关的排放。这里比较了纯电动汽车 (BEV) 与内燃机汽车 (ICE) 生命周期（制造及使用）中温室气体的排放量。此估算是来自一份Bloomberg NEF的 报告。该报告考虑了不同国家发电燃料组合的碳强度（包括可再生能源及化石燃料的比例）。
此估算针对在2020 年生产的中等价格的 BEV及 ICE，在使用 250,000 公里的周期中，比较了 BEV及 ICE在五个国家内的 CO2排放量差异。在此五个国家中，BEV 的排放量是 ICE 的18% 至87%不等。这些数字的差异主要是由于不同国家间不同碳强度的电力组合。例如，一个国家的电力组合中更多地使用化石燃料（如煤炭）将导致更高的 BEV 碳足迹。
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永冻土层在气候变化中的作用—陈灏（2021年12月10日）
根据美国国家冰雪数据中心 (National Snow and Ice Data Center)，在过去 30 年间，由于人为的气候变化，北极地区的升温幅度超过了地球上任何其他地区。下面美国宇航局的图表显示，最大的升温发生在高北纬及北极。
公众对北极变暖的关注主要集中在格陵兰（Greenland）冰盖的融化与北冰洋海冰的消失。但在高北纬及北极地表下几厘米处是一颗定时炸弹，可能会随着全球变暖而引爆。它就是永冻土层。
永冻土层存在于高海拔山区、高纬度、及北极地区。在永冻土层中，冰与土壤、岩石、沙、及有机物结合在一起。其中一些有机物包括自 11,000 多年前上次冰河时期以来就被冻结的动植物遗骸。
永冻土的解冻是气候变化最严重但讨论较少的问题之一。据估计，高北纬及北极永冻土中冻结了 1,400 亿吨碳，大约是自工业化以来人类碳排放量的四倍。随着全球气温上升，永冻土层可能会解冻，从而暴露地表以下的有机物。
尽管解冻的速度仍不确定，但永冻土的解冻对气候变化具有巨大的不利影响。根据最近一份科学报告，预计到本世纪末，气温升高 3.6 F（2 C）可能会导致世界永冻土减少约 40%。随着永冻土解冻，锁定在其中的有机物开始分解，向大气释放更多的二氧化碳及甲烷。解冻还可以使地球深处释放甲烷。这些额外的温室气体将导致进一步变暖。因此，无休止的循环（变暖导致永冻土解冻，永冻土解冻释放的温室气体导致进一步变暖）形成正反馈（或恶性循环）。
科学家们还在研究解冻的永冻土如何会导致已经冻结的有害细菌与疾病的重新出现。 2016年，俄罗斯北部永冻土中发现一具腐烂的驯鹿尸体引发炭疽病（anthrax），导致 70 多人住院，一名儿童和 2,300 多头驯鹿死亡。官方并不确定疫情如何开始，但假设是热浪解冻了那里的冻土，暴露了几十年前感染炭疽的驯鹿尸体。一些科学家认为，这一事件可能是永冻土解冻可能带来不利后果的一个例子。
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哪些专业在参与应对气候变化的工作？—陈灏（2021年12月9日）
气候变化是一门复杂、多方面的学科。研究气候变化物理过程的科学家来自大气科学、海洋学、及冰川学。他们研究温室气体（二氧化碳、甲烷、一氧化氮等）的增加与大气、海洋、及冰川反应之间的物理联系。他们还使用数值模式以分析气候变化如何加剧干旱、野火、热带气旋、及洪水等灾害。
气候被定义为一个时间段及地理范围内的平均天气条件。传统的气候学家使用数据与统计方法来分析气候如何随地理空间与时间而变化。在美国，一个仍然存在的传统气候学角色是每个州都有一名“州气候学家” (state climatologist)。他们持续记录该州的气候条件，并为该州依赖气候条件的农业、林业、及渔业等产业提供服务。
现代气候学的方向是研究大气及海洋中的长期现象，如厄尔尼诺-南方涛动（El Nino-Southern Oscillation）、太平洋年代际涛动（Pacific Decadal Oscillation）、与过去、现在、及未来的气候变化等。他们使用多方种方法，包括分析历史数据、树木年轮、冰芯、与植被变化的测量结果；并使用数值模式模拟气候。
例如，气候学家研究了美国的林火趋势。结果表明，在过去 30 年，美国西部各州的林火季节开始得越来越早，而且逐渐延长。火灾也变得更加严重及难以控制。最近的数值模拟表明，气候变化引起的大气环流变化可能导致中纬度地区变得更干燥，从而导致更多的林火。
林业及农业科学家研究森林砍伐及畜牧业如何增加温室气体的排放。海洋生物学、渔业、林业、农业、和生态学的科学家研究气候变化对其各自部门的影响。例如，海洋吸收了我们释放到大气中大约四分之一的二氧化碳，从而导致海水化学发生根本变化。一部分二氧化碳与水产生化学作用形成碳酸。自工业化开始以来，海水的 pH 值下降了 0.1 ，表示海水酸度增加了大约 30%。碳酸对一些海洋钙化物种有显著影响，包括牡蛎、蛤、海胆及钙质浮游生物。当带壳生物处于危险之中时，整个海洋食物网也会处于不利。
社会科学家（例如经济学与风险管控领域）研究气候变化对社会以及保险、金融领域的影响。他们还研究如何有效地向公众传达气候变化的风险信息。公共卫生部门研究气候变化如何影响传染病的传播，以及人体如何适应极端高温条件等公共卫生问题。沿海城市的城市规划部门需要考虑海平面上升，水资源管理部门需要考虑长期干旱对水资源的影响。土地与气候变化有着根本的关系。土地利用领域在减少排放、固碳、和采取气候变化适应措施方面具有巨大潜力。
电动汽车是降低碳排放的重要解决方案。其他工程师正在努力改进及开发水力、风能、太阳能及波浪等可再生能源。可以容纳这些多样化能源的电网也是气候变化解决方案的一部分。另一个活跃的工程研发领域是碳捕获和储存。
所有这些 多样化的专业形成了一个非正式的知识网。如果要找个比喻，那就是拼图游戏。他们之间的知识相互配合，形成了一幅我们今天所认知的复杂但又一致的学科。
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人类生活方式对气候变化的影响—陈灏 (2021年12月9日）
联合国2020年排放差距报告 (Emissions Gap Report 2020) 展示了全球的经济鸿沟。在碳排放方面，富人与穷人之间有鲜明对比。下面两图说明，在2015年，世界上最富有1% 人口的碳排放量占总排放量15%，每年人均74公吨。而最贫穷50%人口碳排放占总排放的 7%，人均1 公吨。这个74与1的对比是来自两个经济阶层的不同生活方式，包括出行方式、食谱、居住的房子、及娱乐活动。
由于不同的发展阶段，各国之间也存在碳排放差距。根据下面基于国际货币基金（International Monetary Fund）的数据，美国每年的人均排放为 14.95公吨，中国 6.75公吨，印度 1.57公吨，而全球平均水平为 4.35公吨。大多数发展中国家的人均排放量低于 2吨。令人惊讶的是，美国及加拿大的人均排放量是另一个发达经济体法国的 3.4 倍。美国及加拿大的高排放主要是由于国民对汽车的严重依赖，居住更大的房子，以及高消费。中国是出口大国，是世界工厂，6.75公吨的人均排放量有一部分来自工业生产，为世界提供产品。
上面的数据证实了我们长期以来的认知，即是改变生活方式是降低排放及应对气候变化的关键。通过选择出行的方式、食谱、及居住的房子，我们可以大大降低排放。我们无法仅通过改变生活方式来实现碳中和，但它可以帮助减缓气候变化，并为开发高效的新能源与碳捕获技术提供时间。
其次，尽管富人及富国排放更多的温室气体，但穷人及穷国更容易受到洪水、干旱、和热浪等气候危机的威胁。这是因为穷人与穷国往往缺乏抵御灾害的能力。因此，碳排放的经济鸿沟也是一个公义问题。
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气候答问—陈灏 (2021年12月8日）
冰雪在气候变化中有什么作用？
由于冰雪对太阳光的高反射率，它使地球温度保持在一定范围。相反地，大面积冰雪融化会暴露出颜色较深的海面及陆地，增加了地球吸收太阳热量的能力，导致全球变暖，这是冰雪融化对全球变暖的影响之一。
当南北极的海冰融化时，它变成海水。由于冰的密度比水低，所以冰会浮在水面。融化后，水的密度与周围的水相同，因此不会引起海平面上升。当陆地冰（例如格陵兰及南极冰盖）融化时，水流到海里，会引起海平面上升。从长远来看，海平面上升将是主要的全球变暖效应之一。
种植植被可以减少大气中的二氧化碳吗？
在生物碳捕获的过程，光合作用捕获大气中的碳并将碳水化合物储存在植物中。木材的30% 重量是碳，所以树木有很好的储碳能力。不同类型的植物具有不同的碳捕获能力。最有效的是长得快、根和树干大的树木。一个例子是梧桐树（sycamore）。咸水湿地（如海草、红树林、及盐沼）也具有巨大的碳捕获潜力。
一个成功的例子是中国。自 1978 年以来，中国的森林覆盖从总面积的 12% 增加到 22%，植林成效领先世界。 作为2060 年实现零排放承诺的一部分，中国将从 2021到 2025年， 每年种植36,000 平方公里的新森林，等于每年种植大于比利时国总面积的森林。
植物性食物（例如谷物、蔬菜、水果）基本上是碳水化合物，但它不能作为碳捕获工具。人类对食物的消耗及随后的新陈代谢将食物中的碳水化合物转化为二氧化碳及水，并由呼吸释放到大气中。抛弃的食物会通过发酵或腐烂转化为二氧化碳或甲烷。因此，种植食物没有碳捕获的效用。
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萎缩中的世界–陈灏 (2021年12月8日）
(这篇文章原先于2020年9月发表在 ChineseAmerican.org 网站上。文章描述的气候灾害现时已是常态。因此我在此再把警钟敲响。)
九月中旬我写这篇文章时，美国西部加州、俄勒冈州、华盛顿州、及爱达荷州数十处森林大火正在燃烧。干旱、高温、及强风助长了火势，目前尚无法控制。8月17日闪电引起多起小火，最后连接起来形成了LNU大火，到九月中被扑灭时已经燃烧掉三十六万多英亩森林。林火季节刚开始不久，自8月15日到9月13日为止，西部十个州的林火已经燃烧掉四百七十多万英亩。光是加州林火就燃烧掉三百一十多万英亩，超过历年的平均燃烧面积。根据加州消防局，该州历史上二十个最严重的林火有六起发生在今年。林火严重破坏生命、财产、及生态系统。今年8月份林火中遇难者已有二十多人。俄勒冈州及加州多个城镇遭到严重破坏，至少有四千所房屋被摧毁，数十万人从灾区疏散，慌忙逃生时混乱情况曾导致有人在汽车中被烧死。
尽管2020年西部的林火创了纪录，过去连续数年林火都在创新高。例如2018年，经过一个破纪录高气温与只有平常一半降雨量的夏季，林火把一个在Sierra Nevada山脉山坡上，名为天堂（Paradise）的小镇变成了地狱，烧毁一万四千座房屋，烧死八十五人。
林火已经是全球现象。在2019年巴西有七万多起林火。2020年初，澳大利亚经历了有史以来最严重的野火季节。15,000多起野火导致近30亿只动物被烧死或被迫逃离栖息地。
林火通常由闪电或人类活动（篝火、纵火、森林砍伐等）引起。随着越来越多的人选择居住在树林附近，人为引发的林火就变得更频繁。数据显示，过去几十年的趋势是气候变得更干旱、更暖。地球的大气气流也有所改变。这些效应使西部各州林火季节开始得越来越早，季节长度逐渐增长，火势变得更加难以控制。这是气候科学已经定论的事实。一项2015年的分析发现，从1972到2013年，全球林火季节长度增加了20％，同期全球燃烧面积增加了一倍以上。美国西部林火季节过去是八月至十一月，现在全年都有林火。
过去两百年间，人类在运输、工业、及发电上燃烧了大量煤、汽油、与天然气的化石燃料。排放的二氧化碳与其它温室气体一起，吸收地球散发回太空的热量后，重新放射回到大气层与地球表面，从而提高大气与地面温度。两百年前，大气中二氧化碳浓度是百万分之二百七十五（275ppm），现已达到410ppm，并且每年上升2.5ppm。这种效应使全球平均气温比工业化前高出1oC， 并改变了大气环流，这就是气候变化。最近的科研显示气候变化改变了降雨的地理分布，结果有些地区洪涝风险提高了，有些地区却变得更干旱。由于美国西部地区下沉气流的增强，气温与干旱度都偏高，增加了火灾风险。
与此同时，9月16日在墨西哥湾形成的二级风速（时速100英里）飓风Sally于Alabama州海岸登陆。Sally是今年夏天大西洋第七个达到飓风风速的热带气旋，也是今年墨西哥湾第四个飓风。二十多天前，于8月24日，一级风速的飓风Marco在邻州Louisiana登陆。三天后8月27日，接踵而来四级风速（时速150英里）飓风Laura在Marco登陆地点附近登陆。Laura是有记录以来登陆Louisiana州最强的飓风。如此接二连三在同一地区登陆的飓风群是罕见的。
过去几年来，在西大西洋、加勒比海、与墨西哥湾出现超级飓风已经是司空见惯。以 Katrina（2005）为首十个记录中最具破坏性的飓风有九个发生在二十一世纪。
2018年8月五级风速（时速185英里）的飓风Dorian在加勒比海的Bahamas导致七十多人死亡，一万三千所房屋遭受严重破坏或被完全摧毁，约有17％的居民七万多人无家可归，损失高达三十四亿美元。Dorian是西半球罕见的超强飓风，也是Bahamas历史上最严重的自然灾害。2018年10月另一个五级（时速160英里）的飓风Michael在Florida州登陆。
2017年8月，被四级风速（时速130英里）飓风Harvey侵袭的Houston市有一千三百万人受影响，近十三万五千所房屋淹了水，多达一百万辆汽车损坏。同一年九月，五级风速（时速155英里）的飓风Maria摧毁了整个Puerto Rico岛。它是九十年来登陆该岛最强的飓风。Maria导致三千到四千人死亡与九百亿美元损失。据估计飓风之后每年有十几万名居民迁移离开Puerto Rico。从2017年到2019年，Puerto Rico失去多达四十七万名居民，即人口总数的14％。
大西洋的热带气旋源于向西移动的气流波动，在西大西洋、加勒比海、与墨西哥湾的暖水带中强化成飓风。气旋成因不需要气候变化。但是气候变化改变了气旋所需的大气条件与海面温度，更有利地让气旋强化成飓风。海面变暖是气候变重要部分之一。气候模拟显示，由于海面温度增高，飓风会变得更强。简单地说，当海面变暖后，有利于气旋强化的海洋范围将越来越大，从而为热带气旋强化成飓风提供更多有利的时间与空间。
在地球的另外一面，自今年6月上旬以来，中国长江流域破纪录的降雨在华南大片地区引发了洪水。根据多项报道，到6月底，洪水已使二十六个省市一千多万人受灾，八十一人失踪或死亡。到8月13日，全国有四百四十三条河流泛滥，其中三十三条的水位达到历史最高点。水灾影响了六千三百四十六万人，直接经济损失达两百六十亿美元，有两百一十九人死亡或失踪，五十四万栋房屋倒塌。
气候变化改变了降雨分布，从而提高了洪涝风险。中国大范围的洪涝，包括今年的，都是由持续性强降雨引起。今年华南的降水强度、范围、与持续时间都打破了自1961来的记录。
美国军事智库CNA在2017年分析了一系列中亚、中东、与非州的内乱和军事冲突。结论是干旱是造成这些冲突的因素之一。干旱除了减少当地水资源外，还会引起冰川萎缩而减少河流流量，并导致咸水入侵沿海地下水。在某些地区，干旱会导致农业生产率下降到经济上不可行的境地。中亚与非洲有些自然环境本来就脆弱的地区，长年干旱将导致经济全面崩溃。例如在西非，与Chad、Niger、Nigeria、与Cameroon四国接壤的Chad湖，由于干旱，自1960年代以来已经萎缩了90％。该地区约有两千五百万人依靠此湖为生，从事农业、渔业、与畜牧业。水位下降意味着目前有近七百万人面临粮食危机。近年来已经有两百五十万人从该地区迁移。
有些人从飓风或林火里逃生，有些人为寻找足够生存的饮用水而迁移。2017年底，英国East Anglia大学一项研究发现，到2050年，如果全球气温上升至2oC，地球的四分之一陆地将遭受严重干旱和沙漠化。早期迹象已经明显：五年前巴西São Paulo市差点用尽了水。前年南非Cape Town市也是如此。2018年秋季，德国创纪录的干旱将Elbe River的水位降至20英寸以下，导致玉米减产40％。世界产粮区的地下水层已经开始枯竭。如果没有其它灌溉方法，二十世纪30年代美国中南部多州的沙尘暴（Dust Bowl）可能会重演。当时农民被迫迁移到加州，而加州现在已经不再是绿洲了。
干旱、飓风、林火、及洪涝都与气候变化有关。气候变化改变了大气与海洋条件，使灾害更频繁、严重、为时更长。新的迹象显示，面对由气候变化导致不断恶化的自然环境，人类生存的必要资源已经开始出现短缺。
适宜人类居住生活的范围已在我们脚下开始萎缩。面对这个现实，一个选择是整个社会、国家、全球同心协力地去计划长远应对方案。另一个选择是各自为政，等到灾害来临时在混乱、恐慌中逃命。ProPublica九月十五日一篇报道的副标题为，“[美国]西部被大火肆虐。飓风袭击东部。干旱及洪水给全国造成严重破坏。在受灾最严重地区，生活越来越困难。如果人们要迁移，他们能去哪里呢？”