第一节 碳排放与国际减排合作 2026-2027学年高二下学期地理湘教版选择性必修三

本讲义围绕碳排放与国际减排合作，系统梳理碳循环的概念、过程及人类活动影响，碳排放与温室效应原理，全球气候变暖的成因与影响，国际减排合作原则及碳交易机制，中国“双碳”战略及措施，构建完整知识脉络作为学习支架。 该资料通过表格对比碳库、过程等核心概念，结合碳循环、温室效应等示意图辅助理解，体现综合思维。设计“分析身边碳排放活动”探究活动，培养地理实践力。强调中国减排贡献与国际合作，渗透人地协调观。课中图表与活动提升教学效率，课后知识总结与核心速记助力学生查漏补缺。

湘教版选择性必修三 · 碳排放与国际减排合作 第一节碳排放与国际减排合作 讲义 学习目标 ⭐ 本节学习目标 1. 理解碳循环的概念、过程及人类活动对碳循环的影响 2. 掌握碳排放与温室效应的基本原理，理解温室气体增温效应的度量方法 3. 分析全球气候变暖的原因及其对自然环境和社会经济的影响 4. 理解国际减排合作的必要性，掌握“共同但有区别的责任”原则 5. 了解碳排放交易机制（碳市场）的基本原理和运作方式 6. 认识中国在国际减排合作中的贡献与“双碳”战略目标 一、碳循环 1. 碳循环的概念 碳循环是指碳元素在大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间转移和交换的过程。自然状态下，碳循环使各碳库之间的含碳量保持相对稳定。 地球上的碳绝大部分贮存在地壳岩石之中（以碳酸盐岩石和化石燃料形式存在），还有一些储存在海洋、大气、陆地生态系统中。这些碳元素在生物圈、大气圈、水圈和岩石圈之间交换、转化和循环，形成全球碳循环。 核心概念 术语/概念 定义/说明 碳库 储存碳的自然场所，如岩石圈、海洋、大气、生物圈、土壤圈等 大气碳库 地球上最小的碳库，但它是联系海洋与陆地生态系统碳库的纽带和桥梁 碳汇 利用植物光合作用吸收大气中的CO₂，并将其固定在植被和土壤中，从而减少温室气体浓度的过程或区域 碳源 向大气中释放碳的过程、活动或机制 绿碳 陆地植被（森林、草原、湿地）将大气CO₂吸收并固定的过程 蓝碳 海洋生物（红树林、海草床等）吸收并固定碳的过程 图1 碳循环示意图 2. 碳循环的主要过程 二氧化碳是大气中含碳的主要气体，也是碳参与全球物质循环的主要形式。大气中的二氧化碳被陆地和海洋中的植物吸收，然后又通过生物或地质过程以及人类活动返回到大气中。主要过程包括： 过程 方向 本质 光合作用 大气 → 植物 固碳（无机碳→有机碳） 呼吸作用 动植物 → 大气 释碳（有机碳→CO₂） 分解作用 遗体/排泄物 → 大气/土壤 微生物分解，释放碳 燃烧（化石燃料） 化石燃料 → 大气 快速释碳（人类活动） 海洋溶解 大气 ↔ 海洋 CO₂溶解与释放的动态平衡 沉积作用 海洋生物 → 岩石圈 形成碳酸盐岩石，长期固碳 3. 人类活动对碳循环的影响 工业革命以来，由于化石燃料的大量使用，人类活动方式的变化，岩石圈和陆地生态系统中的有机碳和无机碳被“活化”，重新参与到碳循环过程中，导致大气中二氧化碳等温室气体的浓度升高，大气的温室效应不断增强。 ⭐ 人类活动影响碳循环的两个主要途径 ① 燃烧化石燃料：将固态碳（煤、石油、天然气）转化为气态CO₂，直接向大气释放碳 ② 毁林开荒：减少植物光合作用固碳能力，同时破坏生态系统碳汇功能 ③ 植树造林：增加植被覆盖，增强光合作用固碳，扩大碳汇 探究活动 📝 活动：分析人类活动对碳循环的影响 结合实例，分析身边哪些活动会导致全球二氧化碳平均浓度的升高。 提示： • 工业发展：燃煤发电、钢铁冶炼等释放大量CO₂ • 交通运输：汽车尾气排放 • 生活供暖：冬季燃煤/燃气取暖 • 毁林开荒：破坏植物光合作用条件 • 农业活动：水稻种植排放甲烷、畜牧业排放温室气体 二、碳排放与温室效应 1. 碳排放的概念 碳排放是对各种温室气体排放的总称。温室气体是指大气中能让太阳短波辐射透入，而阻止地面和低层大气长波辐射逸出的气体。 主要温室气体：水汽（H₂O）、二氧化碳（CO₂）、氧化亚氮（N₂O）、氟利昂、甲烷（CH₄）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）等30多种气体。 2. 温室气体增温效应的度量 不同温室气体对地球温室效应的贡献程度不同。在温室气体增温效应的总贡献中，二氧化碳占63%，甲烷占18%，氧化亚氮占6%，其他合占13%。 图2 温室效应原理示意图 为了统一度量温室效应的结果，人们规定二氧化碳为度量温室效应的基本单位。例如，设定二氧化碳的全球变暖潜能值（GWP）为1，则甲烷的GWP为25，意味着同样质量的甲烷的增温能力是二氧化碳的25倍。 术语/概念 定义/说明 全球变暖潜能值（GWP） 在100年时间框架内，各种温室气体的温室效应对应相同效应的CO₂的质量 二氧化碳当量 通过GWP将不同温室气体统一折算为CO₂当量，便于比较和汇总 3. 温室效应的原理 太阳短波辐射可以透过大气射向地面，而地面升温后发出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等温室气体所吸收，在地球表面形成一层“保温层”，使地球表层像温室一样温暖。 ⭐ 温室效应：利与弊 有利：适量温室气体使地球表面维持适宜温度（约15°C），适合生命存在 不利：温室气体过多→温室效应增强→全球气候变暖→极端天气、海平面上升等 4. 全球气温变化证据 图3 全球年均温度距平变化折线图（1880-2020） 从图中可以看出，自19世纪末以来，全球平均气温呈现明显的上升趋势，尤其是近几十年升温速度加快。2016年、2020年等均创下历史最高温记录。 5. 大气CO₂浓度变化 图4 过去80万年大气CO₂浓度变化 冰芯记录显示，过去80万年来大气CO₂浓度始终在180-300ppm之间波动。然而，工业革命后CO₂浓度急剧上升，2023年已突破420ppm，远超历史自然变化范围，且上升速度前所未有。 三、碳排放对环境的影响 1. 全球气候变暖的主要影响 二氧化碳是绿色植物进行光合作用必需的原料，但当空气中的二氧化碳浓度超过正常范围时，会导致气候变暖，由此引发一系列环境问题。 （1）极端天气频发 导致热浪、干旱、洪涝、台风、暴雪等极端天气频繁发生，改变了水热时空分布，进而影响到人们的生产生活。 （2）冰川融化与海平面上升 引起冰川积雪加速融化，导致海平面上升，威胁到沿海低洼地带的安全。全球变暖导致海水热膨胀和陆地冰川融化，双重因素推动海平面上升。 （3）生态系统受损 影响到森林、草原等生态系统的安全，一些物种难以适应新的生存环境，面临灭绝的危险。生物多样性减少，生态系统稳定性下降。 （4）影响国民经济 导致农作物减产，影响到工业生产、交通运输和旅游业。气候异常还会引发粮食安全问题。 （5）威胁公众健康 通过多种途径威胁到公众的身体健康，如热相关疾病、传染病传播范围扩大、空气质量下降等。 2. 正反馈机制 ⭐ 全球变暖的正反馈机制 ① 冰雪反照率反馈：气温升高→冰雪融化→地表反射率降低→吸收更多热量→气温进一步升高 ② 冻土碳释放反馈：气温升高→冻土融化→有机碳分解释放CO₂/CH₄→温室效应增强→气温进一步升高 ③ 水汽反馈：气温升高→蒸发增强→大气水汽增加→温室效应进一步增强 3. 海洋酸化 海洋吸收了约30%的人类活动排放的CO₂。CO₂溶于海水后形成碳酸，导致海水pH值下降（酸化），威胁钙化生物（如珊瑚、贝类）的生存，破坏海洋生态系统平衡。 四、国际减排合作 1. 碳减排的原因与必要性 为了缓解人类所面临的气候危机，二氧化碳的排放量必须减少。碳减排主要表现为减少碳排放量和增加碳汇两个方面。碳减排不仅仅是某一个或几个国家的事，而是必须采取全球性的行动才能实现。 2. "共同但有区别的责任"原则 在可持续发展的框架下，世界各国遵循“共同但有区别的责任”原则，通过合作和对话，共同应对气候变化，这是国际社会的基本共识。 术语/概念 定义/说明 共同性 各国都有减少碳排放的责任，因为气候变化是全球性问题 区别性 各国在历史责任、发展阶段、能力等方面存在差异，承担责任的大小和方式应有所区别 历史责任 1850年以来，全球碳排放总量的3/4来自发达国家 发达国家责任 理应比发展中国家承担更多的减排责任，率先减少碳排放 技术支持 发达国家应通过技术转让、资金援助、市场开放等形式帮助发展中国家 3. 国际气候治理进程 时间 事件 意义 1988年 IPCC成立 整合全球气候变化研究成果，发布评估报告 1992年 《联合国气候变化框架公约》 首个应对气候变化的国际公约 1997年 《京都议定书》 首个限制温室气体排放的国际协议 2015年 《巴黎协定》 将全球升温控制在2°C以内，努力限制在1.5°C 2021年 COP26（格拉斯哥） 强化减排承诺，逐步淘汰煤炭 2023年 COP28（迪拜） 首次全球盘点，推动能源转型 IPCC简介 1988年，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）由世界气象组织（WMO）和联合国环境署（UNEP）共同发起成立。该机构旨在整合世界各国关于全球气候变化的研究成果，评估全球气候变化的现状、可能产生的环境和社会经济影响，并提出相应的策略建议。该委员会陆续发布了多次《全球气候变化评估报告》。 《巴黎协定》要点 1. 长期目标：将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2°C以内，并努力限制在1.5°C以内 1. 国家自主贡献（NDC）：各缔约方自行设定减排目标 1. 第六条：建立国际碳市场机制，允许跨境碳交易合作 1. 每5年进行一次全球盘点，评估集体进展 4. 碳排放交易机制 图5碳排放交易过程示意图 碳排放交易就是把碳排放作为一种商品来进行交易。通常，政府对能耗企业的排放历史进行调查，然后为该企业设定在未来某个时段内可以排放的配额。 基本原理：政府设定碳排放总量上限，向企业分配排放配额。减排成本较低的企业可以将剩余的配额出售给减排成本较高的企业，通过市场手段以最低成本实现整体减排目标。 ⭐ 碳排放交易机制要点 ① 总量控制：政府设定碳排放总量上限 ② 配额分配：免费分配或拍卖方式分配给企业 ③ 市场交易：企业间买卖碳排放配额 ④ 惩罚机制：超额排放的企业面临处罚 ⑤ 激励效应：倒逼企业技术创新，降低排放 《京都议定书》的三种灵活机制 机制 说明 国际排放贸易机制（IET） 发达国家之间交易排放配额 联合履行机制（JI） 发达国家通过减排项目获得减排信用 清洁发展机制（CDM） 发达国家在发展中国家实施减排项目获得信用 《巴黎协定》第六条 《巴黎协定》第六条所建立的国际碳市场允许缔约方之间以跨境碳交易方式开展减排指标交易，合作实现各自的国家自主贡献减排目标。包括第6.2条合作方法和第6.4条机制两种形式。 五、中国在国际减排合作中的作用 我国一直是全球应对气候变化事业的积极参与者，本着各尽所能、公平正义、共同发展的原则，主动承担国际义务，增进人类共同利益。 1. "双碳"战略目标 术语/概念 定义/说明 碳达峰 某个地区或行业年度温室气体排放量达到历史最高值，是排放量由增转降的历史拐点 碳中和 人类活动排放的碳总量与通过植树造林、工业固碳等形式吸收的碳总量相等，实现净零排放 两者关系 碳达峰是碳中和的基础和前提，达峰时间越早、峰值越低，实现碳中和越容易 ⭐ 中国的承诺与目标 • 二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值 • 努力争取2060年前实现碳中和 • 到2030年，单位GDP的CO₂排放比2005年下降60%-65% • 非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右 • 2025年非化石能源消费占比达到20%左右 2. 中国的主要减排措施 领域 主要措施 能源结构 大力发展风电、光伏、水电等清洁能源，减少煤炭消费 产业结构 推动传统产业绿色低碳转型，发展战略性新兴产业 交通运输 推广新能源汽车，发展公共交通和轨道交通 建筑领域 推广绿色建筑，提高建筑能效 生态系统 大规模国土绿化，植树造林，保护湿地 市场机制 建立全国碳排放权交易市场（全球规模最大的碳市场） 3. 应对全球变暖的综合对策 对策类型 具体措施 控制温室气体排放 改变能源结构、提高能源利用效率、控制甲烷排放 增加温室气体吸收 植树造林、采用固碳技术、保护原有植被 适应气候变化 培育农作物新品种、调整农业生产结构、建防护堤坝 技术手段 节能技术、生物能技术、碳捕集与封存（CCS） 政策手段 碳排放交易、碳税、法律法规、产业政策 公众参与 倡导绿色低碳生活方式、提高环保意识 六、本章知识总结 ⭐ 核心知识点速记 碳循环：碳元素在四大圈层间转移交换的过程 人类影响：燃烧化石燃料 + 毁林开荒 → 打破碳循环平衡 温室效应：CO₂等气体吸收长波辐射，使地球保温 GWP：甲烷的增温能力是CO₂的25倍 全球变暖影响：极端天气、冰川融化、海平面上升、生态退化 正反馈：冰雪反照率反馈、冻土碳释放反馈 国际减排：“共同但有区别的责任”原则 中国承诺：2030碳达峰、2060碳中和 碳交易：总量控制 + 配额交易 = 市场手段减排 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $