我国2060年前实现碳中和目标需要深刻的能源结构转型，尤其是大幅增加风光等可再生能源在我国一次能源结构中的比重。由于大气污染物和温室气体的同根同源性，风光资源对化石能源的替代在减缓碳排放的同时，还能显著的改善空气质量及其健康影响；与此同时，污染物减排所带来的气溶胶气象反馈作用的削弱可进一步增加地表太阳辐射并形成更好的空气污染扩散条件，提升我国东部地区风光的资源潜力及其稳定性（可再生能源-空气污染-气象反馈机制）。
（注：大气中的气溶胶可以散射和吸收太阳辐射，导致地球辐射平衡受到干扰。散射是指气溶胶将太阳辐射反射回太空，减少了地球表面接收的太阳辐射量。而吸收则是指气溶胶吸收太阳辐射，使大气温度升高。这些过程对气候产生了正反馈效应。
首先，气溶胶的散射作用会反射部分太阳辐射回太空，降低了地球的总辐射能量。这导致了较低的地面温度，进而影响了陆地和海洋的热量收支。这一反馈效应被称为直接辐射反射。直接辐射反射减少了地表的热量输入，导致降水和云量发生变化，从而对气候产生影响。
其次，气溶胶的吸收作用导致大气层温度升高。气溶胶吸收太阳辐射后，释放出热量，使得大气温度上升。这一过程也称为大气辐射加热。通过辐射加热，气溶胶会改变大气的垂直温度分布，影响对流运动和云的形成。云对辐射的反射和吸收产生复杂的效应，进一步放大了气溶胶的影响。）
值得强调的是，风光资源潜力和稳定性的提升，可进一步推进可再生能源的利用，为我国的能源结构转型形成正反馈（人类社会-气候系统反馈放大机制）。准确解析我国碳中和目标实现下的双重反馈机制，并深化其空气质量-人体健康-清洁能源的交互机制和综合协同效益的认知，对我国科学规划碳达峰碳中和路径具有重要的实际意义。
北京大学覃栎课题组与南京大学黄昕课题组，以及清华大学、普林斯顿大学等资深研究团队合作，共同构建气象-化学在线耦合的综合评估模型框架（基于GCAM-China和DPEC模型发展而来的中国碳中和路径；气象-化学耦合的空气质量模型WRF-Chem和全球暴露死亡模型GEMM，以及风光资源评估模型）并开展了大量情景的数值模拟实验，系统评估了考虑正反馈机制时，中国到2060年实现碳中和目标所带来的空气质量、人类健康和可再生能源性能的协同效应。
研究发现，相较于2060年基线情景，由于污染物排放量的减少以及气溶胶气象反馈效应的加成，到2060年实现中国碳中和目标将使全国人口加权的PM2.5浓度降低约39μg/m3，并避免57%过早死亡人数（113万人；95%置信区间：0.97—1.29百万人）。
老龄化人口往往会抵消中国碳中和目标的健康效益，但基线死亡率的降低则会充分补偿老龄化带来的健康效益损失。其中，降低的气溶胶气象反馈效应在京津冀地区能分别带来7.1（6.5%）, 5.6（6.9%）, 4.3（6.6%）μg/m3的人口加权PM2.5浓度降低，并相应减少23,000（21,000—26,000）由于PM2.5导致的过早死亡人数。同时，大气中气溶胶负荷的减少将增加到达地表的太阳辐射，并加强垂直方向的动量交换，导致太阳能和风能的容量因子提升且变异性减少。省级太阳能（风能）潜力最多提升约10%（~6%），且资源稳定性普遍提高。
中国碳中和目标带来的空气质量、人类健康和可再生能源协同效应主要集中在中部、北部和东部电网，这些地区的省级空气污染和人口暴露度普遍减少约80%（>40μg/m3），相应的省级避免过早死亡人数大多超过60%（~50,000），太阳能和风能容量因子的增加可达到10%和6%，并降低了小时变异性。实现碳中和后，人口加权PM2.5浓度的降低程度尤为显著，并且最显著的可再生能源增加发生在能源需求最高的东部省份，有助于缓解能源供需之间的地理不匹配。
总体而言，我国碳中和目标带来的空气质量、人类健康和可再生能源协同效应主要集中在空气质量亟需改善和能源需求较大的地域。
然而，中国实现碳中和后的空气质量（约12.1µg/m3）仍然超出了世界卫生组织制定的最新空气质量指南，57%和99%的人口暴露于超过10和5µg/m3的PM2.5浓度。增加的可再生能源资源潜力可能为实现碳中和后解决剩余空气污染和相关健康损害提供额外助力。
研究结果显示，全球发展中和污染国家对碳中和的承诺可能会在气溶胶减排、空气质量改善和可再生能源资源潜力提升之间产生重要的正反馈效应，这些效应可以通过减弱的气溶胶气象反馈作用和更好的空气污染扩散条件而被放大。
以上研究成果以“Amplified positive effects on air quality, health, and renewable energy under China's carbon neutral target”为题发表在Nature Geoscience上。覃栎为论文共同第一作者及共同通讯作者，普林斯顿大学博士后研究员周密为论文共同第一作者，黄昕为论文共同通讯作者。论文其他合作者还包括北京大学朱彤教授、陈琦副教授、张川研究员，南京大学丁爱军教授、周德荣高级工程师，清华大学同丹研究员，加州大学尔湾分校程静研究员，21世纪中心何霄佳研究员等相关领域知名专家，以及南京大学和北京大学的研究生郝月婷、黄亮点、顾蔚译和王立诚。该研究工作得到了国家自然科学基金（42325506, 42277482）等项目的支持。
研究成果助力健康建筑人居环境发展
北京大学的这个研究成果，有力推动了《健康建筑人居环境评价标准》的编制工作。
中海地产发起的《健康建筑人居环境评价标准》编制工作，立足于当前房地产行业现实情况，以求真、务实的态度，选取可感知、可量化、可信任、可依赖的健康建筑关键技术，结合居家、出行、社交、健身、康养、服务、应急七大生活场景，形成体系化方案，确保使用者真正享受到健康的建筑人居环境。
空气质量改善与《健康建筑人居环境评价标准》的契合：
《健康建筑人居环境评价标准》强调室内与室外空气质量对于人类健康的重要性。我国实现碳中和目标的过程中，通过减少污染物排放和削弱气溶胶-气象学相互作用，能够显著改善全国范围内的空气质量，特别是PM2.5浓度的大幅降低，直接减少了因空气污染导致的过早死亡人数。这种空气质量的改善不仅为室外环境带来了积极影响，也为室内环境提供了更好的空气来源，从而与《健康建筑人居环境评价标准》中对室内空气质量的要求相契合。
可再生能源发展与绿色低碳建筑的推广：
《健康建筑人居环境评价标准》倡导绿色、低碳的建筑设计理念，鼓励使用可再生能源。中国在实现碳中和目标的过程中，大幅提升了风光等可再生能源的比重，增强了这些能源的稳定性和潜力。这种可再生能源的发展为绿色建筑提供了更加清洁、可持续的能源供应，促进了绿色建筑的推广和应用，与《健康建筑人居环境评价标准》中的绿色低碳建筑设计理念不谋而合。
多学科交叉研究为健康人居环境提供科学依据：
中国实现碳中和目标的研究涉及气象学、化学、环境科学、能源科学等多个学科领域的交叉融合，构建了综合评估模型框架，并开展了大量情景的数值模拟实验。这种多学科交叉的研究方法为深入理解和评估碳中和目标对空气质量、人类健康和可再生能源的影响提供了科学依据。同样，《健康建筑人居环境评价标准》的制定和实施也需要多学科合作，共同推动健康人居环境的建设。
该研究成果与《健康建筑人居环境评价标准》之间存在紧密的关联和相互促进的作用。通过改善空气质量、发展可再生能源和推动绿色建筑的推广，两者将共同为构建健康、低碳、可持续的人居环境贡献力量。
主要素材来源：北京大学环境科学与工程学院
