来源: 发布时间:2020-01-03
——记北京大学环境科学与工程学院研究员戴瀚程
□ 汲晓奇
选择气候、能源、环境,“我很幸运”
2017年,来自北京大学环境科学与工程学院的戴瀚程学成回国。本科毕业后,戴瀚程在德国、日本等国家求学深造已有10年;10年之际,戴瀚程选择回到祖国母校——北京大学,继续深入开展能源经济与气候变化研究,为中国高质量转型和全球气候治理贡献力量。
“生态兴则文明兴”。生态文明建设关乎人类命运,绿色发展更是“美丽中国”最亮丽的底色。环境问题本质上也是发展问题,绿色转型绝非只意味着成本和阵痛,更蕴藏着前所未有的发展机遇。10年来,戴瀚程的研究领域正是气候变化应对与环境可持续发展,他希望用严肃、严谨的研究来回答“社会经济如何实现绿色低碳转型”的问题,为气候与环境问题的解决提供科学见解和可行方案。
提起进入生态环保领域的过程,戴瀚程首先说到了自己的切身体会,“我总感觉现在的夏天比以前热,夜晚的温度也更高。后来,一个数据证明了我的感受:全球平均温度已经上升了1℃左右”。“如果全球变暖持续,人类将面临灾难性的影响”,戴瀚程想知道,全球如何才能合作阻止气候持续变暖、实现气候目标。
投身气候变化研究之前,戴瀚程在自然和社会科学领域已有扎实的基础。“在北大读本科时,我就泡在实验室,针对污染物降解及其生物影响做了不少实验。那时我就发现,自己能为环境研究投入持续的热情”。在德国攻读硕士期间,戴瀚程的毕业论文是两种社会制度的对比,偏社会文本分析;他说,“作为理科生,完全脱离数字的研究让我总还有点不自在”。恰巧,他选修了一门关于气候变化的课程,并在阅读相关文献时发现,“气候变化研究既涉及自然科学,也涉及社会科学”,由此产生了一发不可收拾的兴趣。众里寻他千百度,蓦然回首,戴瀚程发现了自己的“灯火阑珊处”。
“气候变化既是具有高度现实意义的全球问题,又有鲜明的跨学科特点,与经济、社会、环境、健康等各领域都密切相关。我是理工科出身,对社会科学感兴趣、但做纯人文的课题又难以发挥自身优势,这种交叉学科可能就是我最理想的研究方向。”于是,带着尝试的心态,戴瀚程向该领域有全球影响力的日本AIM团队投出了简历,并顺利成为日本东京工业大学的博士生、进入该团队从事气候与能源经济学研究,并于2013至2016年在日本国立环境研究所从事博士后研究工作。
选择了气候、能源、环境这个议题,戴瀚程说,“我很幸运”。
只有0.5℃的空间,“我们必须脱碳”
自1962年《寂静的春天》问世以来,全球环境意识和环保行动力度已有空前提升,然而现实情况却表明,环境污染和气候变化治理的努力仍不足。环境污染仍是困扰诸多地区的重要难题,气候变化的严重后果也接连显现,而人类还在继续给环境造成负担。当前,全球超过80%的人口呼吸的空气质量超过世卫组织标准;亚马逊雨林被破坏的面积已超过英国国土面积的总和;在南极,冰川融化引起海平面上升;在新南威尔士,千年不遇的旱灾给生物多样性带来空前威胁种种迹象都表明,工业革命以来不可持续的经济社会发展模式,很可能使地球已经在接近环境和气候的“临界点”。
目前,地球平均温度目前已经升高了约1℃。IPCC历次《气候变化评估报告》指出,全球性气候变暖的根本原因是人类活动排放了大量以二氧化碳为主的温室气体。2015年,联合国气候变化框架公约签署了里程碑式的《巴黎协定》,呼吁各国减少温室气体排放、实现21世纪末全球温升相比工业革命前不超过2℃的目标,并力争控制在1.5℃以内。较之2℃温升,实现1.5℃目标将极大减轻气候风险并有广泛的协同效益,也意味着温升空间只剩下了0.5℃。要守住1.5℃目标,全球必须在2050年实现净零排放,留给人类采取实质性行动的时间窗口已经很小了。
“我们必须脱碳”!为了人类共同的目标。
怎么办?
作为世界上最大的发展中国家,近年来,中国秉持“绿水青山就是金山银山”的理念推进生态文明建设,在空气污染治理等方面取得了显著成效。同时,中国从构建人类命运共同体的高度,积极引领全球应对气候变化,为环境治理提供了中国经验和力量。中国科研工作者也持续为环境和气候问题的解决、全球可持续发展提供了见解和智慧。
作为青年学者,戴瀚程也致力于用科学理论和模型来助力“0.5℃难题”的解决。他希望通过能源—环境—经济的系统评估,探究未来应如何转换经济动能,实现生态环境改善、人民健康和生活水平提高的多重目标。
创建能源环境经济与政策研究室,开发IMED模型,“要重视原始创新”
戴瀚程的方法是运用综合评估模型对环境政策和转型路径进行深入的分析。在回国后不到3年的时间内,戴瀚程创建了北京大学能源环境经济与政策研究室(LEEEP),并带领团队开发构建了综合评估模型——IMED,为国家和省级气候与环境政策制定提供了重要的决策支持工具。IMED模型(Integrated Model of Energy, Environment and Economy for Sustainable Development)即能源—环境—经济—可持续发展综合评估模型体系,是一个具有完全自主知识产权、适用于中国和全球低碳转型关键问题研究的模型体系。IMED模型聚焦于社会经济和环境系统,包含宏观经济模型(IMED|CGE)、能源技术优化模型(IMED|TEC)、系统核算模型(IMED|HIO)和人群健康模型(IMED|HEL)等模块,并有配套的经济、能源、环境数据库作为坚实支撑。从整体架构、基础数据库到底层源代码,IMED模型体系一直由戴瀚程及其团队自主开发维护,旨在为低碳转型学术研究和政策制定贡献力量。
在模型开发过程中,戴瀚程曾遇到各类难题,但最终都成功克服。例如,开发IMED|CGE模型时,他发现,虽然CGE模型已在全球有广泛应用,但要将模型运用于分析中国省级层面的跨省贸易等动态过程,还面临不小的困难。具体来看,省级模型要解决3个关键问题:一是如何构建跨省/跨国的能源、商品和服务贸易矩阵;二是如何体现新的贸易矩阵;三是如何确保新模型的计算效率在可接受范围内。针对这些难点,戴瀚程在引力模型的基础上,运用货运、人口、贸易等数据建立了多区投入产出表,并在模型中刻画了多区域、多层次经济系统的运行过程。这样一来,IMED|CGE模型就能分析任一省份的产业活动、能源消费和排放量,及其受到的多市场复合影响。
戴瀚程更意识到,环境问题根源于经济发展,又通过复杂的反馈机制深刻影响着社会经济发展。环境问题不只有关排放,更与能源、生产消费模式和宏微观决策相关,并伴随重要的健康和社会经济影响。这意味着,要分析环境与发展的多重目标的协同路径,仅有经济模型并不够,还应综合自然科学与社会科学的广泛学科见解。通过将经济模型与地球环境系统等模型进行耦合,相关研究才能更准确地评估环境问题的影响和政策的成本效益。
于是,他进一步开发了能源技术优化、人群健康等模型,与经济模型进行耦合、完成了IMED模型体系的深度集成,这种系统创新使IMED模型具备了从社会—经济—产业—能源—环境—气候全链条角度分析跨学科复杂问题的能力,成为科学决策的有力支撑工具。
在模型创新、科研探索的同时,让戴瀚程最下心力和时间的就是他的研究团队。能源环境经济与政策研究室是一个刚成立两年的年轻团队,目前成员约10人,以硕士和博士研究生为主。提起团队,戴瀚程讲述了一个故事:如果德国人丢了一把钥匙,他会画出丢钥匙范围的经纬度,再打成格子进行标注,他们的严谨是成体系的;如果日本人丢了一把钥匙,他会回忆所有去过的地方,再找出最可能之处,他们的精细是骨子里的。戴瀚程认为,“正是这种严谨的态度和作风,使两个国家能在众多领域领先世界。我也一直要求团队成员要有这种精细和严谨。”
对研究团队的新成员,戴瀚程总是用“No.1.5与No.1的关系”来鼓励大家。“近代以来,日本在科技领域先是追随者,却通过学习和创新逐渐成了领跑者。许多企业的技术一开始都来自欧美的实验室,但这些技术被日本学习吸收后,很快能产生第二次创新。所以日本人说他们的经验是不一定要时时做No.1,但一定会做到No.1.5。正是这种对前沿知识的学习和二次创新,让日本在众多领域实现了从跟跑到领跑的超越。”戴瀚程谈道,“研究起步时,我们也需要‘跟跑’的意识和精神。先学好、跟扎实了,才有领跑的机会。这也是现阶段很多追赶型学科需要的精神。”学习,已经成为戴瀚程团队最强劲的动力。当然,在此基础上,更重要的依然是创新,“如果没有原始创新,最终只能被淘汰”。因此,在研究室,戴瀚程总是留给团队成员更多时间和空间,让大家针对研究兴趣深入学习、自由思考。“这样的研究是扎实的,也有利于实现‘原始创新’”。
以学者之诚,研转型之道
目前,通过运用IMED综合评估模型体系,戴瀚程团队系统定量地分析了不同尺度(省市、国家、全球)的社会经济和环境发展路径,研究了不同经济增长方式对资源能源需求和环境、健康的影响,评估了经济体绿色转型的可行路径。相关成果在 Applied Energy、Environmental Science & Technology、Energy、Energy Policy、Energy Economics等能源经济与政策领域的国际高水平期刊发表,60余篇学术论文总被引用约1400次。除此之外,戴瀚程也担任了《中国气候与生态环境演变:2021》科学报告主笔作者,气候变化经济学核心教材《减缓气候变化经济学》章节主笔,中国能源模型论坛多模型对比研究协调人,还是英国Wellcome Trust基金会2019年度气候变化与公众健康方向全球13个重点资助对象之一。
戴瀚程团队也与国家发改委能源研究所、中国科学院广州能源研究所、北京航空航天大学、上海交通大学、东北大学等机构开展合作研究,研究主题包括低碳技术和政策的效果与经济影响、空气污染及治理对人群健康和经济的影响、可再生能源发展对相关产业的拉动、低碳转型与水资源利用的协同等。同时,其团队与日本AIM和奥地利IIASA等世界知名的能源—环境—经济模型研究团队建立了长期合作和人员互访机制,以国际视野开展了“绿色低碳转型对空气质量、公众健康、资源效率和宏观经济的协同影响及其区域差异性”的研究。
IPCC评估报告第三工作组主席Shukla教授曾经盛赞戴瀚程的研究工作,称他精通了能源与气候变化经济学建模及政策分析,能成为这方面的领军人物;美国西北太平洋国家实验室资深学者、全球综合评估模型奠基人之一Jae Edmonds认为,他有望成长为本领域内年轻一代的杰出人才;德国弗莱堡大学教授、产业生态学家Stefan Pauliuk认为,IMED模型代表了当前综合评估领域的主流方向之一。联合国前秘书长潘基文赞扬其团队开展了严肃、有意义的气候变化应对与空气污染防治研究,希望该团队继续努力,鼓励青年学者在全球气候治理中扮演更重要的角色。
戴瀚程和他的团队的理想不止于此,他们从未满足于已有的成果。当前,他带领团队正继续研究钢铁水泥行业去产能政策的环境协同效益、全球和中爱能源—经济—环境—气候多模型创新集成模拟、京津冀及周边地区大气污染联防联控、中印电动车发展的气候和健康效益等相关课题。以学者之诚研转型之道,奋楫勇进追求绿色发展——相信在未来,戴瀚程团队能够完成更多高质量、有现实意义和影响力的科学研究,为生态文明建设和可持续发展目标的实现贡献更大的力量。科
专家简介:
戴瀚程,2006年获北京大学理学学士学位,2009年获德国慕尼黑理工大学硕士学位,2012年获日本东京工业大学博士学位,2013至2016年于日本国立环境研究所从事博士后研究工作。2017年1月起,任北京大学环境科学与工程学院助理教授、研究员及博士生导师,组建了能源环境经济与政策研究室。他一直围绕全球气候变化经济与政策分析、能源与环境经济学等领域,针对经济绿色低碳转型路径、转型过程伴随的成本效益和转型的关键技术措施等问题,以能源—环境—健康—经济系统综合评价模型为手段开展系列研究。