《碳汇形成分类与计算评估方法学概论》连载之三十一

编者按  为给全国煦丰碳中和组织各级工委，国内985、211、双一流等高校，全球碳排放权、碳汇交易机构提供全球范围内的碳汇形成分类和碳汇计算评估方法学专业理论知识和具体实践办法，全国煦丰碳中和知识产权组织和《碳同化碳中和组合物光合溶剂、其制备方法及其应用》发明专利发明团队编著了中共中央国务院新质生产力杰出代表/煦丰碳中和技术培训系列教材之九《碳汇形成分类与计算评估方法学概论总目录》。本教材总目录共分37章172节570分节。今天发布的是：

《碳汇形成分类与计算评估方法学概论》连载之三十一

第31章

集成评估模型及在碳汇

计算评估中的作用

集成评估模型直接触及了全球气候变化政策制定的核心工具。之前我们讨论了基于数据的经验统计模型和基于机理的过程模型，而集成评估模型（IAMs）则是将这些工具与宏观经济、能源系统、土地利用决策等要素进行耦合，用于回答“未来世界会怎样”以及“我们该怎么做”的高阶问题。下面详细解析。

第01节  什么是集成评估模型

一、核心定义

集成评估模型是一种将人类社会经济系统（能源、经济、农业、土地利用）与地球自然系统（气候、碳循环、生态系统）进行数学耦合的计算机模型。

你可以把它想象成一个“政策实验室”或“全球模拟器”。它不再仅仅关注森林吸收了多少碳，而是回答：在不同的人口增长、经济发展、技术变革和政策干预情景下，全球的碳排放路径、温度变化以及碳汇（森林、土壤、海洋）如何响应？反过来，气候变化的后果又如何影响经济？

二、IAMs的核心逻辑循环

（一）社会经济驱动

设定未来的人口、GDP、技术进步、政策（如碳税、能源补贴）。

（二）能源与排放

模型据此计算能源消费结构、工业过程排放、土地利用变化排放。

（三）碳循环与气候

将排放数据输入碳循环模块（其中包含陆地碳汇模型），模拟大气CO₂浓度和全球温升。

（四）影响与反馈

气候变化的后果（如极端天气、农业减产）反馈回经济系统，影响GDP和后续决策。

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三、典型代表

（一）IMAGE（荷兰环境评估署）

（二）MESSAGEix-GLOBIOM（国际应用系统分析研究所，IIASA）

（三）GCAM（美国太平洋西北国家实验室）

（四）AIM（日本国立环境研究所）

（五）REMIND-MAgPIE（德国波茨坦气候影响研究所）

第02节  在碳汇计算评估中的地位：

战略与情景推演的核心枢纽

IAMs在碳汇评估中处于高层的、战略性的、前瞻性的地位，是过程模型和清单模型的“指挥官”。

一、顶层设计者

它不生产高精度的具体地块碳汇数据，而是定义碳汇在“碳中和”路径中的角色和规模。例如，IAMs会回答：“为了实现1.5°C目标，到2050年全球森林碳汇需要贡献多大的负排放（即碳移除量）？”

二、与政策制定的直接接口

IAMs的输出（如SSP1-1.9情景的碳汇需求）是IPCC评估报告和各国制定国家自主贡献（NDCs）的直接科学依据。

三、链接“过程模型”与“经济模型”的纽带

IAMs内部的碳循环模块通常包含简化版的过程模型（如LPJ-GUESS的简化版），用来计算全球或大区的陆地碳汇，但其参数化依赖于更精细的过程模型和清单模型提供的验证数据。

第03节  在碳汇计算评估中的作用

一、生成未来碳汇的“可能性区间”

IAMs的核心产出是一系列情景（如SSP1-2.6、SSP5-8.5）。在这些情景下，它预测森林碳汇、土壤碳汇、海洋碳汇未来几十年的变化范围，而不是一个确定的数值。这为政策的不确定性提供了定量边界。

二、评估土地利用竞争的权衡

这是IAMs最独特的贡献。它同时考虑：

（一）造林增加碳汇vs

需要更多土地种植生物能源作物（BECCS，即生物能源与碳捕获和储存）。

（二）保护森林vs

生产粮食以养活不断增长的人口

通过模拟，IAMs能揭示“碳汇”与“粮食安全”、“生物能源”、“生物多样性”之间的冲突与协同。

三、量化碳汇在实现净零排放中的经济价值

IAMs可以将碳汇（通过造林、土壤固碳等方式）视为一种“负排放技术”。它会计算：如果要从大气中移除1吨碳，通过林业碳汇的成本是多少，从而为碳定价、碳交易政策提供经济依据。

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四、评估政策对碳汇的驱动

例如，模拟“全球统一征收100美元/吨碳税”后，将会激励多少额外的林业碳汇（遏制毁林、促进造林），以及这对全球森林面积、木材产量的影响。

第04节  在碳汇计算评估中的意义

一、回答“能否实现1.5°C/2°C目标”的根本问题

没有IAMs，我们就无法定量理解“我们需要多大的陆地碳汇才能抵消剩余的化石燃料排放”。它界定了气候目标的**可行性空间**。

二、避免“单目标优化”陷阱

它提醒我们，不能为了追求碳汇而牺牲粮食安全或生物多样性。IAMs提供了一个系统视角，帮助找到多目标之间的平衡点，是制定可持续路径而不是“碳汇狂热”路径的关键工具。

三、为全球气候治理提供“共同的叙事”

IPCC报告中使用的主要情景（如SSP-RCP框架）都来自IAMs。这使得全球各国在同一个“话语体系”下讨论减排目标和碳汇贡献，形成了国际合作和谈判的科学基础。

四、揭示碳汇的长期稳定性风险

IAMs能模拟在高排放情景（如RCP8.5）下，碳汇（如亚马孙雨林）是否会因气候变化（高温、干旱）而从碳汇转变为碳源。这种“正反馈”的模拟，对于评估气候临界点至关重要。

第05节  总结：战略指挥部

一、维度集成评估模型/经验统计模型/过程模型

（一）核心问题

未来世界如何发展？我们该做什么政策？现在这片森林有多少碳？未来吸收多少？。

（二）空间尺度

全球、区域、国家。样地、景观、区域、国家。

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（三）时间尺度

数十年至百年（未来预测）。现在。过去。短期未来。

（四）核心输入

人口、GDP、能源技术、政策成本。胸径、树高、遥感影像、气象数据。

（五）输出

排放路径、温升、碳汇总量、土地利用变化、经济成本。碳储量（吨/公顷）、生物量、通量。

（六）地位

顶层战略情景推演。底层数据提供与机理验证。

（七）与碳汇的关系

定义碳汇的角色与规模。提供碳汇的具体数值与机理。

二、一句话总结

集成评估模型是碳汇计算评估的“战略指挥部”，它不描述每棵树吸收了多少碳，而是回答：

在通往碳中和的路上，全世界的森林、土壤和海洋需要帮我们吸收多少碳？

这又需要付出多少经济代价？

我们应该优先造林、保护森林还是发展其他负排放技术？

它为全球气候治理提供了科学而系统的决策依据。