議題背景:

聯合國氣候變遷專門委員會(IPCC)於2022年4月4日台北時間23:00,發布第六次評估報告的第三工作組報告〈氣候變遷2022:氣候變遷的減緩〉(Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change)。台灣科技媒體中心摘錄本次報告決策者摘要重點如下,並邀請專家提供對此份國際重要報告之觀點。

報告重點摘要:

專家怎麼說?

2022年04月05日
成功大學建築系特聘教授暨規劃設計學院副院長 林子平

Q1. 在第三工作組報告中所談及與您研究領域相關的部分(建築與都市),最值得大眾關心的、最有潛力的技術、或是最新趨勢是什麼?

  1. 建築部門對於能源的消耗量大,為全球第二大的溫室氣體排放源(16%),僅次於工業(34%),和運輸(15%)差不多。
  2. 建築若可達到淨零排放,對全球溫室氣體減量貢獻最大(25%),優於工業及運輸部門。
  3. 低耗能和淨零能耗是未來建築發展的趨勢。建築物應優先採用被動式設計(passive design),或稱誘導式設計,也就是不使用或低度使用能源,來減少建築碳排放。
  4. 被動式的建築設計不僅舒適、節能、且可對應用電的公平正義。各個地區應基於當地氣候,透過建築座向、加強遮蔭、自然通風、綠屋頂/外牆等設計,來提高室內應對的高溫時的舒適程度,減少冷氣或暖氣的使用,降低溫室氣體排放。同時,也可以解決能源匱乏、及某些群體無法負擔昂貴的空調系統的問題。
  5. 都市熱島及都市淹水的雙重挑戰,可以一次解決。在氣候變遷衝擊下,熱島及淹水是都市面臨最嚴重的兩項挑戰,透過都市中的濕地、農田、公園、綠地、開放空間、保水設施,和各類型的自然及被動式設計方式,不但能減少溫室氣體排放、達到固定碳的效果,也可以緩和熱島效應及減少洪水風險,在節省成本之餘,也可增強社會公平和環境正義。
  6. 基於自然的解決方案(NBS, Nature-based Solutions),是都市面對氣候變遷下永續發展的根本之道。不但能減少高溫造成的熱壓力、改善空氣品質,減少噪音、改善城市生物多樣性,同時可提高人民的幸福感,降低心血管疾病的發病率,改善心理健康,加強糧食安全,促進健康飲食。

Q2. 目前您研究領域中,減緩相關研究、評估、技術發展的限制為何?

都市熱島的減緩是當前都市化的重要議題,與氣候變遷的減緩與調適均有密切的關係。都市熱島的科學研究已有突破性進展,能精準的界定都市高溫的位置、形成原因、及因應對策。但減緩都市熱島的主要挑戰在於,政策推動需與相關利害關係人持續溝通、調整,故需耗費較長的時間進行政策的研擬。

Q3. 台灣目前有與您研究領域相關的實際減緩案例嗎?成功或失敗的原因是什麼?

目前台灣已推動多項建築減緩排放政策,包含中央層級,內政部營建署建築技術規則、內政部建築研究所綠建築標章;地方層級,台中市國土計畫法、都市更新建築容積獎勵辦法、新北市江翠北側地區都市設計審議原則、台南市高鐵台南車站特定區都市設計準則,均有與都市熱島對應的相關政策。也有許多與都市及建築的開發應用相關的法令開始被實踐。但法令的位階、管制強度、獎勵誘因將是影響政策成敗的關鍵,需產官學及民眾的對話溝通。

2022年04月05日
國立臺灣海洋大學海洋環境與生態研究所教授 周文臣

本次報告明確指出,若要將升溫限制在1.5°C的情境下,全球應在2050年代初期達成二氧化碳淨零排放,且如果要實現上述目標,部署二氧化碳移除措施(Carbon Dioxide Removal, CDR)以抵消難以減少的殘餘排放是不可避免的。所謂的CDR是指捕捉大氣中的二氧化碳或溫室氣體,並儲存在地質、陸地或海洋中的措施。

海洋透過物理和生物幫浦[1]的運作,每年吸收大約30%人為活動所排放的二氧化碳(海洋藍碳),是地球系統中最重要的天然碳匯。考量我國屬全球人均碳排前段國家,雖土地資源稀缺,但四面環海的特性,應積極瞭解海洋藍碳的運作機制及潛能。據此研發以海洋為基礎的CDR科技,應列為我國海洋科技發展優先投入的研究議題之一。

此外,鹽沼(salt marshes)、紅樹林(mangroves)及海草床(seagrass beds)等沿岸植被生態系具有極高的初級生產力,其固碳、儲碳能力遠較陸地森林高出了數十倍以上,因此保護、改進管理方式與恢復沿岸藍碳生態系,被視為是吸收大氣二氧化碳,進而調節、減緩氣候變遷可能的方法之一。

近年來,國內研究團隊發現[2]在東沙島小潟湖半封閉的環境中,海草床的存在有利於有機質的累積,並加速了碳酸鈣沉積物的溶解反應,這個溶解反應可以提高海水對大氣二氧化碳的吸收能力。這個發現,為利用沿岸藍碳生態系來調節、減緩氣候變遷提供了新的思維與科學證據。但此現象是否廣泛存在於其它沿岸藍碳生態系統中,以及這個現象詳細的生物地球化學反應過程與機制,仍需更多的研究來加以釐清。

2022年04月05日
臺灣大學農業化學系教授 許正一

Q1. 在第三工作組報告中所談及與您研究領域相關的部分(農業林業與其他土地利用),最值得大眾關心的部分是什麼?

最值得大眾關心的是森林碳匯、畜牧業碳排減量與土壤固碳。但不同的物種、土壤條件的減碳與固碳效果差異很大。植物會透過光合作用將碳固定在植物(包括根部),但土壤管理的優劣,決定了植物的根系大小與枯枝落葉的分解速率;同樣的,不同作物類別、耕作系統與有機質(例如禽畜堆肥)的投入方式,都會產生不同的土壤固碳的效果。

Q2. 最有潛力的技術、或是最新趨勢是什麼?

自2015年的氣候峰會(COP21)即提出千分之四倡議,即全球土壤40公分深度內每年增加0.4%(即千分之四)的碳素含量,即能平衡每年所有的人類活動排碳量,一直到當下,仍是土壤固碳重要的發展趨勢。

且土壤固碳極具潛力,平均而言一公頃土地的40公分厚度土壤,約可儲存五千公噸的碳素,以千分之四倡議來說,每年需要增加儲存到土壤的碳就是20公噸。臺灣的森林與農地大約為300萬公頃,每年潛在可投入的碳則為6000萬公噸,遠高於目前臺灣每年所產生的農糧有機廢棄物的碳,尚可容納很多不同部門的碳進入土壤。因此,可積極發展將任何作物殘株、禽畜糞便與污泥、廚餘等製成堆肥或生物碳的技術,施用於土壤,將碳固定在土壤中。

Q3. 目前您研究領域中,減緩相關研究、評估、技術發展的限制為何?

一如上述,利用土壤固碳須將含碳的材料埋入土壤中,臺灣許多法規仍限制各種含碳材料投入土壤,如生物碳與污泥,這在目前的肥料管理法中仍是禁止使用在農地,以維護原有農業生產品質。這是推動土壤固碳的限制。

Q4. 台灣目前有與您研究領域相關的實際減緩案例嗎?成功或失敗的原因是什麼?

透過有善耕作、再生農業或有機農業,在各地區農業改良場,均已有讓土壤有機質增加的試驗。但面對未來碳交易所需要的數據,各種土壤固碳模式與計算係數尚未建立,目前多僅停留在小規模的質化概念模式,仍欠缺具體量化且可做為碳交易用途的全盤性數據。

2022年04月05日
中央研究院經濟研究所兼任研究員 蕭代基

這份報告預估,如果全球維持現有減量作為(即基準情境),GDP會持續成長,2050年的GDP至少為2019年的兩倍,但是於21世紀的溫升將極有可能大於2°C,造成氣候危機。如果現在開始採用成本低於1噸100美元的減碳措施,2030年全球溫室氣體排放量可以降低至2019年排放量之一半,對GDP的影響也僅較基準情境約低0.04-0.09個百分點,且這個評估尚未納入減緩氣候危機帶來的正面經濟效益,顯示減碳對經濟成長的影響很小,且整體而言效益大於成本。

因此,本報告認為其已經提供充足的證據,我們現在就要開始行動,至2030年時,才能將排放量減為現在的一半,2050年做到淨零排放。

各國及區域性政府已經逐年增加減量政策之力道,截至2020年,碳定價(碳稅、碳交易)已經涵蓋全球排放量之20%,56國之各種氣候法律已經涵蓋53%的全球排放量。這些法律與碳定價制度包括研發、教育訓練、稅制改革、效能標準、躉購費率等等,創造經濟誘因與市場機會,已經加強低碳技術之創新與採用,減少排放量。

但是本報告指出,現行的碳價仍低,無法鼓勵採用高成本的技術;為了避免碳定價對所得分配及公平性的負面影響,政府應使用碳稅稅收或碳交易收入於補助低收入家戶。各國的實施經驗有助於制度設計,提高其環境有效性、經濟效率、所得分配及社會接受度。

本報告認為各種碳移除(carbon dioxide removal,CDR)方法對生態系、生物多樣性以及居民都有很不同的影響,其中更新造林(reforestation)、森林經營、土壤碳匯、泥碳土復育、及海洋碳吸存等可以改善生態系、生物多樣性、就業機會以及居民福祉,但是新植造林(afforestation)、生質能加碳捕獲與封存(BECCS)或生物碳(biochar)等技術應謹慎小心地實施,否則會對環境與社會經濟有負面影響,包括生物多樣性、糧食與水安全、居民生計等。

總之,本報告可以做為行政院修正其於3月30日提出的2050淨零排放路徑與策略之依據,行政院淨零排放路徑與策略提出積極的2050淨零目標,值得肯定,但很多策略過於保守,包括電力需求成長預估未考慮到能源稅與碳稅的節約能源效果、未納入低成本的減碳措施,如更新造林、永續森林經營、碳稅等,政府應有更具企圖心的作為。

2022年04月05日
國立成功大學交通管理科學系助理教授 鄭祖睿

IPCC第三工作小組這次發佈的AR6報告,比起AR5更強調運具電氣化對於交通運輸部門減碳的重要性,我國在三月底公布的2050淨零碳排路徑圖中亦強調運具電氣化為交通運輸部門減碳的主軸。然而IPCC同時也強調在社會文化與生活型態的60個氣候行動方案中,個人的交通運輸選擇行為,最具有減少碳足跡的潛力,其中也要優先發展以步行與自行車為主的主動運輸(active mobility)方式。我國交通運輸部門的淨零路徑應有超越運具電氣化的高度,完善主動運輸與大眾運輸的減碳策略,並將其潛力最大化,且著手物流業與貨運部門的減碳策略。

有鑑於全球一半的人口已居住在城市裡,且全球已有826座城市宣布零排放目標,城市應重視路徑依賴(path dependency)的問題,系統性地整合交通、都市型態、能源及基礎設施。並關注減碳過程中帶來的共同效益如空氣品質、健康等。我國地方政府的永續、減碳、能源等相關科室或辦公室,應給予超越局處的高度,才能有效地整合減碳政策並提供中央政府務實的減碳參考方案。

2022年04月05日
國立高雄師範大學工業科技教育學系能源與冷凍空調組教授 黃瑞隆

在IPCCAR6第三工作組報告中提及,如果電力和熱能生產的排放歸因於最終使用能源的部門,則建築部門其相對溫室氣體排放份額從6%增加到16%。同時,越來越多的排放可歸因於城市地區。相較於1990年,住宅建築排放量增加約50%。雖然這些增加可能是由於人口增長,以及伴隨生活富裕而來,人均建築面積、電器/設備的使用增加而增加。

然而,我們的研究也發現由於氣溫升高和使用時間變長,在2030年代同一棟住宅的冷氣用電會自然增加30%,這還是在沒有考慮人口往都市集中造成的熱島效應的狀態。若同時考慮全球暖化和都市熱島的雙重作用,與同時期的農村住宅相比較,都會區和中級城市的住宅冷氣用電在2030年代會分別高出52%和40%。

顯而易見的在這樣的情景之下,無論對新建住宅還是對改造現有住宅,實施經過精心設計、能使住宅建築適應未來氣候的有效減緩干預措施,對幫助在台灣地區實現永續發展目標有巨大潛力。這些措施將會是採用被動式設計加強住宅外殼的隔熱、遮陽和通風性能來提高住宅的舒適性,延緩或減少冷氣的使用,或者提高冷氣設備效率來減少用電造成的碳排放。當然不僅僅限於節約冷氣用電,朝向結合自給自足、高效率電器/設備和可再生能源措施的低耗能或近零碳住宅,是最終要努力的方向。

台灣在新建築和新電器、新設備的能效基準方面,已建立良好管理和有效推行的制度,然而第三工作組報告中也提及,在像台灣這類發達國家中,最大的減緩潛力是現有建築的改造,如改變建築或電器/設備的低翻新率,使其不成為阻礙減少住宅碳排放的主要障礙,是當前我們最需要努力的方向。除此之外,在高密度發展的城市中,有系統性的透過更多都市規劃和土地利用政策的創新與配合,重建都會區和中級城市中的公園綠地、河川濕地和保水設施是不可迴避的重要課題。因為這不僅可以緩和都市熱島效應減少冷氣的用電,也有助於城市居民多往戶外活動,減少在家使用電器/設備,同時促進他們的健康福祉。

2022年04月05日
國立東華大學自然資源與環境學系暨生態及永續科學跨領域研究中心教授 張世杰

IPCC第3工作組報告的第7章,分析了全球農業、林業、以及其他土地利用形式(Agriculture, Forestry, and Other Land Uses, AFOLU)的溫室氣體排放現況及其減緩對策。在全球尺度下,AFOLU是一個具有潛力的氣候變遷減緩對象,因為在2019年,AFOLU佔了全球溫室效應氣體總排放量的22%,僅次於能源加運輸部門的49%和工業部門的24%。

在這22%的溫室氣體排放量中,又以土地利用類型的改變,主要為將森林伐除並改為農業或其他土地利用類型,所造成的二氧化碳排放貢獻了其中的50%左右。因此,單以停止森林土地利用類型的改變,就能降低至少10%的全球溫室氣體。正因如此,去(2022)年11月於英國格拉斯哥舉行的第26屆聯合國氣候變遷大會(COP26),才會有超過100個國家簽署的,於2030年全面停止移除森林的承諾。

全球尺度如此,那麼台灣的情形又如何呢?根據環保署出版的「2021年溫室氣體清冊報告」,台灣於2019年的全國溫室氣體排放總量中,AFOLU僅佔了1.15%。事實上,台灣近幾十年來幾乎已經不再移除森林做為其他用途,因此AFOLU對溫室氣體排放的貢獻主要來自畜牧業(44.6%)、農業土壤(35.9%)、以及水稻種植(18.5%)。

由上面的數據看來,要達到台灣2050年淨零碳排的目標,農業部門相對於能源、運輸、及工業部門,能貢獻的是相當有限的。當然這並不意味著,我們無須重視農地以及森林生態系統的溫室氣體相關研究。迄今,針對台灣在農業生態系的溫室氣體研究,尤其在水稻田甲烷(CH4)及氧化亞氮(N2O)的排放量,我們的投入仍相當不足。其導致的現況就是,我們目前的農業部門溫室氣體排放量的估算恐怕存有極高的不確定性,舉例來說,蘭陽平原的水稻大多只種植一期,在秋冬季節農民就讓水稻田處於淹水狀態,以抑制雜草。這應該是全台灣非常獨特的水稻種植區。然而這個特殊農法究竟會排放多少甲烷,迄今並沒有研究數據。

2022年04月05日
中原大學工業與系統工程學系助理教授 徐昕煒

Q1. 在第三工作組報告中所談及與您研究領域相關的部分,最值得大眾關心的、最有潛力的技術、或是最新趨勢是什麼?

如同前幾次報告所提,碳排放是一個貧富不均的社會議題,收入較高的族群所產生的碳排放明顯高於低收入戶。這也是台灣為何不可在世界減碳的議題中被忽視,因台灣相對來說屬於較高收入的國家。同時,相較於先前報告,碳排放持續朝城市集中,因此在城市實施減量措施是重要的方向。

另外,在控制升溫低於攝氏1.5度的情境中,風力與太陽能為主的變動性再生能源,在2050年時需達到能源系統的60~70%,此部分可呼應國際能源總署(IEA)於四月公布的淨零報告,有類似的結果。太陽能與風力在減量與氣候邊遷上仍然為主要能源,然不可忽略其背後所帶來的能源系統穩定性議題。同時,由於需以化石燃料過渡,訴求碳捕捉與封存技術(Carbon Capture and Storage; CCS)以減少二氧化碳排放,然其技術發展比過去估計緩慢。而二氧化碳移除措施(CDR)也被強調是最後的手段。此外,需求面被認知是最重要的減量驅動來源,除電氣化的手段之外,報告也特別訴求公眾溝通,特別是媒體在利害關係人之間扮演關鍵樞紐。

Q2. 目前減緩相關研究、評估、技術發展的限制為何?

在IPCC相關報告中,透過情境式分析提出減緩相關措施與貢獻。然而,我們知道所有政策都一定有利有弊,儘管是環境正向的政策,仍然可能有少部分的團體遭忽視。因此,諸如「能源貧窮」的減緩方案,應被更清楚的說明與強化執行。此外,如上所述未來的能源系統是一個由風、光組成的高變動性系統,仰賴「彈性」電力系統做支持,此部分的彈性已不是占比的問題,而應討論達成此穩健系統以達成減碳的必要措施為何。對於無法以如此高再生能源達成減碳貢獻的國家,相關建議亦較少著墨。

Q3. 台灣目前有與您研究領域相關的實際減緩案例嗎?成功或失敗的原因是什麼?

台灣目前已宣示2050淨零排放,並於今年3月30日初步公布路徑。未來再生能源發展如同國際趨勢扮演關鍵角色,因此需有更明確的短中程規劃,而非僅有長程訴求。目前也可以發現,臺灣對於2050的願景有很明確的勾勒,然對於2030年的中程目標卻沒有改進,同時經費的編列卻以2030年前為主,明顯不符需要應做調整。對於扮演關鍵角色的氫能,也需要提早規劃,甚至更著重於廢棄物轉換能源(Waste to Energy)的相關技術。而國際的報告對於利害關係人的公眾溝通愈來愈重視,過往在臺灣相當成功的「臺灣2050能源供需模擬器」與「能源轉型白皮書」研擬經驗應該被複製,促進大眾自行評估情境,落實公眾實質參與減碳路徑的目的。

2022年04月06日
國立臺灣大學生物環境系統工程學系教授 黃國倉

建築的溫室氣體排放,除了來自建築營建階段的建材生產、建材運輸、建築本體的施工營造耗能外,另一主要之排碳來源來自於建築日常使用階段的耗能,依照不同的建築類型,建築日常耗能佔了整個建築生命週期總排碳量的六至八成。這些日常耗能以台灣位處亞熱帶熱濕氣候條件下,傳統商業建築的空調系統耗能佔比最大、照明系統次之;而住宅型建築則以一般家電與空調為主要耗能來源。

在我國環保署的溫室氣體盤查下,住商部門(包括住宅與服務業)佔了約二成的全國溫室氣體排放量。我國近日也提出了本土化的淨零碳排路徑,以逐漸邁向2050零(低)碳家園之願景,其中建築部門以擴大綠建築普及、推動建築能效標示、設備節能等為策略。

由AR6報告中所揭示,為彌補全球建築因逐年成長而造成能耗增加的趨勢,建築減碳策略應從需求端的節能與使用再生能源創能兩個手段雙管齊下,其中更以需求端的節能為首重。事實上,綜觀世界各國對淨(近)零能源建築(net/nearly Zero Energy Building, nZEB)之定義或評估,亦皆以建築節能為優先減碳手段,後再輔以創能之技術以達碳中和的目標,其對策是有前後優先順序的,可見建築節能之重要性。

我們也看到IPCC另將設備電氣化列為重要策略,然其推動的前提與國家的電力排碳係數有關,這又與國家發電結構的乾淨能源占比息息相關。電力的去碳化與設備電氣化需同步進行,才不會顧此失彼。此外,溫帶或寒帶國家由於冬季的暖氣需求普遍大於夏季之冷房,將過去大量採用燃煤、燃氣之傳統暖氣設備,逐漸改為電氣化設備就有助於減碳,可以理解。反觀國內情況,八成以上之建築能耗來自電力消耗,暖氣需求不若歐美等國,主要之建築節能策略,仍須仰賴優越的建築外殼節能性能,並提升設備用電效率。

針對新建建築,我國的建築節能法規早已於1995年上路,亦經幾次修訂提高有關建築外殼節能設計的基準門檻,有助於新建建築的節能。我們同時也看到IPCC建議建築節能法規應隨氣候變遷與時精進,且列為新建築減碳的重點項目。法規的強化固然重要,然而,一個有效的減碳策略同時必須兼顧其落實與擴散程度。在現有受節能法規約束的新建築僅佔全國不到3%的前提下,要在短時間內達全國住商淨零碳排之目標,單寄望於完善建築節能法規恐緩不濟急。

今日建築管理部門在減碳上所面臨的困境,在於既存大量且年代久遠外殼節能性能不佳的建築物,在既有法規框架與法治國家下,政府難以強制節能改造,僅能以善誘的方式鼓勵更新。況且,礙於建築法規限制、改造成本高昂、技術認知落差等因素,大幅阻礙了民眾自發性改造提升既有建築節能性能之意願。

我國在今年(2022年)始公布了建築能效標示的評估制度,其範疇包括了對新建與既有建築之耗能評估,是行政院所提出重要的建築減碳工具,並規劃公部門建築在2030年需全面揭露建築之能效,且達1級之水準。2050年則全面達1+近零能耗建築等級。事實上,歐盟自2004年起即導入建築能效標示,後更結合房地產交易、租賃等行為,以法規強制需揭露建築耗能等級,希冀藉由自由市場決定房產價格,誘使民眾自發性改造建築節能,以提高減碳行動之擴散率,是可借鏡的有效減碳推動作法。

此外,不論是綠建築或是針對碳排放的建築能效標示,亦可與近期火熱的ESG議題結合,作為企業在環境面向永續行動之一環,以促進減碳。目前我國許多縣市在都市更新、危老重建、社會住宅等議題上,訂有綠建築之容積獎勵辦法,以誘導推廣綠建築。然而綠建築所涵蓋之面向較為多元全面,除了與減碳相關的節能課題外尚包括了生態、減廢與健康面向之評估。而建築能效是要求標示建築的年耗能量或年排碳量,更為契合減碳之精神,可作為建築碳排管理之工具。因此,有鑑於建築能效標示制度已上路,在政策上亦可善加應用此一利器,逐步要求一定規模之建築取得特定等級之建築能效水準,更能有效落實建築之減碳。

另外一個AR6的重點在提出「營造低碳都市」之型態,包括都市綠地、道路行道樹綠化、建築立體綠化、留設都市風廊等措施。這些措施可緩和都市熱島效應問題、改善通風、提升都市戶外熱舒適性,也可受惠於位在都市中的建築物,降低都會建築內空調之耗能量、減少空調廢熱排放,也是具良性循環的間接減碳方法。且這些都市微氣候之改善許多都是位於政府可以掌握的市街地,政策推動上亦較為容易。

綜上,建築部門尤其是住宅建築在減碳的議題上,誠如前所談的困境,導致減碳不易推動外,另一關鍵之影響因素在於民眾對建築的使用行為。不論綠建築或建築能效標示,提供的僅是一個具有減碳潛力的建築物,最終的能源使用乃致於最終碳排放量,仍需仰賴使用者具備節能減碳的素養,過儉樸而綠色的生活才能徹底實現低碳排甚至淨零碳排的理想。

文獻來源:

[1] 生物幫浦(biological pump)是指二氧化碳從海洋表層,向深海轉移的過程,例如海洋表面的小型浮游藻類死亡後,會沉降到深海,因深海的微生物作用不活躍,藻類殘骸不會被分解,碳就會被固定在殘骸中,不再排放到大氣。

[2] Chou, W-C., et. (2021). <A Unique Diel Pattern in Carbonate Chemistry in the Seagrass Meadows of Dongsha Island: The Enhancement of Metabolic Carbonate Dissolution in a Semienclosed Lagoon.>

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