以下為張人禾此次在復旦管院新年論壇上所做《大氣科學在實現碳中和目標中的作用》報告的主要內容：

即大氣中碳的收支要相抵，也就是說排入大氣的碳和自然系統能夠吸收的碳達到平衡，大氣中的二氧化碳不再增加。 

第一個科學問題，首先我們要理解碳中和的過程，需要知道大氣中到底有多少碳，因此必須要認識氣候變暖背景下大氣、陸地和海洋之間碳的變化，還要知道它們之間的碳循環(huán)過程。這一點現在并不是很清楚，可以說是實現碳中和目標第一個與大氣科學直接相關的問題。

第二個科學問題，就是建立數值模型，即建立海陸氣耦合的大氣溫室氣體的數值模擬和數值預測模型系統。由于觀測站點有限，僅靠觀測是無法知道碳在大氣、海洋和陸地的精確分布、碳循環(huán)過程及其時間變化，因此需要建立數值模擬系統，實現海-陸-氣過程與溫室氣體排放源、吸收匯、區(qū)域和全球溫室氣體變化、以及區(qū)域之間傳輸的準確測算并預測未來變化。

第三個科學問題，我們要建立大氣、陸地、海洋界面的物理、化學、生物過程的一體化觀測系統，認識各圈層的相互作用，以及物質和能量交換過程。目前我們對陸氣、海氣界面的觀測總體上比較匱乏，特別是在海洋上，并且現在使用的算法也需要去改進，這是我們在大氣科學方面需要解決的第三個問題。

第四個科學問題，是建立社會經濟系統的動力學數學模型，認識社會經濟系統與自然系統之間的相互作用，并在一體化動力學模型中實現雙向耦合。我們說的碳中和問題不僅僅是自然系統問題，跟人類活動有密切關聯。實際上到目前為止都沒有一個完善的模型，包括中國在內的世界許多國家都在做這方面的研究。

我們還需要準確預估未來的氣候變化。

在考慮大氣中溫室氣體變化造成的增溫效應時，我們需要考慮自然系統的多年代際變化，但這類多年代際變化在我們目前的預估里并沒有很好的體現，這是準確預估溫室氣體增加造成的未來氣候變化需要考慮的問題，也是大氣科學中與碳中和有關的一個基礎科學問題。

我們知道氣候變暖是由于人類活動向大氣中排放二氧化碳以及其他的溫室氣體導致的。氣候變暖不僅是大氣溫度的變化，剛才我們看到海洋也在變暖，還有極端降水和極端氣溫都在增加、北極海冰范圍和全球冰川減少、海平面上升等。實際上人類活動引起的氣候變暖會對自然環(huán)境產生一系列的沖擊。現在要實現所謂的碳中和，減少溫室氣體排放，我想首先應對其可能的后果有一個清醒的認識。考慮實現碳中和的過程會造成什么樣的自然環(huán)境變化，這對于經濟社會等一切人類社會的發(fā)展都是至關重要的。

現在的研究大量集中在氣候變暖對公眾健康的影響上，我們可以看到氣候變化導致的極端天氣、海平面上升、生態(tài)系統的變化，可以導致一系列的跟健康有關的環(huán)境問題，包括高溫、惡劣天氣、空氣污染、過敏反應等等，這些環(huán)境變化會影響人體健康。最近幾年，全球疾病負擔也是不斷在增加。因此我們還需要知道碳中和的實現過程所導致的氣候變化對公眾健康到底有什么影響，會帶來什么風險。

現在我們如果控制碳排放直到實現碳中和，由此導致的氣候變化到底對經濟會產生什么樣的影響？經濟的發(fā)展與天氣氣候有密切聯系。德國經濟議題觀察家弗里德黑姆·施瓦茨（Friedhelm Schwarz）撰寫的《氣候經濟學》，他指出天氣在全世界4/5的經濟活動中扮演著決定性的角色。

另外，涉及到能源安全、與大氣科學有關的是極端天氣氣候事件，極端天氣氣候事件對能源的生產和供應會產生重大影響。

2022年夏季大家深有體會的就是中國東南部極端高溫事件對電力供應的影響，在全球其他地方，包括在北極也可以看到有創(chuàng)記錄的極端高溫事件；2008年1月，我國南方遭遇冰凍雨雪災害天氣，整個電力設施幾乎都被毀壞；還有就是2021年2月在美國東部百年一遇的極冷天氣，使得美國東部一些地區(qū)的電力系統、整個能源系統全部崩潰。目前來看，近幾十年來極端天氣氣候事件增多增強，因此我們需要加強極端天氣氣候事件的成因、影響以及預報的研究，這也是保證能源安全的一項重要基礎性工作。

首先，大氣與陸地和海洋之間的碳循環(huán)及其介面之間的物質和能量交換過程，以及地球自然系統和人類社會經濟系統之間的相互作用研究，是大氣科學與其他學科之間的深度交叉研究，是深入認識地球系統科學的關鍵所在，也是涉及碳中和領域最前沿的科學挑戰(zhàn)。對于這些科學挑戰(zhàn)，我們目前還給不出比較好的答案。

第二點，建立自然和社會經濟耦合模型，不僅是科學制定和評估碳中和實現路徑的重要工具，也是人類社會實現可持續(xù)發(fā)展的基礎數字設施。現在強調數字地球建設，上海也在建設數字化城市，自然和社會經濟耦合模型將建立經濟社會發(fā)展模型，將自然和社會經濟系統數字化，這將會成為數字地球的重要組成部分。

第三點，認識碳中和過程中的氣候變化及其影響，這是實現碳中和目標的一項基礎性工作。各個國家都在減排和進行能源替代，因此我們尤其要知道這一過程對氣候變化有什么影響，對經濟社會發(fā)展和公眾健康有什么潛在風險，這也是實現碳中和目標的一項基礎性工作。

上?？萍几鶕袊茖W院院士，復旦大學大氣科學研究院院長、大氣與海洋科學系主任張人禾在“瞰見未來”2023復旦大學管理學院新年論壇上報告整理