來(lái)源：雪濤宏觀筆記（ID：xuetao_macro）

當(dāng)下席卷全球的能源問(wèn)題,，表面看是短期供求錯(cuò)配,、政策低估外生沖擊和各種微觀博弈的結(jié)果，背后不可忽視的真相是大自然的力量,。地球氣候系統(tǒng)正在加速接近劇變的臨界點(diǎn),，高溫嚴(yán)寒帶來(lái)的能源需求增量和少風(fēng)缺水造成的能源供給減量可能演變?yōu)殚L(zhǎng)期問(wèn)題。大自然的轉(zhuǎn)變是不可逆轉(zhuǎn)的,，人類的能源革命既在和大自然賽跑,，也在和自己賽跑?；茉丛谀硞€(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的緊缺程度以及可再生能源對(duì)于未來(lái)的重要性,，可能都會(huì)不斷超出預(yù)期。

氣候是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng),，2021年真鍋淑郎和哈塞爾曼憑借利用復(fù)雜系統(tǒng)解決氣候變化問(wèn)題的開(kāi)創(chuàng)性研究獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),。

能源也是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，當(dāng)前全球氣候系統(tǒng)正在發(fā)生劇變,，這和當(dāng)前的全球能源問(wèn)題不僅緊密關(guān)聯(lián),，甚至就是問(wèn)題的真相。

今年夏天以來(lái),，能源成為了全球的共同問(wèn)題,。盡管能源問(wèn)題的背后存在很多個(gè)性因素，例如供給受限,、進(jìn)口收縮,、疫情延誤、資本開(kāi)支紀(jì)律,、ESG等等,。

但也存在兩個(gè)明顯的共性問(wèn)題，一是高溫嚴(yán)寒帶來(lái)的能源需求增量,，二是少風(fēng)缺水造成的能源供給減量,。而極端天氣和少風(fēng)缺水并非獨(dú)立事件，都和氣候系統(tǒng)變化有關(guān),。

地球的風(fēng)帶是一個(gè)環(huán)形,，在北緯35-65度上空有一條常年由西向東旋轉(zhuǎn)的“西風(fēng)帶”，其中心最大風(fēng)速能達(dá)到30-40米/秒以上,，屬于高空急流的一種,。

西風(fēng)帶分布在副熱帶高壓和副極地低氣壓帶之間,，強(qiáng)度和路線受北極和中緯度地區(qū)之間的溫差推動(dòng)，南北溫差越大速度越快,，氣流路線越趨于直線,。

西風(fēng)帶環(huán)繞在中緯度地區(qū)，包裹著北極漩渦,，將冷空氣緊緊地禁錮在極區(qū)內(nèi),。如果把極地比作一個(gè)巨大的“羊圈”，那么西風(fēng)帶就是“圍欄”,。

正常情況下,，赤道很熱，極地很冷,，這種溫度差使得西風(fēng)帶自西向東沿緯線圈運(yùn)動(dòng),，沒(méi)有大的波動(dòng)，“羊圈”的“圍欄”非常牢,。

相反,，溫差越小氣流速度越慢，路線則呈現(xiàn)波浪形,，冷空氣便不能再穩(wěn)固地被封鎖在北極地區(qū),，容易順著大氣波的“大槽”長(zhǎng)驅(qū)南下。

由于地球氣候變暖,，北極地區(qū)升溫，從赤道到北極的南北溫差減小,，西風(fēng)帶變得不穩(wěn)定,，流動(dòng)方向變得彎彎曲曲呈波浪狀，“圍欄”也就變得不牢固了,。

這同時(shí)導(dǎo)致了兩個(gè)后果,。

一是赤道與北極之間的溫度梯度減小，中緯度帶狀風(fēng)的風(fēng)速減弱,，北半球西風(fēng)帶正在風(fēng)速變慢,、方向紊亂。

一些學(xué)術(shù)研究指出了這個(gè)問(wèn)題：

比如丁一匯等（2020）指出,，近50年來(lái)中國(guó)地面風(fēng)速平均減小速率為0.10-0.22 m/s/10a,，其中內(nèi)蒙古中西部、黑龍江西南部,、遼寧西南—河北東北部,、甘肅西北部—青海北部、新疆天山地區(qū)和南部等北方地區(qū),、浙江與福建沿海以及西藏的東南部風(fēng)速降幅較大,。

邢麗珠等（2020）發(fā)現(xiàn),，1961-2018年以來(lái)內(nèi)蒙古全區(qū)94%的氣象站點(diǎn)都出現(xiàn)了風(fēng)速的下降,氣候傾向率為 -0.21m/s/ 10a。

賈詩(shī)超等（2019）研究了新疆地區(qū)的風(fēng)速變化,，得到的結(jié)論是新疆地區(qū)風(fēng)速隨溫度升高而降低,，風(fēng)速下降最快的是準(zhǔn)格爾盆地周邊的北疆地區(qū)。

由于西風(fēng)帶的存在,，北緯35-65度上集中了歐洲（從地中海到斯堪的納維亞半島）和中國(guó)（江蘇河南青海及以北地區(qū)）主要的風(fēng)電場(chǎng),，這一區(qū)域的風(fēng)速降幅對(duì)風(fēng)電供應(yīng)產(chǎn)生了明顯的負(fù)面影響。

今年6-7月,，歐洲地區(qū)的風(fēng)電發(fā)電量合計(jì)降低了11.6%,，占總發(fā)電量比重從去年同期的11.5%下降至9.8%。

根據(jù)Qun Tian等（2019）的研究,，1979年至2016 年間全球73%的站點(diǎn)出現(xiàn)了風(fēng)速下降,，北美、歐洲和亞洲分別約有 30%,、50%和80%的電站損失了超過(guò) 30% 的風(fēng)電潛力,。

我們用“風(fēng)電設(shè)備發(fā)電量/裝機(jī)容量”衡量風(fēng)電的產(chǎn)出效率，發(fā)現(xiàn)中國(guó)的風(fēng)電產(chǎn)出效率近三年持續(xù)走低,，其中2020年僅為1472.7h,，較2018年下降了16.6%。

分地區(qū)來(lái)看,，除云南外的絕大多數(shù)省份都出現(xiàn)了風(fēng)電產(chǎn)出效率的下降,，其中又以北方的山西、河南,、山東和寧夏最為嚴(yán)重,。

考慮到2018-2020年我國(guó)風(fēng)電利用率分別為93%、96%,、96.5%,，說(shuō)明風(fēng)電產(chǎn)出效率的下降并不是因?yàn)闂夛L(fēng)問(wèn)題惡化，而可能是因?yàn)轱L(fēng)速的放緩,。

二是西風(fēng)帶變得不穩(wěn)定,，流向紊亂，導(dǎo)致冷空氣南移和熱空氣北移,，結(jié)果是寒冷地區(qū)高溫,、多雨地區(qū)干旱、少雨地區(qū)暴雨等極端天氣事件越來(lái)越頻繁,。

本來(lái)地球上的高低氣壓帶是環(huán)環(huán)相套的,，全球變暖導(dǎo)致熱交換放緩后，西風(fēng)帶阻塞，冷空氣南移,，熱空氣北移,，高低氣壓帶攪在了一起。

中心低壓,、周邊高壓的地方形成了一個(gè)個(gè)“低渦”,，只要高壓保持穩(wěn)定壓力并且周邊有源源不斷的潮濕空氣補(bǔ)充，這些“低渦”就會(huì)變成下雨的“漏斗”,，造成極端暴雨現(xiàn)象,。

今年夏天，本該緯向流動(dòng)（東西風(fēng)）的北半球西風(fēng)帶環(huán)流出現(xiàn)了大量經(jīng)向流動(dòng)（南北風(fēng)）,，大槽大脊帶來(lái)了南北冷暖氣流的劇烈交匯,，德國(guó)、美國(guó)東部和中國(guó)華北等地區(qū)都出現(xiàn)了穩(wěn)定的低渦系統(tǒng),。

以中國(guó)華北地區(qū)為例,，7月偏強(qiáng)偏北的西太平洋副熱帶高壓維持在日本海地區(qū)，大陸高壓維持在中國(guó)的西北地區(qū),，兩者之間的低渦系統(tǒng)在黃淮地區(qū)停滯,，太平洋上的臺(tái)風(fēng)煙花又提供了源源不斷的水汽，最終將一場(chǎng)史無(wú)前例的降雨灌注到了處于低渦地帶的鄭州地區(qū),。

副熱帶高壓的過(guò)度北移還造成了這些年中國(guó)“南旱北澇”的氣候現(xiàn)象,。

一方面，北上的副熱帶高壓覆蓋了中國(guó)華南大部分地區(qū),，使得暖濕氣流難以進(jìn)入南方腹地形成降雨,，導(dǎo)致華南地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)的高溫和干旱。

另一方面,，北上的副熱帶高壓在華北,、東北地區(qū)和南下的強(qiáng)冷空氣碰撞，配合太平洋夏季輸送來(lái)的暖濕氣流在中國(guó)北方形成了一條持久充沛的降雨帶,。

今年“南旱北澇”現(xiàn)象尤為明顯。華北多雨的時(shí)節(jié)通常為每年7月中下旬至8月上中旬,，但今年9月以來(lái)北方地區(qū)降水量較常年同期偏多1.4倍,，為歷史同期最多。

同期南方遭遇了罕見(jiàn)的連續(xù)高溫,，貴州,、湖南、福建,、江蘇,、浙江、甘肅、廣東,、重慶,、寧夏、江西,、上海,、湖北、四川,、廣西和安徽15個(gè)?。ㄊ小^(qū)）氣溫為1961年以來(lái)歷史同期最高,。

降雨帶的北移和水電的裝機(jī)分布構(gòu)成了錯(cuò)位,。

我國(guó)水電裝機(jī)容量最高的三個(gè)省是四川、云南和湖北,，但今年瀾滄江和金沙江上游降雨量偏低,、來(lái)水偏枯，四川,、云南和湖北的水電供給明顯減少,，8月水電產(chǎn)量分別同比下滑6.9%、2.8%和15.9%,。

據(jù)上市公司長(zhǎng)江電力披露：今年二季度位于金沙江的云南溪洛渡水庫(kù)來(lái)水總量約130.6億立方米,，較上年同期偏枯44.7%；位于長(zhǎng)江的湖北三峽水庫(kù)來(lái)水總量約887.7億立方米,，較上年同期偏枯6.7%,；受此影響，公司今年二季度總發(fā)電量較上年同期減少11.2%,。

全球氣候系統(tǒng)悄然發(fā)生的巨大變化,，正在對(duì)根據(jù)歷史氣候特征布局的全球風(fēng)電和水電設(shè)施構(gòu)成挑戰(zhàn)，給全球能源供給帶來(lái)了負(fù)面沖擊,。

與此同時(shí),，全球氣候變暖帶來(lái)了極端天氣，極寒和高溫等異常天氣現(xiàn)象變得越來(lái)越常見(jiàn),，又給全球能源需求帶來(lái)了正面沖擊,。

全球氣候變暖并不代表一年到頭的氣溫都會(huì)上升，而是冬天可能更冷,、夏天可能更熱,。

全球變暖的背景下，北極升溫速率上升了1-2倍,，海冰快速融化,，南北溫度差縮小,。北極平流層極渦減弱，中緯度西風(fēng)帶波動(dòng)性加大,，冷空氣在歐亞大陸上一路南下,，形成了北半球冬季的劇烈寒潮。

今年2月俄羅斯,、歐洲北部和北美洲平均氣溫較往年明顯偏低,，美國(guó)得克薩斯州的寒潮造成了大規(guī)模停電，超過(guò)100名居民因此身亡,。

另一方面,，西風(fēng)帶的長(zhǎng)波脊不斷北伸時(shí)，其與南方暖空氣的聯(lián)系可能會(huì)被南下的冷空氣所切斷,，出現(xiàn)閉合的高壓脊中心,。因?yàn)闅鈮狠^高，水蒸氣難以凝結(jié),，高壓脊中心地區(qū)將出現(xiàn)持續(xù)的干旱和極端的高溫,。

根據(jù)國(guó)家氣候中心的監(jiān)測(cè)，今年6月下旬到7月上旬西風(fēng)帶出現(xiàn)了四個(gè)高壓脊,，圖中的三個(gè)圓圈區(qū)域分別為歐洲,、俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)、北美西部上空的三個(gè)高壓脊中心,，還有一個(gè)位于北大西洋,。

由于高壓脊拱形越明顯，異常幅度越大,，今年歐洲大部,、俄羅斯東部、北美西部氣溫均較常年異常偏高,，其中北美西風(fēng)帶高壓脊又和北擴(kuò)的東太平洋副熱帶高壓結(jié)合在一起,，形成了非常強(qiáng)的阻塞高壓，加劇了今年加拿大和美國(guó)西北部的極端高溫,。

更大的問(wèn)題是,，未來(lái)極端天氣現(xiàn)象可能會(huì)越來(lái)越常見(jiàn)，原因是氣候變暖會(huì)自我強(qiáng)化,。

自1979年有衛(wèi)星觀測(cè)記錄以來(lái),，北極9月份海冰覆蓋面積在以每10年12.8%的速度減少，這使得北極深色的水域越來(lái)越多,，太陽(yáng)輻射更容易被海水吸收而不是被冰雪反射回太空；也使得泛極地區(qū)域凍土融化,，向大氣釋放二氧化碳和甲烷,；還造成了海水的淡化，減慢了環(huán)流熱交換。

種種后果都會(huì)形成正反饋循環(huán)的閉環(huán),，帶來(lái)溫室效應(yīng)的進(jìn)一步強(qiáng)化,。

而且越來(lái)越多的跡象表明，地球氣候系統(tǒng)正在面臨臨界點(diǎn),。

2019年11月《自然》雜志上,，英國(guó)埃克塞特大學(xué)Tim Lenton教授列出了全球氣候系統(tǒng)的九大關(guān)鍵臨界點(diǎn)：北極海冰不斷減小,、格陵蘭冰蓋加速流失,、北方針葉林頻繁火災(zāi)與蟲(chóng)害、永久凍土不斷融化,、大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流不斷減弱,、亞馬遜雨林頻發(fā)性干旱、暖水珊瑚大規(guī)模死亡,、西南極冰蓋和東南極部分地區(qū)加速流失,。

Lenton教授指出了臨界點(diǎn)之間的正反饋關(guān)系：北極海冰消失正在加劇區(qū)域變暖，區(qū)域變暖和格陵蘭冰蓋融化正在推動(dòng)淡水流入北大西洋,，造成大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流放緩,，這可能會(huì)破壞西非季風(fēng)的穩(wěn)定，引發(fā)非洲薩赫勒地區(qū)的干旱,；還可能使亞馬遜河枯竭,，擾亂東亞季風(fēng)，帶來(lái)南大洋熱量積聚,，加速南極冰的流失,。

他還指出，氣候模型的結(jié)果顯示全球氣候的敏感性（溫度對(duì)二氧化碳翻倍的響應(yīng)）相比以往大大增加了,。

回到本文的開(kāi)頭,，地球氣候系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，在復(fù)雜系統(tǒng)中,，一旦越過(guò)了某個(gè)關(guān)鍵（氣候）臨界點(diǎn),，將大大增加其余系統(tǒng)臨界點(diǎn)被激活的風(fēng)險(xiǎn)。

一旦系統(tǒng)的臨界點(diǎn)被真正觸發(fā),，系統(tǒng)不會(huì)再是原有的狀態(tài),，“緩慢”的量變會(huì)突然變?yōu)椤凹ち摇钡馁|(zhì)變，這是復(fù)雜系統(tǒng)的特征,。

屆時(shí)氣候變化可能躍遷為更加陡峭的非線性指數(shù)級(jí)數(shù),，未來(lái)人類將面臨不可逆和不可預(yù)測(cè)的氣候變化。

我們既不是地球氣候?qū)＜乙膊皇侨蚰茉磳＜?，但在?jiǎn)單匯總一些事實(shí)后,，我們可以得出三個(gè)比較明顯的結(jié)論：

第一,，當(dāng)下席卷全球的能源問(wèn)題，表面看是短期供求錯(cuò)配,、政策低估外生沖擊和各種微觀博弈的結(jié)果,，背后難以忽視的真相是大自然的力量推動(dòng)了這場(chǎng)能源短缺，而人類的行為加劇了短缺的程度,。

第二,，地球氣候系統(tǒng)正在加速接近劇變的臨界點(diǎn)，高溫嚴(yán)寒帶來(lái)的能源需求增量和少風(fēng)缺水造成的能源供給減量可能演變?yōu)殚L(zhǎng)期問(wèn)題,。

第三,，大自然的轉(zhuǎn)變是不可逆轉(zhuǎn)的，人類的能源革命既在和大自然賽跑,，也在和自己賽跑,。化石能源在某個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的緊缺程度以及可再生能源對(duì)于未來(lái)的重要性,，可能都會(huì)不斷超出預(yù)期,。