地质碳封存的谨慎行星界限：风险导向的全球沉积盆地碳储存潜力评估

为解决地质碳封存(CCS)潜力评估中的风险与不确定性，研究人员开展全球沉积盆地碳储存潜力研究。通过空间显式风险分析，确定约1,460(1,290-2,710)GtCO2的谨慎行星界限。研究表明仅严格近期减排可降低2200年前突破此限风险，完全用于碳移除(CDR)最多可降温0.7°C。该研究为《巴黎协定》目标下的碳管理提供关键科学依据。

地质碳封存作为缓解气候变化的关键技术，长期以来被视为近乎无限的"气候解决方案"。然而，这种乐观假设掩盖了深层风险——从地震活动诱发泄漏到跨国界盆地管理的政治复杂性。随着《巴黎协定》将净负排放提上议程，一个根本性问题浮现：地球到底能安全封存多少CO₂？Matthew J. Gidden领衔的国际团队在《Nature》发表的这项研究，首次通过多维风险框架划定了地质碳封存的"行星界限"。

研究团队整合了地质物理、环境和社会政治维度的12个风险层，包括地震活跃区（排除历史震级>USGS"中等"的区域）、人口密集区（设置25公里缓冲带）、极地保护区等。通过全球沉积盆地地图（11,800 GtCO₂技术潜力）的空间显式分析，结合当前油气基础设施分布（>121,000个海上钻井点数据显示95%位于500米以浅水域），建立了预防性原则下的评估模型。

主要技术方法

研究采用地理信息系统(GIS)整合多源数据：1)全球沉积盆地分布图；2)地震风险图（50年内峰值地面加速度>0.115g区域）；3)SSP5情景下2100年城市边界预测；4)全球海洋深度和现有油气设施数据库。通过逐层排除法计算可用封存体积，采用0.037 GtCO₂/1,000 km³的保守转换系数。情景分析基于IPCC AR6数据库的1.5-2°C路径。

存储潜力与地理限制

风险叠加使全球技术潜力缩减约90%，最终确定1,460 GtCO₂的谨慎界限（70%陆上，30%近海<300米水域）。深度限制（1-2.5 km）和地震排除对潜力削减贡献最大，其次是人口缓冲区。值得注意的是，当前主要化石燃料生产国（如俄罗斯、美国、沙特）的封存潜力受风险影响最小。

情景分析与行星界限突破

IPCC情景显示：即便1.5°C路径中>33%的方案会在2100年前突破此限，亚洲区（含中印）最早在模型期内超限。维持净零后排放（年均15 GtCO₂）将使75%的方案在250年内突破界限。完全用于CDR仅能逆转0.7°C升温（基于0.45°C/1,000 GtCO₂的气候响应系数），若考虑气候响应不对称性（Zickfeld等提出的0.27°C/1,000 GtCO₂下限），实际降温可能仅0.4°C。

地缘政治与代际公平

分析揭示封存资源分配与历史排放责任的深刻矛盾：欧洲等高排放区封存潜力锐减85%，而巴西、刚果等低排放国反成"封存资源大国"。研究建议通过《巴黎协定》"共同但有区别的责任"原则建立碳转移机制，并指出现有油气巨头需转型为"净碳注入者"。

这项研究从根本上改变了地质碳封存的范式——从"无限资源"到"稀缺的跨代公共品"。其重要意义在于：1)首次量化了预防性原则下的行星界限；2)揭示了当前气候方案中未被认识的封存超限风险；3)为《联合国海洋法公约》下跨国盆地管理提供科学依据。作者强调，必须将封存资源优先用于不可减排源的抵消而非延续化石燃料使用，这对各国碳中和战略的制定具有深远指导意义。