In die 2015 ooreenkoms Parys Oor klimaatsverandering het bykans elke land op Aarde belowe om globale temperature "ver onder" 2C bokant pre-industriële vlakke te hou en om te poog om die temperatuurverhoging verder te beperk tot 1.5C ".
Op daardie tydstip het wetenskaplikes egter net die energiestelsel en koolstofversagtingsroetes gemodelleer om die 2C-teiken te bereik. Min studies het ondersoek ingestel na hoe die wêreld warmte vir 1.5C kan beperk.
Nou 'n papier in Nature Climate Change bied die resultate van 'n nuwe modelleringsoefening aan deur ses verskillende "geïntegreerde assesseringsmodelle" (IAM's) te gebruik om globale temperature in 2100 tot onder 1.5C te beperk.
Die resultate dui daarop dat 1.5C haalbaar is as globale emissies in die volgende paar jaar spog en massiewe koolstofmonsters word in die tweede helfte van die eeu uit die atmosfeer gesuig deur 'n voorgestelde tegnologie bekend as bio-energie met koolstofopname en -opberging (BECCS).
Definisie van die 1.5C-teiken
Een uitdaging met die doel om die opwarming van 1.5C bo die pre-industriële vlakke te beperk, is dat dit was Nie duidelik omskryf in die teks van die ooreenkoms van Parys nie. Byvoorbeeld, wetenskaplikes verskil nie oor wat presies pre-industriële temperature was nie hoe om dit te definieer, sowel as watter datastel om te gebruik.
Daar is ook nie 'n duidelike konsensus as die doelwit moet wees om te streef om selfs die kans te hê op die wêreld wat 1.5C-verwarming deur 2100 bereik nie, of probeer om te voorkom dat temperature hoër as 1.5C oorskry deur te kyk na 'n laer opwarmingshoeveelheid. omdat onsekerhede in die klimaat sensitiwiteit beteken dat ons iets kan hê tussen 1.5C- en 4.5C-opwarming deur verdubbeling van CO2-emissies. Wetenskaplikes is geneig om te beplan om die ergste geval te voorkom waar klimaatgevoeligheid uiteindelik op die hoër vlak van die reeks is.
In die geval van die 2C-teiken is die "goed onder" -taal van die Parys-ooreenkoms geïnterpreteer as om te verseker dat daar nie meer as 'n 33% kans is om 2C te oorskry nie - en dus 'n 66% kans om onder dit te bly. Maar die 1.5C teiken kan geïnterpreteer word as 'n 50% kans om onder 1.5C te bly, of 'n 66% kans soortgelyk aan die 2C teiken. Dit mag dalk lyk as 'n klein onderskeid, maar dit het groot impak op die gevolglike koolstof begroting en gemak om die teiken te bereik.
In hul nuwe koerant kies 'n span 23-energie navorsers die strenger interpretasie van die teiken, met die oog op 'n 66% kans om meer as 1.5C-opwarming in die jaar 2100 te vermy. Hulle laat egter toe dat temperature in die loop van die eeu 1.5C oorskry solank hulle teen die jaar 1.5 terug tot onder 2100C val. Dit staan bekend as 'n "oorskiet" scenario.
1.5C is slegs moontlik in sommige toekomstige paaie
Om lewensvatbare paaie te bepaal om verwarming aan 1.5C te beperk, gebruik die navorsers die nuwe Gedeelde sosio-ekonomiese paaie (SSP's) ontwikkel ter voorbereiding vir die volgende Intergouvernementele Paneel oor Klimaatverandering (IPCC) assesseringsverslag wat vroeg volgende volgende jaar sal plaasvind. Hierdie SSP's - watter koolstofopdrag sal die volgende weke dieper in diepte ondersoek - bied vyf moontlike toekomstige wêrelde wat verskil in hul bevolking, ekonomiese groei, energievraag, gelykheid en ander faktore.
Elke wêreld kan verskillende klimaatbane hê, alhoewel sommige baie makliker tyd sal hê om emissies te verminder as ander. Die nuwe klimaatbaan wat verband hou met die voorkoming van meer as 1.5C-opwarming in 2100 word Verteenwoordigende Konsentrasiepad 1.9 ("RCP1.9" genoem), wat 'n wêreld is waar die straling van kweekhuisgasse beperk word tot nie meer as 1.9 watt per meter kwadraat (W / m2) bo pre-industriële vlakke. Dit is laer as die reeks RCP's wat voorheen gebruik is deur klimaatmodellers, wat van 2.6 tot 8.5W / m2 gegaan het.
Die ses IAM's vind almal lewensvatbare 1.5C scenario's in SSP1, wat 'n pad is wat fokus op "inklusiewe en volhoubare ontwikkeling". Vier van die ses modelle vind paaie in SSP2, wat 'n middel van die pad-scenario is waar tendense hoofsaaklik historiese patrone volg. Geen modelle wys lewensvatbare 1.5C-paaie in SSP3, wat 'n wêreld van "plaaslike wedywering" en "herhalende nasionalisme" is met min internasionale samewerking.
Ten slotte het slegs een van die modelle 'n 1.5C-roete in SSP4, wat 'n wêreld van "hoë ongelykheid" is. Twee modelle het lewensvatbare paaie in SSP5, 'n wêreld van "vinnige ekonomiese groei" en "energie-intensiewe lewenstyl".
Emissies moet vinnig spits
Om die verwarming tot onder 1.5C te beperk, vereis al die modelle wat die navorsers ondersoek het dat globale emissies deur 2020 spruit en dadelik afneem. Na 2050 moet die wêreld die netto CO2-emissies tot nul verminder en die uitstoot moet in die tweede helfte van die 21ste eeu toenemend negatief wees.
Selfs met hierdie vinnige verlagings, oorweeg al die oorweeg scenario's steeds 1.5C-opwarming in die 2040s, voordat dit deur 1.3 tot 1.4-2100C bo die industriële vlakke gedaal word. Modelle met vinniger verlagings - wat gewoonlik met SSP1 verband hou - het minder temperatuur oorskry as dié met meer geleidelike reduksies.
Die onderstaande figuur toon beide CO2-emissies (links) en aardverwarming bo pre-industriële (regs) oor al die 1.5C-modelle wat ondersoek is. Die lyne is gekleur op grond van die SSP wat gebruik word.
CO2-emissies in gigatone (Gt) CO2 (links) en globale gemiddelde oppervlaktetemperatuur relatief tot preindustrial (regs) oor alle RCP1.9 / 1.5C scenario's ingesluit in Rogelj et al 2018. Data beskikbaar in die IIASA SSP databasis. Grafiek deur Carbon Brief gebruik Highcharts.
Die modelle wys 'n oorblywende 1.5C "koolstof begroting"Van 2018 tot 2100 van tussen -175 en 400 gigatonnes van CO2 (GtCO2). Hierdie reeks is in ooreenstemming met ramings van die IPCC se 5e Assesseringsverslag.
Die wye reeks is hoofsaaklik die gevolg van verskille in emissies van nie-CO2-broeikasgasse, soos metaan en stikstofoksied, wat wissel met 'n faktor tussen twee en drie oor die modelle deur 2100. Sommige modelle met hoër nie-CO2-emissies het 'n oorblywende koolstofbegroting van minder as nul, wat vereis dat meer CO2 uit die atmosfeer verwyder word as wat dit teen die einde van die eeu bygevoeg is. In hierdie simulasies is die koolstofbegroting vir 1.5C reeds gebruik.
Die sentrale skatting oor die modelle is dat die oorblywende 2018-2100-koolstofbegroting rondom 230 GtCO2 is. Teen die huidige emissiekoers sal dit ongeveer ses jaar toelaat totdat die totale 1.5C-begroting uitgeput is, met 'n reeks van nul tot 11 jaar oor al die modelle.
Vervanging van fossielbrandstowwe met hernubare energie
Die studie ondersoek die verskillende maniere waarop globale energiebehoeftes nagekom kan word, terwyl die GHG-uitstoot ook verminder word om die 1.5C-doel te bereik. Om die verwarming tot onder 1.5C te beperk, vereis dat die wêreld vinnig alle vorme van fossielbrandstowwe uitfaseer - of ten minste diegene sonder begeleiding koolstof vang en stoor (CCS). Terselfdertyd moet die wêreld die gebruik van nul- en netto-negatiewe koolstof energiebronne vinnig ophef - dinge soos BECCS wat energie opwek, terwyl CO2 uit die atmosfeer verwyder word.
Die onderstaande figuur toon die gebruik van hernubare (links), netto negatiewe BECCS (middel) en steenkool sonder CCS (regs) oor al die 1.5C-modelle. Die kleure wys watter SSP's die model simulasies gebruik.
Globale primêre energieverbruik in exajoules (EJ) vir nie-biomassa-hernubare (links), BECCS (middel) en steenkool sonder CCS (regs) oor alle RCP1.9 / 1.5C scenario's. Aangepas uit Figuur 2 in Rogelj et al 2018.
In die meeste modelle styg die algehele energieverbruik tussen 2018 en 2100, tussen -22% en + 83%, met 'n sentrale toename van 22%.
Die modelle wys egter ook dat energie-doeltreffendheid op kort termyn baie belangrik is - ten minste, terwyl die meeste energie uit fossielbrandstowwe kom. Dit is veral belangrik in die vervoer- en boubedrywe, waar vinnige verkoeling moeiliker is as in kragopwekking.
Die modelle toon 'n geskatte 60-80% van alle energie wat deur 2050 wêreldwyd deur hernubare energie verkry word. Sommige modelle toon ook 'n veel groter rol vir kernkrag, hoewel ander nie.
Om opwarming aan 1.5C te beperk, verminder die gebruik van steenkool sonder koolstofvangs teen ongeveer 80% deur 2040, met olie wat ook meestal deur 2060 uitgefaseer word. Dit sal vereis dat die meeste petrol- of dieselvoertuie deur 2060 uitgefaseer word, met elektriese of ander lae-koolstof alternatiewe brandstofvoertuie wat die oorgrote meerderheid van verkope goed voor daardie datum uitmaak. Toekomstige aardgasgebruik is meer gemeng in die modelle, met 'n mate wat toeneem en sommige afneem teen die middel van die eeu.
Emissies moet negatief wees
Negatiewe uitstoot is in die tweede helfte van die eeu nodig om die ekstra CO2 uit die atmosfeer te trek. Dit is omdat emissies nie vinnig genoeg kan val in die modelle om te verhoed dat die toelaatbare koolstofbegroting oorskry word om 1.5C-opwarming te voorkom nie.
Die meeste van die modelle vertoon in die loop van die eeu sowat 50-200% meer CO2 as die toelaatbare koolstofbegroting voordat hulle die ekstra CO2 terug trek.
Die modelle aanvaar wydverspreide aanneming van BECCS wat begin tussen 2030 en 2040 en dan vinnig opskal. By 2050 het baie modelle BECCS wat meer as 100 exajoules (EJ) vervaardig, ongeveer dieselfde hoeveelheid energie wêreldwyd soos wat steenkool vandag verskaf. By 2100 sal BECCS rondom 200EJ wees in vergelyking met 300EJ vir alle nie-biomassa hernubare energie.
Die figuur hieronder toon die hoeveelheid CO2 gesekwestreer deur CCS (beide van BECCS en fossielbrandstowwe) oor al die modelle. Koolstofopvang val na 2020 op en kan teen die einde van die eeu 20 GtCO2 of hoër wees. Dit is ongeveer die helfte van die globale CO2-uitstoot in 2018.
Jaarlikse CO2 gesekwestreer deur koolstofopname en berging in gigatone (Gt) CO2 per jaar en SSP oor alle RCP1.9 / 1.5C scenario's. Aangepas uit Figuur 3 in Rogelj et al 2018.
Die modelle produseer ramings van globale woudbedekkingsveranderings tussen -2% en 26% tussen vandag en 2100, met die meeste modelle wat beduidende toenames in bosomslag toon. Beide BECCS en bebossing benodig baie grond. Die meeste modelle toon 'n afname in globale oesland scenario's wat gelyk is aan die gebied wat tans vir landbou in die hele Europese Unie gebruik word.
Die meeste van die modelle wat in die studie gebruik word, sluit egter nie bebossing as 'n eksplisiete versagtingsopsie in nie, dus bebossing en ander "Natuurlike" negatiewe emissietegnologieë kan potensieel 'n groter rol in die toekoms speel. Die spesifieke tegnologieë wat gebruik word vir toekomstige negatiewe uitstoot, kan anders wees en effens minder afhanklik van BECCS, maar nie-BECCS-benaderings word grotendeels van die modelle uitgesluit weens die onduidelikhede in koste en skrapping.
Die hoeveelheid BECCS wat gebruik word, verskil ook effens tussen modelle en oor SSPs, met SSP1 wat die minste negatiewe uitstoot en SSP5 vereis wat die gevolg is van sy stadiger emissiereducties en hoër algehele energieverbruik.
Dr Joeri Rogelj, die koerant se hoofskrywer van die Internasionale Instituut vir Toegepaste Stelselontleding (IIASA) in Oostenryk, vertel Koolstofopdrag:
"Dit dui daarop dat 'n fokus op volhoubare lewenstyle wat die vraag na energie beperk, die vertroue op BECCS sterk kan verminder."
Een interessante gevolg van die 1.5C-teiken is 'n verminderde gebruik van fossielbrandstowwe, gekombineer met CCS, in vergelyking met wat in 2C-scenario's voorkom. Dit is omdat fossielbrandstowwe met CCS nog steeds lei tot metaanvrystellings uit steenkoolmyn- of gashantering, sowel as CO2-uitstoot weens onvolmaakte vang en lekkasie. Hierdie ekstra uitstoot kan te belangrik wees om op groot skaal in 'n 1.5C-wêreld toe te laat.
Baie moeiliker om 1.5C te bereik as 2C
Benewens die besonderhede van wat dit sal doen om verwarming aan 1.5C te beperk, vergelyk die papier dit ook met bestaande 2C-scenario's oor 'n aantal verskillende kategorieë. Die figuur hieronder toon die verskil tussen 1.5C en 2C scenario's oor beide ekonomiese en CO2 reduksie statistieke. Elke streeplyn verteenwoordig 'n 100% toename in koste of moeite in 'n 1.5C-wêreld in vergelyking met 'n 2C-wêreld.
Relatiewe toenames in koste en CO2 reduksie statistieke vir 1.5C scenario's in vergelyking met 2C scenario's vir verskeie SSPs. Elke streeplyn verteenwoordig 'n 100% toename in koste of vermindering, tot 'n 500% verhoging. Geneem uit figuur 4 in Rogelj et al 2018.
Die grootste stygings is in koolstofpryse, wat tussen 200% en 400% hoër moet wees, en in korttermynkoste, wat 200% tot meer as 300% hoër is. Hierdie verhogings in korttermynkoste word gedryf deur die meer ernstige korttermyn-emissiereducties wat nodig is. Langtermynkoste word ook na verwagting rondom 200% hoër.
Vir CO2 reduksie statistieke vereis 'n 1.5C wêreld ongeveer twee tot drie keer groter verlagings in CO2 van geboue en vervoer as in 'n 2C-wêreld. Hierdie sektore is moeiliker om te koolstofarbeer as kragopwekking, aangesien dit die direkte verbranding van fossielbrandstowwe insluit wat minder maklik vervang word.
Moeilik, maar moontlik?
Die nuwe scenario's in hierdie studie is belangrik omdat hulle wys dat daar moontlike trajekte en tegnologiese paaie is wat die verwarming tot onder 1.5C in 2100 kan beperk. Al die modelle het egter in die middel van die eeu oorskiet 1.5C van verwarming. Die meeste maak ook staat op groot hoeveelhede nog-nie bewys negatiewe uitstoot later in die eeu om 'n meer haalbare geleidelike afname in emissies op die kort termyn toe te laat.
As Dr Glen Peters, 'n senior navorser by die CICERO Sentrum vir Internasionale Klimaatnavorsing in Noorweë wat nie by die studie betrokke was nie, vertel Carbon Brief:
"Beperking van temperatuur na 1.5C word naby aan wat modelle kan lewer, met slegs sekere sosio-ekonomiese, tegnologiese en hulpbron aannames wat vatbaar is vir 1.5C-paaie. Hoe om die modelresultate te omskep in 'n lewensvatbare samelewingstransformasie, bly die olifant in die kamer. Die 1.5C-scenario's vereis radikale afname in onverbonde fossielbrandstowwe gebruik, vinnige uitbreiding van nie-fossiele energiebronne en planne-skaal koolstofdioksiedverwydering. As jy nie een van die kernboublokke ontmoet nie, sal 1.5C vinnig onuitspreeklik wees. "
let wel: Begeleiding van die publikasie van die studie is 'n nuut opgedateerde SSP uitstoot en scenario databasis, wat data insluit vir alle SSP-scenario's.
Rogelj, J. et al. (2018) Scenarios vir die beperking van globale gemiddelde temperatuur styg onder 1.5C, Natuurklimaatsverandering,
doi:10.1038/s41558-018-0091-3
Hierdie artikel het oorspronklik verskyn op Koolstofopdrag
Oor Die Skrywer
Zeke Hausfather dek navorsing in klimaat wetenskap en energie met 'n Amerikaanse fokus. Zeke het meestersgraad in omgewingswetenskap van die Yale Universiteit en die Vrye Universiteit Amsterdam, en is 'n PhD in Klimaatwetenskap aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley. Hy het die afgelope 10 jaar as data wetenskaplike en entrepreneur in die cleantech-sektor gewerk.
Verwante Boeke:
at InnerSelf Market en Amazon
