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1.气候变化和空气污染双赢应对战略的简要评述
作者：丁一汇,柳艳菊,梅梅,张颖娴,王遵娅,徐影,王朋岭,宋亚芳,苏峻
作者单位：国家气候中心气候系统预测与变化应对全国重点实验室;中国气象科学研究院;中国科学院大学
关键词：气候变化;极端事件;空气污染;双赢
摘要：中国作为全球气候变化的敏感区和影响显著区，历史观测和未来预估均表明，极端高温事件频发、强发、广发、并发将 可能成为“新常态”；极端低温事件频次总体表现出减少趋势，但进入 21 世纪以来极端低温事件的强度、持续时间和综合危险性 有反弹增加的趋势。毋庸置疑，人类活动导致了全球变暖，全球气候系统正经历着快速而广泛的变化。北极作为全球变暖响应 的敏感区，通过“北极放大”效应影响着中高纬度环流，进而影响中纬度地区极端高温和低温事件的变化，同时也通过调制重污 染气象条件进而影响冬季霾和夏季臭氧污染的发生。中国的大气污染物与二氧化碳等温室气体具有同根、同源、同过程的特 点，近年来气候变化应对与环境治理已初步显现积极的协同效果；在“双碳”目标的引领下，未来随着中国能源结构的持续绿色 低碳转型，碳排放与经济发展实现稳定脱钩，大气污染物和二氧化碳具有巨大的同步减排潜力，将实现空气质量持续改善与减 缓气候变化的双赢。在这个双赢的框架下，呼吁气候变化影响下的高脆弱性部门之间形成更有效的联动，共同制定减缓气候变 化的应对战略和措施，同时应针对北极与气候变化的双向作用开展更深入的科学研究和试验，为双赢应对战略的制定和实施提 供科学支撑。
1引 言
工业革命以来，人类活动对气候系统的影响不 断增强，尤其在化石燃料燃烧、工业排放、交通排 放及土地利用等过程中，产生了大量的温室气体和 气溶胶等大气污染物。二氧化碳（CO2）和气溶胶是 人类引起气候变化的主要温室气体和排放物质，温 室气体主要通过温室效应导致全球变暖，而大气气 溶胶的气候效应包括具有降温作用的直接效应和 作为云中凝结核的间接效应（丁一汇等，2009）。全 球变暖和空气污染的共同作用对经济社会的众多 方面，如农业、水资源、人体健康、城市化等带来深 远影响，正严重威胁着人类的生存与可持续发展， 是当前人类面临的重大全球性挑战之一。
全球气候正在发生显著变化，可以说已经进入 了一个“新常态”，即所有天气事件发生的环境条件 都在发生不同程度的改变，同时所有的天气系统也 无一例外地发生着位置和强度的变化。即使这些 天气事件看起来仍像过去一样发生和演变，但实际 上它们的特征和规律已经不同于过去（Trenberth， etal，2015）。对于未来，“新常态”意味着现在发生 的破纪录的极端事件随着气候变暖将变成经常发 生的事件。“新常态”出现时间具体可定义为未来 的距平在量值或强度上超过参考事件（过去发生的 破纪录事件）50% 概率的出现时间，如用破纪录的 2015 年全球平均温度作为参考事件，即在将来出现 与 2015 年同样热的年份即可定义为“新常态”。从 统计上，将来气候变化的信号明显不同于气候变化 的背景噪声，即某地的平均气候值连续移动到模拟 的历史气候变率界限之外，并与自然的气候态有较 大的偏离（Lewis，etal，2017）。
极端天气、气候事件引发的灾害目前已成为全 人类面临和需要防范的重大风险之一。随着全球 持续变暖，极端天气、气候事件也呈现增多、增强 的趋势，其对气候和环境的各方面影响也日益加 剧，因而已引起相关国际组织和各国政府的高度关 注。中国从基本国情和发展阶段特征出发，大力推 进生态文明建设，推动绿色循环低碳发展，实施积 极应对气候变化国家战略，提出了力争 2030 年前 实现碳达峰、2060 年前实现碳中和的目标。但是， 中国现阶段改善环境质量的任务依然严峻，碳中和 目标为推进环境污染防治和温室气体减排工作提 供了基本遵循的原则。实现碳中和与加强生态环 境保护是推动环境、经济、能源等多领域可持续发 展的重大举措，当前和今后一个时期，要以能源结 构调整为契机，减少化石能源消耗，大力发展可再 生能源，努力实现环境污染防治与应对气候变化的 双 赢。
2气候变化对极端天气、气候事件的影响
气候变化是指气候平均状态和离差（距平）两 者中的一个或两者均出现了统计意义上的显著变 化。极端天气、气候事件是指某一地点或地区在统 计分布上不常或极少发生的天气、气候事件。极端天气事件的时间尺度较短，通常发生在某一时间或 某一时段内，且具有明显的区域性和局地性，但该 事件的变率或异常很大，易引发严重的气象及衍生 灾害，这种异常既受到该变量长期气候平均值变化 的影响，又受到变率自身变化的影响。气候变化与 极端天气、气候事件在空间和时间尺度上是不同 的，前者是全球性和长期的，后者主要是区域性或 局地性和短期的，原因虽然不同，但二者有着内在 的紧密联系。气候变化直接影响极端事件发生的 频率和强度，气候平均值和气候变率有多种不同组 合，因此导致的极端天气、气候事件出现的结果也 不同（丁一汇等，2009）。
政府间气候变化专门委员会第六次评估报告 （IPCCAR6）指出，受人类活动和自然因素的共同 影响，全球变暖趋势不断持续，极端天气、气候事件 呈现出增多、增强的趋势，这些极端事件往往可以 在大范围地区持续数天、数月或几个季节，给广大 地区甚至半球或全球的社会、经济与环境带来巨大 影响。中国是全球气候变化的敏感区和影响显著 区之一，气候系统多个层面都发生明显的变化。限 于篇幅，文中主要综述气候变暖对中国夏季（冬季） 极 端高温（极端低温）事件的影响。
2.1 气候变暖对中国夏季极端高温事件的影响
《 中 国 气 候 变 化 蓝 皮 书 2024》 指 出 ： 1961— 2023 年中国单站极端高温事件发生频次呈显著增 加趋势，且阶段性变化特征明显，21 世纪初以来明 显偏多（图 1a；中国气象局气候变化中心，2024）。 区域极端高温事件研究结果也表明，1961 年以来中 国区域性高温事件次数、累计持续日数、累计影响 站数和累计综合强度等表征高温事件的指标均表 现出明显的上升趋势（图 2；王荣等，2023），极端高 温事件呈现出区域性、极端性和复合性等新特点 （Chen，etal，2017），其中 2003、2006、2013、2017、 2022 和 2023 年均出现过较大范围的持续性强高温 天气过程（孙博等，2023），并且多地极端高温天气 频 繁 打 破 历 史 纪 录 。如 2022 年 6 月 13 日 — 8 月 30 日中国中东部地区出现了 1961 年以来综合强度 最强、持续时间最长（79d）、37℃ 以上的区域覆盖 站数最多（占全国总站数的 60%）的高温过程。
未来在不同温室气体排放情景下，中国极端高 温事件将呈增多趋势，且排放水平越高，极端高 温事件的频次越多、强度越强、风险越大。未来 30 年中国区域平均极端最高温度将上升 1.7—2.8℃， 其 中 华 东 地 区 和 新 疆 西 部 增 幅 最 大 （ Xu， et al， 2015） ； 中 国 区 域 平 均 高 温 热 浪 天 数 将 增 加 7— 15d，尤其是在高排放情景下，目前 50 年一遇的极 端高温事件到 21 世纪末将变为 1—2 年一遇（Xu，et al，2018）。上述研究表明，频发、广发、强发、并发 的极端高温事件未来将可能成为“新常态”，即使全 球有明显的温室气体减排行动，但这种“新常态”的 出现也是不可避免的。有研究（Lewis，etal，2017） 表明，历史的热夏或热年在今后 20 年对全球一半 的人口来说将成为一个“新常态”，许多地区在今后 40 年将可能转入一个新阶段，但对于低排放情景下
局 地或区域尺度的“新常态”，其出现时间将延后。
2.2 气候变暖对中国冬季极端低温事件的影响
与极端高温事件相比，极端低温事件受气候变 暖影响更显著，对全球平均气温变化的敏感性更 高 ， 其 变 化 幅 度 更 大 。 气 候 变 化 最 新 监 测 表 明， 1961—2023 年中国单站极端低温事件发生频次呈 显著减少趋势（中国气象局气候变化中心，2024）， 平均每 10a 减少 206 站日，这一减少趋势与以往的 结论基本一致（Zhou，etal，2016；韩永秋等，2021； Shi，etal，2021），但 2015 年以来极端低温事件发生 频次明显增多（图 1b）。区域极端低温事件整体上 发生频次显著减少，但自 21 世纪第一个 10 年中期 后减少趋势放缓（Fu，etal，2021），极端低温事件的 持 续 时 间 、 强 度 及 综 合 风 险 均 有 反 弹 增 加 趋 势 （图 3；ZhangYX，etal，2022）。21 世纪以来中国 区域极端低温事件表现出持续时间长、影响范围 大、灾害严重的特点，这与欧亚大陆冬季强极端低 温事件的特点基本一致（Zhang，etal，2021），也即 所谓的“暖北极-冷欧亚”：如 2008 年中国发生了百 年一遇的低温雨雪冰冻天气过程，2014 年美国纽约 出现了最近 118 年来的最低气温天气过程， 2016 年 1 月东亚大部分地区经历前所未有的超级寒潮， 2018 年 1 月美国东海岸突破近百年来最低气温纪 录及 2019 年 2 月哈萨克斯坦最低气温跌破−40℃ 等极端低温天气过程，造成了严重影响（丁一汇等， 2008； Zhou， et al， 2011； Si， et al， 2021； Zhang X D，etal，2022）。
需要说明的是，极端低温事件的发生概率变化 对人类活动也相当敏感。预估研究表明，未来极端 低温事件将呈减少趋势，尤其在高排放情景下，极
端 低 温 事 件 减 少 速 率 更 快 （ Mueller， et al， 2016； Wang，etal，2022），当前尚未有关于未来极端低温 事件将会增加的研究结论。考虑到气候模式间的 差异、区域与局地气候的复杂性以及未来人类活动 造成的温室气体排放的多样性，对区域尺度气候变 化的预估存在较大的不确定性。因此，为了准确地 预估未来极端事件的变化，仍然需要在这方面加强 科 学理论研究和模式技术改进。
2.3 气候变暖导致的北极海冰减少与极端高、 低温事件的关联
极端天气事件往往与气候变暖背景下某种特 定的天气形势联系在一起，而人类活动引起的长期 气候变化则是导致极端天气、气候事件频发、强发 的深层次原因，气候变暖会导致气候系统不稳定性 和大气环流异常增强。那么，气候系统究竟哪个因 子发生了显著变异从而导致近些年冬季极端低温 事件和夏季极端高温事件的频繁发生？对此需要 进行统一的考虑和解释。
北极历来是影响北半球冬季天气、气候的关键 区域之一，特别是对东亚和北美区域的影响尤为突 出。作为对气候变暖响应的敏感区之一，近几十年 北极海冰范围呈快速下降趋势（图 4）。近年来，愈 来愈多的科学家从不同方面关注北极海冰快速融 化和北极变暖与中纬度极端低温事件之间的关 联。目前国际上的主流观点认为随着北极海冰持 续减少，愈发凸显的北极放大效应加强了北极和中 纬度之间的联系，可以通过对流层急流、西伯利亚 高压、北极涛动以及欧亚陆地的反馈对欧亚冬季极 端温度的季节内和年际变率产生影响（Screen，etal， 2010；Francis， 2012；Cohen， et al， 2014； Overland， etal，2015；Wang，etal，2021）。北极海冰的快速融 化 导 致 其 变 暖 速 度 是 全 球 平 均 变 暖 速 率 的 2— 4 倍，并通过复杂的相互作用和反馈过程，对北半球 的天气、气候产生重要影响。研究表明，北极升温 可引起北半球更强的经向环流，如北半球欧亚地区 阻塞高压更加频发，因而导致冬季强寒潮和夏季高 温热浪更频繁出现。快速变暖的北极使得北极与 中纬度之间的经向温度梯度减弱，这种变化在冬季 比夏季表现得更为显著。并且在 21 世纪以后，冬、 夏季均表现出气温差明显低于气候平均值的特点 （图 5）。正是这种温度梯度的减小导致高空西风急 流减速，从而使空气流动的经向度加大，形成南北
经向伸长的波动，即波动性较大、振幅较强的行星 波或阻塞形势发生的概率明显增多（如冬季三波转 两波，夏季四波转三波）。冬季，这种高空急流中叠 加的经向发展的行星波能够引导极区与高纬度的 冷空气向南扩展至更低的纬度，与其相关联的冬季 风暴也能到达更南的位置，并停滞或徘徊；同时，极 区剧烈变暖，容易导致北极极涡的分裂和转型（三 波转两波），从而有利于极地的冷空气向南扩散，进 而造成极端低温事件和破纪录的严寒天气发生 （ Zhang， et al， 2008； Francis， et al， 2009， 2012；Petoukhov，etal，2013；Tang，etal，2013；Screen，et al，2014；Overland，etal，2015；Chen，etal，2017）。 对于夏季，同样急流的减速，也容易导致中高纬度 大气环流频繁出现稳定的“Ω”型，即“热穹”现象。 在这种环流配置下，靠近地面的低层空气被地面加 热后，在热穹顶内上升，又被上层的高气压压回地 面，如此的下沉绝热增温循环导致热穹顶里的温度 越来越高；同时，稳定的“Ω”型大气环流，使得冷空 气无法进入热穹顶，热穹顶内部的气温无法降低， 从而在热穹顶下方引发了持续性的超级热浪事件 （Ramamurthy，etal，2017；Wang，etal，2023）。
总之，造成极端天气、气候异常的原因很多，也 很复杂，有直接的原因，也有间接的原因，但全球气 候变暖的影响不容忽视，人为气候变化对极端事件 影响的证据在加强，人为影响的信号更清晰（IPCC， 2021）。在全球气候变暖的背景下，大气中能量分 布也发生了显著变化，使得大气环流和天气、气候 变化规律被打乱，造成极端天气变得越来越频繁。 这一问题值得全世界关注，同时也给应对和适应气 候变化提供了重大的启示：全球已进入一个气候变 化的“新常态”，其基本特点是在气候变暖前提下， 大气环流的异常性加大，多种极端气候事件发生的 频率不断上升且强度在不断增大，因而极易造成突 发 性、高影响天气、气候灾害。
3气候变暖对空气污染的影响
大气中主要的气溶胶成分包括硫酸盐、硝酸 盐、铵盐、一次和二次有机碳、黑碳、沙尘及海盐。 大气污染物来源于人为活动（能源消耗、交通运 输、工业生产、居家民用、农业活动、生物质燃烧 等）和自然过程（野火、植被排放、土壤和闪电排 放、沙漠排放沙尘气溶胶和海洋排放海盐气溶胶 等）（廖宏等，2021）。空气污染与气候变化密切联 系、相互影响，一方面大气气溶胶可以通过影响辐 射收支、云物理过程影响气候变化，即气溶胶的降 温作用和对水循环的改变作用；另一方面，不断变 化的气候条件也会对空气污染物的积聚和扩散产 生重要影响，与污染相关的很多光化学反应在温度 越高的条件下反应越强烈，从而有利于二次污染物 的形成。此外，气候变化还会引起大多数自然源排 放以及一些人为排放（如农业排放）的排放量发生 变化（丁一汇等，2009；Jacob，etal，2009；Fiore，et al，2012；廖宏等，2021）。文中主要从气象的角度， 就与 CO2 等温室气体具有同根、同源、同过程特征 的污染物（PM2.5 和 O3）浓度及大气扩散条件的变化 进行分析讨论。在全球平均气温持续上升的大背 景下，大气环流和降水的模式都将发生改变，这将 会对污染物的光化学过程、累积、扩散及沉降等产 生重要影响（Horton，etal，2012，2014）。因此，区 域空气污染增加的趋势是更多污染物排放与气候 变化相结合的结果，其中污染物排放是关键，气象 条 件只是加剧或减缓污染的外在条件。
3.1 冬季 PM2.5 空气污染扩散条件的变化
21 世纪以来，影响中国的空气污染类型主要有 两类，冬季以 PM2.5 为首要污染物，夏季以 O3 为首 要污染物。不少研究指出，1960 年以来中国，特别 是中国北方年霾日数显著增加。中国霾日数的变 化 具 有 显 著 的 阶 段 性 特 征 ， 主 要 表 现 为 1961— 1979 年快速增多、1980—2000 年变化平缓、2001— 2013 年迅速增加及 2014 年以后迅速减少。2014 年以后霾日数显著减少，这与 PM2.5 浓度的下降趋 势一致（图 6）。
除排放条件外，大气污染主要受局地气象条件 影响，气候变化会直接影响局地气象条件（Wang，et al，2020），其中大气边界层高度是影响大气污染生 消的关键气象因子之一，其量值的大小决定大气污 染物质的垂直扩散能力和近地面污染物浓度，并通 过压缩水汽和前体物浓度等在一定程度上影响大 气边界层化学过程。而当近地面污染物浓度较高 时，边界层热力发展受到抑制，大气污染物累积，随 着污染物浓度上升，气溶胶辐射强迫增强对边界层 热力发展抑制，这将激发气溶胶与边界层相互作用 的污染反馈机制，大气边界层结构将快速稳定，大 气环境容量迅速下降（Zhao，etal，2019）。
大尺度环流的变化是影响污染扩散的背景条 件，气候变化导致的大尺度环流扰动具有显著的区 域环境影响效应，在气候变暖背景下，与污染相关 的大气环流系统和关键气象要素均发生了显著变化。 东亚冬季风（EastAsian WinterMonsoon，EAWR） 是调控中国中东部冬季霾日频数变化的重要大尺 度环流系统，当东亚冬季风偏弱时，近地表温度（风 速）通常偏高（偏小），大气逆温偏强。在这种情况 下，大气扩散条件对污染物的水平和垂直扩散能力 减弱，为区域冬季霾日数的增加提供了有利的环境
条件（Li，etal，2016）。在气候变暖背景下，冬季风 表现出了明显减弱的趋势（尹志聪等，2015；Chen， etal，2015；吴萍等，2016；Cheng，etal，2016）。除 东 亚 冬 季 风 减 弱 趋 势 外 ， 也 有 研 究 （ Cai， et al， 2017；梅梅等，2019）指出 21 世纪第 2 个 10 年大气 重污染频发与极端污染气象条件的显著增多有密 切关系，这些关联被证明是受到气候和大尺度环流 变化的显著影响。Chen 等（2020）的研究指出，影 响东亚重污染期间经向南风异常的因子在 20 世纪 90 年代发生了重要变化，前期主要是东亚冬季风模 态和沿副热带西风急流东传的波列影响东亚反气 旋的加强和大槽的减弱，而 90 年代后期东亚大槽 强度与冬季华北霾日数变化的联系减弱，中纬度类 东亚冬季风型和热带太平洋厄尔尼诺-南方涛动相 关的海温异常是影响中国东部经向风异常的可能 因子。另外，暖北极-冷欧亚型与华北地区2 月霾污 染的关系在 90 年代后期观测到明显加强（ZhangY J，etal，2022）。青藏高原热力条件在 2001—2012 年冬季显著增强，造成从青藏高原到华东地区“暖 盖”的形成，使得华北地区冬季霾频发（徐祥德等， 2015；Zhu，etal，2018）。此外，海盆尺度的海表温 度 异 常 ， 如 太 平 洋 年 代 际 振 荡 （ Pacific Decadal Oscillation，PDO）和大西洋多年代际振荡（Atlantic MultidecadalOscillation，AMO）也是影响华北地区 冬季霾日数年代际变化的重要外部强迫因子（Xiao， etal，2015；Zhao，etal，2016；An，etal，2019；Wang， etal，2020）（图 7）。人类活动通过改变包括冬季风 减弱、近地面南风异常增强的动力条件，以及地表 温度明显升高、水汽输送和近地层逆温增强的热力 条件，进一步产生有利于霾形成和发展的气象条件 （Xu，etal，2021）。
也有研究（Zou，etal，2017）表明，中国东部地 区冬季大气污染在很大程度上与北极地区秋季海 冰快速减少以及欧亚中高纬度地区初冬降雪增加 导致的气候效应相关。极地气候变暖，前期秋季北 极海冰面积缩减会造成区域大气环流结构发生明 显改变，使得影响中国的气旋路径北移，导致影响 中东部地区的冬季风明显偏弱，冷空气频次减少和 强度减弱，从而有利于区域静稳天气的形成并减弱 了空气污染物扩散，进而可能加剧冬季空气污染。 2013 年 1 月和 2017 年初中部地区发生严重空气污 染时均在前期秋季和初冬分别观测到北极海冰显 著偏少与初冬欧亚大陆中高纬度雪盖面积增加的 现象。此外，Wang 等（2015）研究发现，受全球变暖 影响，北极海冰的减少可能会导致中国东部气旋活 动减少和大气层更加稳定。值得指出的是，与冬季 中低纬度极端低温事件联系密切的暖北极-冷欧亚 模态的冬季形势在 2012—2021 年有所减弱。在同 一时期，暖北极-冷欧亚和冷北极-暖欧亚模态之间 的次季节反转变得更加频繁（Yin，etal，2023）。由 于冬季重霾主要发生在冷空气的间歇期，特别是当 入海冷高压底部或后部气流回流到大陆时，有利于 霾的加重和持续（Mei，etal，2023），因此，冬季冷暖 转折变率增大，将同时增加极端低温和持续重污染 的 次季节预报难度。
3.2 夏季 O3 空气污染扩散条件的变化
近年来，臭氧污染问题日益凸显，特别是在 2014 年后冬季 PM2.5 污染得到有效控制的同时，夏 季 O3 污染逐渐成为影响空气质量、威胁生态系统 和 人 体 健 康 的 重 要 大 气 环 境 问 题 。 2013— 2023 年京津冀及周边、苏皖鲁豫、长三角和珠三角地区 夏季 O3 浓度均呈波动增加趋势，其中京津冀及周 边地区增速最快（图 8）。截至 2023 年，全国 339 个 城市环境空气污染超标天数中以 O3 为首要污染物
的占比（40.1%）超过 PM2.5（35.5%）（中华人民共和 国生态环境部，2024）。因此，强化臭氧污染治理策 略已成为与冬季 PM2.5 空气污染治理并重的严峻挑 战。O3 是氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs） 在复杂的大气环境中经一系列大气光化学反应生 成的产物，在这个过程中如温度、相对湿度、边界 层高度、向下短波辐射、降水、风速等局地气象参 数及大尺度的天气环流条件都会影响 O3 的浓度和 空 间 分 布 及 其 传 输 和 化 学 反 应 （ 王 玫 等 ， 2019； Gong， et al， 2019； Yin， et al， 2019， 2023； Han， et al，2020），这主要是由于高温、静稳大气以及高压 系统控制下的少云与强辐射为 O3 的生成和积聚提 供了有利条件。不同于 PM2.5，有研究表明未来大 气环流有利于全球变暖背景下京津冀地区臭氧污 染的控制，这主要是受降水增加的影响（Cao，etal， 2 020）。
3.3 未来气候变化对空气污染的影响
IPCCAR6 指出未来人为温室气体的继续排放 将会造成进一步增暖，未来的气候条件将给中国大 气 污 染 带 来 很 大 挑 战 。 预 估 研 究 结 果 表 明 ， 到 21 世纪末期，在温室气体高排放情景下，中国东部 和南部地区会有更多的静稳天气发生，大气的环境 容量将降低，不利于霾污染扩散的条件将会增强 （Horton，etal，2012，2014；Cai，etal，2017；Han，et al，2017）。此外，Feng 等（2020）指出，与夏季 O3 污 染发生加剧有关的极端高温事件和静稳天气也将 显著增多。Turnock 等（2020）和 Xu 等（2022）研究 也表明，有效的减排措施可使人为气溶胶和气溶胶 前体物排放下降，在 SSP1-2.6 和 SSP2-4.5 情景下 中国地面PM2.5 和 O3 污染会有明显的改善。而在 人为源减排幅度较小的 SSP5-8.5情景下，气候变 化对 O3 浓度的影响略大于人为源减排的影响，导 致 O3 浓度小幅度升高（张峻溪，2022）。上述研究 说明，在温室气体中等至高排放情景下，未来大气 污染的风险将显著增加，需要采取更严格的环境治 理措施来进一步遏制气候变化对空气质量的不利 影 响。
4降碳减污协同治理—应对空气污染和 气候变暖的双赢战略
气候变化是全球性的重大环境和发展问题。 近地面 PM2.5 和 O3 浓度的变化受排放量、气象条件和化学反应的共同影响。中国传统能源结构的高 碳和产业结构的高耗能，导致气候变化的温室气体 与常规空气污染物（如 PM、NOx、SO2、汞、酸雨、 O3 等）具有同根、同源、同过程的特点。化石燃料 燃烧产生的气溶胶不但造成空气污染，而且还具有 明显的气候效应和改变水圈循环的作用。另外，气 候变化也能影响空气污染问题，可加重和放大空气 污染对人体健康、农业生产和生态系统的影响，因 而减轻和控制空气污染与减少温室气体排放，在行 动上应是一致的，应该采取统一的而不是分离的科 学研究战略。人类将通过对化石燃料使用的大力 削减和地球工程大大减缓人类活动引起的全球气 候变暖，同时将取得环境治理和减缓气候变暖的双 赢成效。
随着空气污染的全面治理和质量改善，大气气 溶胶的冷却作用将大大降低，未来温室气体的减排 量需进一步加大，否则全球气温将以更快的速度和 幅度上升，这将成为今后 20—30 年一个重要的问 题。目前国际上已在评估，如不考虑气溶胶冷却的 抵消作用，仅考虑温室气体，全球将会再引起多大 的温升。同时也在研究，在这种情况下，全球的减 排责任将会有多大的增加。因此，采取和制定协同 或耦合的研究和对策战略是必需的，而且是迫切 的。这种应对气候变化和空气污染的协同对策战 略，对于经济快速发展的发展中国家尤其重要，因 为这两个问题不仅同时存在，而且空气污染发展和 温室气体排放增加同是由经济增长和能源消耗迅 速增加所导致。因此，从同一源头上解决这两个问 题不但经济上更为有效，而且可同时解决大气环境 和气候变化问题，在国际上将会树立既积极保护环 境又努力减缓气候变化的良好形象。为此，2020 年 中国提出了要力争 2030 年前实现“碳达峰”、2060 年前实现“碳中和”的目标。在实现碳中和的过程 中发展清洁能源、工业产业转型升级等举措，一方 面会降低温室气体排放，另一方面也会使各类空气 污染源排放同步减少。2022 年中国政府颁布了《减 污降碳协同增效实施方案》，这是首个协同减少污 染物和碳排放的国家政策，标志着中国污染-碳协同 控制新时代的开始，通过能源、工业、交通结构调 整和建筑节能等手段，有效实现空气污染控制，达 到协同控制空气污染和气候变化对人体健康不利 影响的最终目的（Lei，etal，2024）。
值得一提的是，2013—2017 年《大气污染防治 行动计划》实施以后，全国以及重点区域空气质量 明显改善。2021 年全国平均 PM2.5 浓度为 30μg/m 3 ， 比 2015 年下降 34.8%；重污染天数比例为 1.3%，比 2015 年下降 58.0%，其中，污染减排措施做出了关 键 的 贡 献 （ Zhang， et al， 2019； 梅 梅 等 ， 2021） 。 2013—2020 年中国 O3 浓度升高，气候变化和人为 排放均有贡献，但人为排放的影响更大。2013— 2017 年，由于缺乏 VOCs 控制和 NOx 排放的减少， 大多数城市地区的 O3 浓度升高。2018—2020 年， VOCs 和 NOx 的协同控制初步缓解了 O3 污染，但其 效 果 被 PM2.5 下 降 的 负 面 影 响 抵 消 （ Liu， et al， 2023）。2015—2020 年中国三分之一的城市（115 个城市）实现了 CO2 排放和 PM2.5 浓度的同时下降 （图 9 中第三象限的点），但也有 17 个城市的 CO2 排 放 和 PM2.5 浓 度 同 时 增 加 。 此 外 ， 1990— 2022 年中国青海瓦里关和美国夏威夷冒纳罗亚大气本 底站的 CO2 浓度均逐年上升，但 5a 和 10a 滑动线 性趋势均在 2014 年后增速有所放缓，这说明气候 变化治理与环境污染治理已初步显现积极的协同 效果（Shi，etal，2021）。
现阶段，中国的燃料结构正逐步优化，煤炭和 石油占比下降，非化石燃料在一次能源消费中占比 显著提升，能源效率显著提升（Zheng，etal，2020）。 2010—2019 年全球温室气体排放年均增速为 1.3%， 低于 2000—2009 年 2.1% 的增速，其增速放缓主要 得益于中国温室气体排放增速的大幅下降（谭显春 等，2022）。中国所有地区的碳排放与其经济发展 表现出稳定的脱钩趋势（WangJ，etal，2020），环境 空气质量的持续改善也说明中国已逐渐进入国际 上公认的绿色高质量发展的喇叭口曲线，正在实现 环境消耗和经济发展的脱钩。虽然现阶段中国已 走上低碳转型道路，但目前的空气质量改善仍主要 依赖末端治理（Zhang，etal，2019）。预计通过对高 污染源（如重工业、柴油燃料车辆和发动机、VOCs 相关行业）进行深入的空气污染控制，中国将可能 在 2030 年 达 到 碳 排 放 的 峰 值 ， 峰 值 排 放 量 约 为 110×10 8 t，同时，中国大多数地区的年均 PM2.5 浓度 将达到 35 μg/m 3 ，符合当前的国家空气质量标准 （图 10），但末端控制措施的减排潜力也将在 2030 年前基本耗尽。为实现碳中和目标，加速低碳转型 和结构调整更加关键，到 2060 年碳排放量将减少
到 6.8×10 8 t，比 2015 年减少 93%；同时，中国的主 要空气污染物排放量将减少 65%—94%，全国人口 的 PM2.5 年均暴露水平将降至约 8μg/m 3 ，确保 78% 的人口暴露水平低于 10μg/m 3 （Cheng，etal，2021； Zhang Y X， et al， 2021；Zhang Q， et al， 2023） ，而 O3 浓 度 将 在 2060 年 达 到 世 界 卫 生 组 织 （ World HealthOrganization，WHO）空气质量指南标准（日 最大 8h 浓度 100μg/m 3 ）（Shi，etal，2021）。
可见，应对气候变化与解决空气质量问题有很 强的关联性、协同性和一致性。从关联性上看，两 者都是主要由不可持续的发展模式导致的，尤其与 能源利用密切相关。对于甲烷、黑碳、部分氢氟碳 化物等短寿命的气候变化污染物，既是空气污染物 也是气候变化的大气组分。因此，很多跨行业措施 可以实现双赢，如化石能源向可再生能源的调整、 能源效率的提高、工业和交通运输结构的转型，在 应对气候变化和改善空气质量方面，取得的效果是 有 协同性的。
5结 语
人类活动对气候和环境的影响在日益加剧。 全球气候观测系统观测与监测预估表明，极端天 气、气候事件的发生频率和强度及其影响程度，从 20 世纪 50 年代以来不但发生了变化，未来还将随 着全球气候变暖持续变化。造成极端天气、气候异 常的原因很多、很复杂，但不能忽视全球气候变暖 的影响，这一问题值得全世界高度关注，同时也给 协同应对空气污染和气候变化风险挑战提供了重 大的启示（图 11）。
（1）全球已进入一个气候变化的“新常态”，其 基本特点是在气候系统持续变暖的前提下，多种极 端气候事件发生的频率不断上升，并造成突发性天 气、气候灾害，它们已经并将持续影响全球和中国 天气、气候条件以及社会经济可持续发展。在这个 气候“新常态”下提出和建立新的适应战略和应对 机制是完全必要的。在国民经济协同发展的大格 局下，尤其要关注对极端天气、气候更为敏感、更 为脆弱的领域和地区（如水利、农业、生态环境以 及沿海重大城市等）的可持续发展与适应措施的制 定和实施。要建立气候“新常态”下的气候风险评 估和极端天气、气候灾害早期预警系统，以应对中 长期可能发生的重大气候风险所造成的严重甚至 灾难性的灾害事件。
（2）北极作为气候变化的敏感区之一，也是关 联气候变暖与大气环流异常的重要纽带，对中纬度 地区的极端低温、雨雪冰冻、高温干旱以及大气污 染等事件出现的频率、强度和范围起到了重要的调 制作用。随着气候变暖的持续，北极地区海冰消 融、积雪范围减小及多年冻土退化将加剧，应高度 重视北极快速变暖导致的综合效应及可能的风险， 提前做好科学应对。
（3）中国的主要大气污染物 PM2.5 和 O3、CO2 等温室气体具有同根、同源、同过程的特点，大气 污染物和 CO2 具有巨大的同步减排潜力，近年来气
候变化治理与环境治理已初步显现出积极的协同 效果。因此，气候变化和大气污染需采取协同治理 战略，这是实现“双赢”的重要科学举措，是中国实 现“碳达峰”“碳中和”的必由之路。
