最近几年的“碳中和”热已经不是什么新鲜事。但“碳中和”这个概念好像是突然冒出来的：以前大部分人没怎么听说过这个概念，突然许多国家宣布了碳中和/净零排放的目标。追本溯源，碳中和概念的突然走红背后是全球气候治理目标的几十年发展历史。几十年来，科学家和政治家长期努力寻找合适的气候治理目标。
目前国际社会广泛接受的气候治理目标是2015年《巴黎协定》提出的一个长期气温目标：“把全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上低于2°C之内，并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5°C之内”，即2度目标和1.5度目标。《巴黎协定》签署后，气候科学、减排技术、气候治理的快速发展，又催生了碳中和/净零排放目标。
气候变化科学是一个年轻的学科。
上个世纪六七十年代，科学家已经认识到化石燃料的使用会导致大气中的二氧化碳浓度增加，从而带来全球变暖。但那时候的气候研究主要关注一些纯科学的问题，特别是“气候敏感性”：即如果大气中的二氧化碳浓度翻一倍，那么地表平均温度升高多少度？上个世纪六七十年代，气候科学家真锅淑郎（Syukuro Manabe）和他的同事们通过一系列模型计算指出，气候敏感性在2-3摄氏度左右。
这些研究开创了气候变化科学，真锅淑郎也因此在2021年获得了诺贝尔物理学奖。
最早探究要把气候变化限制到什么范围内的可能是气候经济学家。上个世纪70年代后，威廉·诺德豪斯（William Nordhaus，2018年诺贝尔经济学奖获得者）开创性地研究了碳减排限制气候变化的成本效益。
在1977年的一篇著名文章中，诺德豪斯指出，虽然很多科学家都表达了对二氧化碳浓度增长趋势的担忧，但还没有人提出到底应该把气候变化限制到什么范围内。他认为说比较合理的范围是把全球升温限制在人类文明产生以来的气候变化的正常范围内，即过去10万年内全球最高的升温的最大值——科学估计在2-3度左右，类似将二氧化碳浓度翻倍时的升温情况。这可能是2度目标的最早的发源。
气候变化限制目标正式进入政策分析研究要追溯到上世纪80年代末90年代初。世界气象组织组织了两场气候变化有关的科学会议并发表了一份应对气候变化的政策报告。这份报告提出，考虑到气候变化的生态影响，需要把升温速度限制在每十年不超过0.1度内、升温不超过2度。当时的政策建议文献也采用类似观点。此时2度目标还没有正式进入政治文件中。
2度目标正式进入政治议程是在欧盟。欧盟在气候问题上最积极也最激进，时任德国环境部部长的默克尔在欧盟气候议程上发挥了特别作用，推动欧盟在1996年在政策文件上首次提出2度目标。欧盟在此之后积极推动2度目标进入国际谈判。
2009年的哥本哈根气候会议旨在推动出台新版本的《京都议定书》，并达成新的气候治理目标。哥本哈根气候会议重要话题之一就是推动各国对2度目标达成共识。但哥本哈根会议上发达国家拒绝大幅减排，小岛屿国家则希望更为激进的减排举措，虽然很多国家都已经在不同场合发表声明承认2度目标，这一会议最后没有形成法律约束力的文件。一年后的坎昆会议上，2度目标才得到各国政府的正式政治认可。
相对于《联合国气候变化框架公约》采用的温室气体浓度目标，温度目标更简单、更好沟通，有助于政策制定和大众理解，所以新世纪以来的国际气候谈判中，气候长期目标主要关注全球平均温度限制在几度上。
为什么选择2度目标？为什么不是1度、3度？气候科学家通常从两种思路来解释：一是预先防范原则，二是成本效益考量。
所谓预先防范原则，是为处理缺少确切科学证据的环境风险而提出的一种思路。气候变化非常复杂，目前的科学水平不能准确的回答所有问题。因此在处理气候变化这种影响巨大且不确定性高的问题时，我们可以采取比较保守的思路，先找出我们认为可能引发重大风险的自然事件，然后找到一个防范这些重大气候风险的温度目标。
最需要注意的气候变化灾难是“气候临界点”，即升温到一定水平，量变引起质变的重大风险事件。
如气候变化达到一定阈值的时候，西南极或者格林兰岛的冰盖可能就结构不稳，从而带来冰盖大量融化，这可能促进海平面在一定时间内上升数米（上海市平均海拔只有4米）。类似的，如果亚马逊森林在气候变化和人为砍伐的影响下，也可能达到一个阈值导致森林形态不能维持，退化成稀树草原，给全球带来重大生态影响，其自身也会释放更多的碳排放。
虽然科学上很难定义什么温度目标是真正的“安全的”，但现有研究普遍指出2度升温要比3度、4度保险很多。
另一种对选择2度作为目标的解释则是来自气候变化应对的成本效益分析。气候经济学家研究温室气体减排的经济成本、以及气候变化带来的经济损失，并尝试选择一个最优的全球温度目标。经济学家发现气候升温会减少生产力。
2015年《自然》的一篇文章就指出，近70年全球各国历史数据一致表明，全球经济生产力有一个“13度规律”，即经济生产力在气温13摄氏度时最强（目前全球平均温度14度左右，比工业革命前升高了1.1度左右），超过13度后，GDP会随着温度继续升高大幅下降。近年来一系列气候经济学研究表明，1.5-3度左右是“最优气候目标”。
如果说2度目标的兴起和确立是几十年来科学与政治相互影响的产物，1.5度目标不仅历史较短，而且明显受到政治、政策更多的影响。
1.5度目标最早提出是在谈判桌上。2009年，在哥本哈根大会时讨论是否要确立2度目标的时候，小岛屿国家联盟和G77发展中国家联盟就认为2度目标对于他们不可接受。
小岛屿国家联盟的参与国都是受全球变暖影响最大的低海拔岛屿和沿海国家，非洲地区的最不发达国家也已经受到了气候变化的影响，所以这些国家希望加快碳减排的步伐，于是提出了1.5度的目标。当时G77国集团阵营主席甚至提议“一个非洲，升温一度”（One Africa, one degree）和“2度是自杀”（Two degrees is suicide）的宣传口号。
他们指出，2度目标是发达国家的气候目标，而对于贫穷和受气候变化影响最深的国家，1.5度目标甚至1度才是安全阈值。
哥本哈根大会并没有取得大家期待的结果。但在小岛屿国家和发展中国家的努力下，1.5度目标进入了政治讨论。后续几年中，他们争取到西方重要智库和环保组织的支持，并成功将1.5度目标写到了《巴黎协定》中。
《巴黎协定》中确立1.5度目标超出了很多科学家的预期。这是因为当时科学界对于1.5度目标研究甚少，特别是1.5度和2度下气候影响和减排难度有何区别知之甚少，不少科学家当时认为1.5度目标科学基础太薄弱，所以很难写进《巴黎协定》的政治文件中。
2015年《巴黎协定》后，1.5度目标成为研究热点，1.5度目标才被广泛认为具备理论可行性。
政治议程深刻塑造科学家的研究方向、研究问题的同时，也正是因为近二十年气候科学和技术的蓬勃发展，才促进了气候政治议程的不断推进。
2018年发表的IPCC1.5度特别报告最后取得了历史性的成功。这份报告的核心结论指出，相比2度目标，实现1.5度目标可以显著减少气候风险；而且指出实现1.5度目标仍具有可能性，需要全球在2050年实现碳中和。这一结论的提出直接促进了很多国家考虑碳中和和净零排放的目标。
碳中和目标的科学依据来自气候变化一个最重要的科学事实：全球升温和全球累积二氧化碳排放在百年尺度呈近线性关系，如果实现碳中和，很大可能可以阻止温度的继续上升。因此限制气候变化影响的核心就是要尽快实现碳中和，限制全球累积二氧化碳排放。
碳中和或者净零排放的概念清晰简单、易于传播，各国只需要确定什么时间实现碳中和，政治阻力小、谈判成功概率大。这一提议很快得到了很多智库和环保机构的认同，在2015年《巴黎协定》中也明确表示需要在本世纪下半叶实现温室气体的净零排放。
2019年，英国正式立法要在2050年实现温室气体净零排放，英国由此成为世界主要经济体中最早以法律形式确立这一目标的国家。欧盟也在准备出台相关的气候法律。
碳中和目标在国际上取得重大进展是在2020年下半年。9月，中国在联合国大会一般性辩论上向全世界宣布2060年的碳中和目标，中国的碳中和目标多少有点像出乎意料的惊喜，而且直接促使日本、韩国也很快跟进宣布碳中和目标。2020年底拜登赢得美国大选，美国也在次年正式宣布国家净零排放目标。
全球主要排放大国从抗拒气候目标到拥抱碳中和、净零排放目标，反映出气候治理新时代的思维和心态转换。一方面是碳中和目标不再是碳预算手段那种“切蛋糕”的零和博弈手段，而是先关注远期目标，树立减排的努力方向，从而推动近期的气候减排行动。另一方面，提到气候治理，不再意味着要破坏经济发展，相反，气候治理和促进经济发展相得益彰。
过去三四十年，全球气候治理喜忧参半。
喜在全球治理至少在气候目标上取得共识、碳中和技术取得重要进步。目前全球88%的排放已经被碳中和承诺覆盖，这意味着如果全球各国都信守承诺，全球升温可能止在2度。忧在近期减排力度仍然不足，全球碳排放是否达峰还无法确定，但气候风险正在不断加大。碳中和这样的气候远期目标对于制定政策、公众沟通有着重要意义，但是气候风险并不会因为这些气候目标选择而改变。目前全球的排放趋势下，1.5度实现的可能性极小。
但是1.5度突破了，下一步我们要努力的是1.51，不是2度。正如11点没有停止玩手机睡觉，可以11点01分睡觉，而不是说要玩到12点。气候科学明确指出，并非在四五十年后碳中和就一定太平无虞，每一吨碳排放都在增加气候风险，所以每一吨碳减排都很重要。