科研进展

汤彬等-The Innovation: 二氧化碳移除的经济红利与不平等效应

全球增暖深刻影响自然生态系统和社会经济,《巴黎协定》温控目标面临挑战。在此背景下学者提出通过二氧化碳移除进行主动干预。成本决定了二氧化碳移除能否进入碳市场,而经济损益评估则是调动主体参与、推动应用的关键。当企业和个人看到经济回报时,就更有动力投入研发,促进技术创新和产业链完善,为可持续发展注入新动力。当前,针对气候变化经济影响的研究多基于计量经济学模型。然而,当气象要素过多时,计量经济学模型的建模较为困难,且计量经济学模型对气象要素与经济产出之间关系的设定多基于经验性假设,对二者之间复杂的非线性关系刻画不足。

针对经济数据的“国内关联强于跨国关联”这一特性,研究在Vision Transformer的编码层中引入全球–国家区域注意力机制,通过差异化设计的注意力掩码,得到EconClimNet模型,以实现对不同政治地理尺度下区域关联的针对性建模。处理流程如下:首先对极端降水指数进行分解与线性嵌入,随后采用包含混合关联机制的编码器层进行多尺度特征提取,最终通过回归与投影模块输出经济指标预测结果。在区域嵌入部分,模型融合政治地理结构信息,构建“全球连接 + 国内连接”的双轨关联模式,以增强不同层级区域间的信息交互。EconClimNet的预测精度与稳定性显著优于传统方法以及Vision Transformer等主流深度学习模型,凸显其在“气候-经济”关联定量评估中的可靠性与适用性(图1)。

基于EconClimNet,研究发现在二氧化碳浓度上升阶段,降水、气温等气候指标发生显著变化,全球经济产出整体呈下滑趋势,表明持续增排会通过影响气候而阻碍经济发展。而在二氧化碳浓度下降阶段,全球几乎所有地区的经济产出均出现增长,说明二氧化碳移除导致的气候变化能对经济发展起到促进作用。不过,各大洲的获益程度存在显著差异。大洋洲在升温阶段的经济下滑最明显,但在移除阶段获益最多。从长期来看,只有亚洲和欧洲的收益能够达到或超过它们在升温阶段遭受的损失(图2)。

研究为各国制定二氧化碳移除发展战略提供了定量依据,同时建议从气候正义的角度出发制定能够优先支持脆弱国家的全球性策略。研究同时明确当前的技术水平要实现试验中假设的大规模二氧化碳移除仍然面临巨大的技术挑战,因而研究的意义并不在于提供一份近期的实施路线图,而是为长期的科技攻关和政策规划提供支撑。

该成果于近期发表于《The Innovation》。论文的第一作者为中国科学院大气物理研究所的汤彬博士和浙江大学魏建安博士生,通讯作者为胡文婷博士和浙江大学王文冠教授,合作者包括中国科学院大气物理研究所刘屹岷研究员,何编研究员,浙江大学杨艺教授,中国环境科学研究院包文博士,厦门大学段安民教授。该研究由国家自然科学基金(42288101)、浙江省自然科学基金(LD25F020001)、中央高校基本科研业务费(226-2025-00057)、江苏省应用数学科学研究中心项目(BK20233002)、国家资助博士后研究人员计划B档(GZB20240726)以及中国博士后科学基金面上资助(2024M753167)的共同资助。本研究的计算得到了国家重大科技基础设施项目“地球系统数值模拟设施”(EarthLab)的支持。

文章信息:

Tang B., Wei J., Liu Y., He, B., Bao, W., Yang, Y., Wang, W., Hu, W., and Duan, A., 2026: Unequal economic impacts of climate change via idealized carbon dioxide removal: insights from deep learning. The Innovation. 7, 101505, https://doi.org/10.1016/j.xinn.2026.101505.

图1 EconClimNet示意图

图2 二氧化碳增加和下降阶段的GDP变化趋势


附件下载: