可持續(xù)發(fā)展科學(xué)

今年3月，聯(lián)合國邁出了有意義的第一步，讓投資者、企業(yè)、城市和地區(qū)對(duì)減少溫室氣體排放負(fù)責(zé)，當(dāng)時(shí)聯(lián)合國秘書長安東尼奧·古特雷斯（António Guterres）要求專家小組為這些團(tuán)體的“凈零”承諾制定標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在的挑戰(zhàn)是如何連貫地計(jì)算排放量。

各國、公司和科學(xué)家各自使用不同的、脫節(jié)的方法來計(jì)算溫室氣體排放量。這些數(shù)字不容易比較或合并?，F(xiàn)有的溫室氣體庫存拼湊得嚴(yán)重不足。從政府到企業(yè)，關(guān)于這些排放的信息不一致、不完整和不可靠。

為了設(shè)計(jì)有效的碳稅、邊境關(guān)稅和其他零碳政策或投資，這些數(shù)字需要在從產(chǎn)品供應(yīng)鏈一直到全球規(guī)模的各個(gè)層面進(jìn)行協(xié)調(diào)。國家排放量的總和應(yīng)與大氣中二氧化碳的增長和碳匯的估計(jì)數(shù)相吻合。

我們是來自學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和非營利組織的研究人員和從業(yè)者，他們制定了一個(gè)全球溫室氣體“分類賬”綜合系統(tǒng)的愿景，該系統(tǒng)可以平衡全球的排放和清除量。該系統(tǒng)使用從金融部門改編的可互操作的會(huì)計(jì)方法，必須創(chuàng)建國家和公司排放的溫室氣體清單，對(duì)全球供應(yīng)鏈中體現(xiàn)的排放進(jìn)行分類，并跟蹤這些氣體進(jìn)出生態(tài)系統(tǒng)的通量。遙感和數(shù)字技術(shù)的最新進(jìn)展使這一愿景觸手可及。在這里，我們概述了這樣做的路線圖。

全球拼湊

溫室氣體核算是測量、分析和報(bào)告一氧化碳等氣體的排放和清除數(shù)據(jù)。2以及導(dǎo)致氣候變化的甲烷。大氣中溫室氣體的濃度是底線。它要求人類對(duì)如何使用剩余的“碳預(yù)算”——一氧化碳的總量——負(fù)責(zé)。2它可以在一段時(shí)間內(nèi)排放，同時(shí)避免全球氣溫危險(xiǎn)上升到某個(gè)閾值以上。

氣候模擬：識(shí)別“熱模型”問題

科學(xué)家監(jiān)測全球碳源和碳匯。例如，全球碳項(xiàng)目測量、分析和報(bào)告一氧化碳的流動(dòng)2，甲烷和一氧化二氮從人類活動(dòng)（如運(yùn)輸、工業(yè)和土地利用）和自然環(huán)境（如森林、土壤和海洋）進(jìn)出大氣1.

在國家層面，各國政府遵循聯(lián)合國準(zhǔn)則，自行報(bào)告其領(lǐng)土上人類活動(dòng)的排放量。大多數(shù)依靠“排放系數(shù)”表進(jìn)行這些計(jì)算。這些因素給出了各種活動(dòng)的典型溫室氣體排放率，例如使用不同的能源或生產(chǎn)特定的農(nóng)作物。

企業(yè)、城市和其他非國家行為者遵循根據(jù)聯(lián)合國準(zhǔn)則（如 ghgprotocol.org）改編的其他標(biāo)準(zhǔn)。這些還依賴于排放系數(shù)來計(jì)算供應(yīng)鏈和產(chǎn)品使用的直接和間接排放。例如，當(dāng)一家公司生產(chǎn)一條牛仔褲時(shí)，它必須考慮自己縫制和將褲子運(yùn)送到商店的排放。它還應(yīng)該計(jì)算種植棉花并將其轉(zhuǎn)化為織物的排放，以及消費(fèi)者的洗錢和服裝的最終處置。通常，公司80%以上的排放是間接的。

企業(yè)和政府之間不一致和不完整的分類賬阻礙了對(duì)脫碳政策和投資的準(zhǔn)確評(píng)估。例如，將玉米（玉米）生產(chǎn)的乙醇添加到汽油中，當(dāng)準(zhǔn)確計(jì)算土地利用變化和生產(chǎn)中涉及的其他活動(dòng)的排放量時(shí)，可能不會(huì)提供任何碳效益。2.

可靠性約束

一氧化碳的排放2從化石燃料和工業(yè)可以以相對(duì)較高的置信度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。但很難可靠地解釋非一氧化碳2整個(gè)土地部門和供應(yīng)鏈中的氣體和排放以及碳補(bǔ)償（見“碳核算：五個(gè)修復(fù)”）。庫存中充斥著計(jì)量誤差、分類不一致和問責(zé)制方面的差距。

資料來源：可靠措施：《華盛頓郵報(bào)》（https://go.nature.com/3PHDQZW）/全球碳項(xiàng)目;數(shù)據(jù)流：參考文獻(xiàn)3;報(bào)告做法：參考文獻(xiàn)4;分類：參考文獻(xiàn)5;不確定性：參考文獻(xiàn)1

數(shù)據(jù)不佳可能導(dǎo)致排放系數(shù)不準(zhǔn)確，例如，在短時(shí)間內(nèi)僅在少數(shù)幾個(gè)位置測量排放量。例如，2月份的一項(xiàng)分析使用最新的衛(wèi)星數(shù)據(jù)表明，能源部門的甲烷排放量比國民賬戶報(bào)告的排放量高出70%，國民賬戶使用的排放系數(shù)基于理想化條件，不包括化石燃料運(yùn)營的泄漏。3.

數(shù)據(jù)差距和會(huì)計(jì)準(zhǔn)則的不一致應(yīng)用導(dǎo)致排放量普遍統(tǒng)計(jì)不足。例如，只有三分之一的供應(yīng)商向客戶提供間接排放信息。4，導(dǎo)致公司報(bào)告類似活動(dòng)的不同排放水平。在技術(shù)領(lǐng)域，適當(dāng)納入購買商品和產(chǎn)品使用的間接排放可以使排放量估計(jì)數(shù)翻倍4.

不一致的分類使得難以比較排放量。例如，根據(jù)聯(lián)合國準(zhǔn)則，許多國家清單將保護(hù)區(qū)歸類為管理土地。然后，那里吸收的碳被認(rèn)為是人為去除的，可用于抵消化石燃料的排放。相比之下，科學(xué)家將保護(hù)區(qū)的排放和清除量歸類為自然5.

微軟購買百萬噸二氧化碳——凈零排放的教訓(xùn)

某些排放物在人為來源與自然來源方面的模糊性導(dǎo)致問責(zé)制方面的差距。例如，野火排放通常被歸類為自然排放，因此不計(jì)入國家、省或公司分類賬，即使它們可能很重要。6.根據(jù)加利福尼亞州空氣資源委員會(huì)的數(shù)據(jù)，該州 2020 年野火的排放量超過了電力產(chǎn)生的排放量。在加拿大，2018年，不列顛哥倫比亞省的野火排放量是該省所有其他排放量總和的三倍（見 go.nature.com/3zewvna）。

基于自然的碳去除對(duì)大氣的影響量化不足。例如，在評(píng)價(jià)增加森林覆蓋率的步驟時(shí)，必須考慮到這種變化可能已經(jīng)發(fā)生的可能性，這些變化可能被火災(zāi)逆轉(zhuǎn)，或者它們可能導(dǎo)致其他地方更多的森林砍伐。這些風(fēng)險(xiǎn)在當(dāng)前的會(huì)計(jì)實(shí)踐中不一致7.

透明度不足為虛假陳述創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，因?yàn)楹茈y使用科學(xué)觀察來核實(shí)企業(yè)報(bào)告的排放量。例如，2021 年，代表全球約 30% 石油和天然氣生產(chǎn)商的石油和天然氣氣候倡議報(bào)告稱，其成員的甲烷排放量占天然氣產(chǎn)量的 0.2%8.如果不披露基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這一低值很難與科學(xué)評(píng)估相協(xié)調(diào)，科學(xué)評(píng)估范圍從3.7%不等。9至 9.4%10不同地區(qū)的天然氣產(chǎn)量。

科學(xué)上的不確定性限制了觀測結(jié)果如何用于驗(yàn)證。例如，森林和土壤吸收的碳量每年可能以難以預(yù)測的方式變化，并且可能因人為排放的年度增長而變化。11.

也很少有監(jiān)督。根據(jù)巴黎氣候協(xié)議，各國自我報(bào)告的排放量受到審查，但很少得到獨(dú)立驗(yàn)證。對(duì)于公司而言，幾乎所有的溫室氣體報(bào)告都是自愿的，而不是外部審查。

一些進(jìn)展

情況正在好轉(zhuǎn)。在 2021 年 11 月舉行的聯(lián)合國 COP26 氣候會(huì)議上，制定了新規(guī)則，以防止國際碳抵消市場的重復(fù)計(jì)算。國際可持續(xù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（ISSB）的成立是為了支持金融部門一致地報(bào)告可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)。2023年，《溫室氣體議定書》將發(fā)布土地利用和碳清除的企業(yè)會(huì)計(jì)指南。

檢測網(wǎng)絡(luò)的巨大差距困擾著排放監(jiān)測

一些政府正在介入。今年3月，美國證券交易委員會(huì)提出了一項(xiàng)規(guī)則，要求企業(yè)披露其排放信息;英國和歐盟正在推進(jìn)類似的規(guī)則。

科學(xué)上的不確定性正在縮小。衛(wèi)星現(xiàn)在可以幾乎實(shí)時(shí)地測量大氣溫室氣體濃度。遙感和高級(jí)分析有助于更準(zhǔn)確地跟蹤地面排放，并擴(kuò)大全球覆蓋范圍12.

自動(dòng)化溫室氣體核算的數(shù)字工具正在激增。SAP、Salesforce和微軟（A.L.和L.J.工作的地方）等公司正在涌現(xiàn)平臺(tái)，允許企業(yè)將其活動(dòng)數(shù)據(jù)與政府、私人和非營利來源匯編的排放因子結(jié)合起來。這些工具正在減少這種會(huì)計(jì)所需的時(shí)間和專業(yè)知識(shí)。

但仍有許多工作要做。即使標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)制性報(bào)告有所提高，許多公司和國家可能沒有資源來遵守。如果基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不可靠，數(shù)字平臺(tái)就有可能助長不準(zhǔn)確的排放核算。國家和公司的會(huì)計(jì)制度經(jīng)常使用過時(shí)的排放系數(shù)和數(shù)據(jù)?？茖W(xué)研究往往與國家和公司的會(huì)計(jì)需求不一致?？缙髽I(yè)、國家和行星分類賬的數(shù)據(jù)難以比較、組合和共享。

全球一體化

我們提出了一種更全面的方法，其中每個(gè)溫室氣體分類賬——無論是公司、城市還是國家——都是一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的全球系統(tǒng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。從消費(fèi)者選擇低碳產(chǎn)品到實(shí)施貿(mào)易法規(guī)的國家，決策需要從多個(gè)分類賬中提取信息，以可靠地評(píng)估對(duì)地球碳預(yù)算的影響。例如，需要數(shù)千種產(chǎn)品和公司的排放數(shù)據(jù)才能全面實(shí)施碳邊界調(diào)整機(jī)制。（這對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品征收碳關(guān)稅，以保護(hù)國內(nèi)公司免受氣候政策較弱國家的生產(chǎn)商的競爭。

2020 年 9 月，野火產(chǎn)生的煙霧困擾著舊金山。對(duì)區(qū)域排放量的影響可能很大。學(xué)分：大衛(wèi)保羅莫里斯/彭博社/蓋蒂

互操作性是關(guān)鍵。交換數(shù)據(jù)和處理來自多個(gè)來源的信息的能力對(duì)于綜合排放核算至關(guān)重要，就像它支撐金融部門一樣12.全球大多數(shù)企業(yè)都使用可擴(kuò)展業(yè)務(wù)報(bào)告語言 （XBRL） 向監(jiān)管機(jī)構(gòu)和投資者進(jìn)行數(shù)字財(cái)務(wù)報(bào)告。XBRL是免費(fèi)的，由國際非營利財(cái)團(tuán)管理，為定義術(shù)語，在信息系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)以及創(chuàng)建共享的，可搜索的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫提供了開放標(biāo)準(zhǔn)。使用XBRL，可以快速準(zhǔn)確地匯總，傳輸和分析財(cái)務(wù)信息。這促進(jìn)了跨境交易，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，并將金融體系的訪問范圍擴(kuò)大到銀行服務(wù)不足的社區(qū)。

一個(gè)類似的溫室氣體核算系統(tǒng)，將產(chǎn)品的排放數(shù)據(jù)保存在可互操作的存儲(chǔ)庫中，將更容易跟蹤整個(gè)價(jià)值鏈的排放。更快、更精細(xì)的報(bào)告將更有效地引導(dǎo)采購和投資轉(zhuǎn)向低碳創(chuàng)新?；ゲ僮餍詫⒃试S報(bào)告平臺(tái)訪問最新和最可靠的數(shù)據(jù)。監(jiān)督和問責(zé)制將得到改進(jìn)。提高透明度將建立公眾信心。

科學(xué)家將以更高的時(shí)間和空間分辨率獲得更大、更兼容的數(shù)據(jù)集。例如，人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)可用于根據(jù)不斷變化的條件和當(dāng)?shù)丨h(huán)境更新和調(diào)整排放系數(shù)。因此，對(duì)政策和氣候變化本身影響的預(yù)測將會(huì)得到改善。

后續(xù)步驟

四個(gè)組件對(duì)于該系統(tǒng)的工作至關(guān)重要。

數(shù)據(jù)。研究人員和從業(yè)人員需要評(píng)估提高溫室氣體核算中的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的機(jī)會(huì)和制約因素，特別是關(guān)于土地、非一氧化碳2氣體、抵消和間接排放。那些從事溫室氣體測量、核算和報(bào)告各個(gè)方面的人員，從產(chǎn)品到全球尺度，應(yīng)首先確定哪些數(shù)據(jù)差距最能破壞排放核算的可靠性。他們應(yīng)該問：研發(fā)投資應(yīng)該以縮小差距為目標(biāo)？使用最新技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)的最佳前景是什么？如何將新的數(shù)據(jù)流和知識(shí)最迅速地整合到排放核算基礎(chǔ)設(shè)施中？如何解決頑固的糟糕數(shù)據(jù)？

互操作性。需要就實(shí)現(xiàn)溫室氣體核算數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施互操作性的協(xié)議和原則達(dá)成一致。這應(yīng)該在一個(gè)開放和包容的進(jìn)程中完成，由獨(dú)立的理事機(jī)構(gòu)監(jiān)督，例如ISSB與聯(lián)合國合作。

將需要三套協(xié)議。首先，需要技術(shù)和句法規(guī)則來指定人類和機(jī)器如何讀取信息。數(shù)據(jù)必須格式化，以便在分類賬、平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫之間無縫交換。一個(gè)起點(diǎn)可能是可持續(xù)發(fā)展會(huì)計(jì)準(zhǔn)則委員會(huì)提議的基于XBRL的企業(yè)可持續(xù)發(fā)展報(bào)告指南。

G2014萬億美元的經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃違背了排放承諾

其次，需要對(duì)所使用的無數(shù)指標(biāo)和術(shù)語有更清晰的定義，以便系統(tǒng)可以明確地交換信息——稱為語義互操作性。例子包括如何量化不確定性，如何對(duì)抵消進(jìn)行分類以及如何在管理或未管理的土地之間解析排放。需要一個(gè)本體來對(duì)齊術(shù)語的含義。必須商定一套通用的指標(biāo)，這將提供任何實(shí)體的溫室氣體記錄。這將反映美國衛(wèi)生部門針對(duì)任何患者的通用臨床數(shù)據(jù)集。

第三，需要機(jī)構(gòu)互操作性的協(xié)議和原則。其中包括促進(jìn)跨境和公司之間數(shù)據(jù)交換的政策和法規(guī)。需要協(xié)調(diào)不同的框架。需要決定如何在系統(tǒng)內(nèi)管理人工智能和分布式數(shù)字賬本（如區(qū)塊鏈）。

信任。溫室氣體報(bào)告必須得到?jīng)Q策者、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和公眾的信任。透明度是關(guān)鍵。關(guān)于國家和公司實(shí)現(xiàn)其承諾的排放量、清除量和進(jìn)展情況的數(shù)據(jù)應(yīng)以可互操作、機(jī)器可讀的形式公開提供。這可以通過在一個(gè)國家登記冊(cè)中收集排放報(bào)告，或在國家登記冊(cè)（通過《聯(lián)合國氣候變化框架公約》）和部門登記冊(cè)（如披露系統(tǒng)CDP）的可互操作網(wǎng)絡(luò)中收集排放報(bào)告來實(shí)現(xiàn)。開放數(shù)據(jù)獲取將實(shí)現(xiàn)獨(dú)立核查，例如通過將報(bào)告的排放量與基于衛(wèi)星的測量進(jìn)行比較，正如驗(yàn)證項(xiàng)目在2018年至2022年期間為歐盟國家所做的那樣（見 https://verify.lsce.ipsl.fr）。

盡管公司存在與業(yè)務(wù)運(yùn)營相關(guān)的合法隱私問題，但這些問題可以通過保密的排放審計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來克服。審計(jì)必須超越確認(rèn)遵循了正確的程序，還應(yīng)包括檢查數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性。需要透明度和獨(dú)立核查，以確保排放數(shù)據(jù)以及排放系數(shù)和會(huì)計(jì)中使用的其他數(shù)據(jù)產(chǎn)品的可信度。

金融。需要新的融資模式來支持排放數(shù)據(jù)和信息產(chǎn)品作為數(shù)字公共產(chǎn)品的生成。當(dāng)前模型有局限性。例如，私有衛(wèi)星服務(wù)延遲發(fā)布或降低公共版本的分辨率以保護(hù)利潤。政府研究和慈善種子資金既不足以也不適合實(shí)施排放數(shù)據(jù)和會(huì)計(jì)服務(wù)。

公私伙伴關(guān)系可以提供一種解決辦法。例如，美國國家氣象局使用應(yīng)用程序編程接口向向消費(fèi)者打包和營銷數(shù)據(jù)產(chǎn)品的企業(yè)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。慈善家資助學(xué)術(shù)，政府和行業(yè)合作伙伴之間的合作，如MethaneSat，Carbon Monitor和Carbon Mapper，以跟蹤甲烷和CO2排放?；旌先谫Y模式利用公共資金和貸款擔(dān)保來降低風(fēng)險(xiǎn)并吸引資本投資用于可持續(xù)發(fā)展項(xiàng)目，可以適用于溫室氣體信息系統(tǒng)。需要克服的挑戰(zhàn)包括知識(shí)產(chǎn)權(quán)和數(shù)據(jù)主權(quán)。

這些措施將使溫室氣體核算更加可靠。僅憑這一點(diǎn)并不能解決氣候危機(jī)，但對(duì)于實(shí)施可能解決的戰(zhàn)略至關(guān)重要。

想起曾經(jīng)的自己，也總因?yàn)檫@些自我詢問疑惑過，后來發(fā)現(xiàn)，想得再多，疑惑就更難以解決，反而平添煩惱，浪費(fèi)了很多時(shí)間，還不如不問理由直接去做。

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