У 2015 Париж угоду Щодо зміни клімату, то майже кожна країна на Землі пообіцяла підтримувати глобальну температуру "значно нижче" 2C вище доіндустріального рівня та "продовжувати зусилля, щоб ще більше обмежити підвищення температури до 1.5 ° C".
Однак на той час для досягнення цілі 2С вчені моделювали лише енергетичну систему та шляхи пом'якшення викидів вуглецю. Кілька досліджень досліджували, як світ може обмежити потепління до 1.5 ° С.
Тепер папір Зміна клімату природи представляє результати нової моделі моделювання з використанням шести різних «інтегрованих моделей оцінки» (IAM) для обмеження глобальних температур 2100 року нижче 1.5 ° C.
Результати показують, що 1.5 ° С досяжно, якщо пік глобальних викидів протягом наступних кількох років і велика кількість вуглецю висмоктаються з атмосфери у другій половині століття за допомогою запропонованої технології, відомої як біоенергетика із захопленням та зберіганням вуглецю (BECCS).
Визначення цілі 1.5С
Одним із викликів з метою обмеження потепління до 1.5 ° С вище доіндустріального рівня є те, що це було так не чітко визначено у тексті Паризької угоди. Наприклад, вчені розходяться в думках про те, які саме були доіндустріальні температури і як їх краще визначити, А також який набір даних використовувати.
Також немає чіткого консенсусу щодо того, чи потрібно ставити собі за мету досягти рівних шансів на потепління світу до 1.5 ° С до 2100 року, або прагнути уникнути підвищення температури вище 1.5 ° С, прагнучи до ще меншої кількості потепління. Тому що невизначеності в чутливості до клімату Це означає, що ми можемо мати потепління від 1.5 до 4.5 градусів за подвоєння викидів СО2, вчені, як правило, планують уникати найгіршого випадку, коли чутливість до клімату опиняється на найвищому кінці діапазону.
У разі цілі 2С, мова “значно нижче” Паризької угоди тлумачиться як гарантія того, що існує не більше 33% шансів перевищити 2C - і, отже, 66% шанс залишитися нижче неї. Але ціль 1.5С можна було б інтерпретувати як або прагнення до 50% -го шансу утриматися нижче 1.5С, або до 66% -го шансу, подібного до цілі 2С. Це може звучати як невелика відмінність, але це має великий вплив на результуючого вуглецевого бюджету і легкість досягнення мети.
У своєму новому документі команда з 23 дослідників енергетики вибирає більш сувору інтерпретацію цілі, прагнучи до 66% шансу уникнути потепління більш ніж на 1.5 ° С у 2100 році. Однак вони дозволяють температурі перевищувати 1.5 ° С протягом часу століття до тих пір, поки вони до 1.5 року не опуститься нижче 2100 градусів Цельсія. Це відоме як сценарій «перевищення».
1.5C можливий лише у деяких майбутніх шляхах
Щоб оцінити життєздатні шляхи обмеження потепління до 1.5 ° С, дослідники використовують новий Спільні соціально-економічні шляхи (ПУП), розроблені для підготовки до наступного звіту Міжурядової групи експертів з питань зміни клімату (МГЕЗК), який має вийти на початку наступного десятиліття. Ці SSP, які Carbon Brief детальніше вивчить у найближчі тижні, представляють п’ять можливих майбутніх світів, які відрізняються за кількістю населення, економічним зростанням, попитом на енергію, рівністю та іншими факторами.
Кожен світ може мати кілька різних кліматичних траєкторій, хоча деяким буде набагато легше зменшити викиди, ніж іншим. Нова кліматична траєкторія, пов'язана з уникненням потепління більш ніж на 1.5 ° С у 2100 році, називається "Репрезентативний шлях концентрації 1.9" ("RCP1.9"), це світ, де радіаційне викид парникових газів обмежується не більше 1.9 Вт на метр в квадраті. (Вт/м2) вище доіндустріального рівня. Це нижче, ніж діапазон RCP, які раніше використовували модельєри клімату, і який становив від 2.6 до 8.5 Вт/м2.
Усі шість IAM знаходять життєздатні сценарії 1.5C у SSP1, що є шляхом, який зосереджений на “інклюзивному та сталому розвитку”. Чотири з шести моделей знаходять шляхи в SSP2, що є серединою дорожнього сценарію, де тенденції значною мірою слідують історичним моделям. Жодна модель не показує життєздатних шляхів 1.5C у SSP3, який є світом “регіонального суперництва” та “відродженого націоналізму” з невеликою міжнародною співпрацею.
Нарешті, лише одна з моделей має шлях 1.5С у SSP4, який є світом “високої нерівності”, тоді як дві моделі мають життєздатні шляхи у SSP5, світі “швидкого економічного зростання” та “енергоємного способу життя”.
Викиди повинні швидко досягти піку
Щоб обмежити потепління нижче 1.5 ° С, усі моделі, які досліджували дослідники, вимагають, щоб глобальні викиди досягли піку до 2020 року, а потім різко скоротиться. Після 2050 року світ повинен скоротити чисті викиди CO2 до нуля, а викиди повинні бути все більш негативними протягом другої половини 21 століття.
Навіть за таких швидких скорочень усі сценарії, які вважаються все ще перевищують потепління на 1.5 ° С у 2040-х роках, перш ніж до 1.3 року знизилися приблизно на 1.4-2100 градуси вище доіндустріального рівня. ніж ті з більш поступовим скороченням.
На малюнку нижче показано викиди CO2 (зліва) та глобальне потепління вище доіндустріального (праворуч) у всіх досліджених моделях 1.5C. Лінії забарвлені на основі використовуваного SSP.
Викиди CO2 у гігатоннах (Гт) CO2 (ліворуч) та загальна середня температура поверхні відносно доіндустріальної (праворуч) у всіх сценаріях RCP1.9/1.5C, включених до Рогель та ін., 2018. Дані, доступні в База даних SSP IIASA. Діаграма за допомогою вуглецевого короткого використання Високі показники.
Моделі показують залишок 1.5 ° Cвуглецевий бюджет»З 2018 по 2100 з -175 до 400 гігатонн CO2 (GtCO2). Цей діапазон є узгоджується з оцінками від 5-й звіт про оцінку МГЕЗК.
Широкий діапазон значною мірою є результатом відмінностей у викидах парникових газів, що не містять CO2, таких як метан та оксид азоту, які до 2100 року в моделях варіюються між двома та трьома факторами. Деякі моделі з вищими викидами не CO2 залишковий бюджет вуглецю менше нуля, що вимагає вилучення з атмосфери більшої кількості CO2, ніж додавання до кінця століття. У цих моделюваннях бюджет вуглецю для 1.5C вже був вичерпаний.
Центральна оцінка для всіх моделей полягає в тому, що залишок вуглецевого бюджету на 2018-2100 роки становить близько 230 Гт CO2. При нинішніх нормах викидів це може зайняти приблизно шість років, поки не буде вичерпано весь бюджет 1.5C, з діапазоном від нуля до 11 років у всіх моделях.
Заміна викопного палива на відновлювані джерела енергії
Дослідження досліджує різні способи задоволення глобальних потреб у енергії, а також скорочує викиди парникових газів для досягнення мети 1.5С. Обмеження потепління нижче 1.5 ° С вимагає від світу швидкої відмови від усіх видів викопного палива - або принаймні тих, які не супроводжують захоплення та зберігання вуглецю (CCS). Водночас, світові необхідно швидко розширити використання нульових та чистих негативних джерел енергії вуглецю-таких речей, як BECCS, які виробляють енергію, фактично видаляючи CO2 з атмосфери.
На малюнку нижче показано використання відновлюваних джерел (ліворуч), чистих негативних BECCS (у центрі) та вугілля без CCS (праворуч) у всіх моделях 1.5C. Кольори показують, які SSP використовують моделювання моделі.
Глобальне використання первинної енергії в екзаджаулах (EJ) для відновлюваних джерел енергії не з біомаси (зліва), BECCS (у центрі) та вугілля без CCS (праворуч) у всіх сценаріях RCP1.9/1.5C. Адаптовано з малюнка 2 в Рогель та ін., 2018.
У більшості моделей загальне споживання енергії фактично зростає між 2018 та 2100 роками, на рівні від -22%до +83%, з центральним збільшенням на 22%.
Однак моделі також показують, що енергоефективність є досить важливою в короткостроковій перспективі - принаймні, тоді як більшість енергії надходить від викопного палива. Це особливо важливо в транспортному та будівельному секторах, де швидка декарбонізація важче, ніж у виробництві електроенергії.
Моделі показують, що до 60 року приблизно 80-2050% усієї енергії, що надходить із відновлюваних джерел енергії, у всьому світі. Деякі моделі також демонструють значно більшу роль атомної енергетики, хоча інші цього не роблять.
Щоб обмежити потепління до 1.5 ° С, споживання вугілля без уловлювання вуглецю скорочується приблизно на 80% до 2040 р., А до 2060 р. Нафта так само здебільшого припиняється. автомобілі з вуглецевим альтернативним паливом складають переважну більшість продажів задовго до цієї дати. Майбутнє використання природного газу в моделях є більш неоднозначним: деякі показують збільшення, а деякі-до середини століття.
Викиди повинні бути негативними
Негативні викиди необхідні в другій половині століття, щоб витягнути зайвий CO2 з атмосфери. Це пояснюється тим, що викиди не можуть падати досить швидко в моделях, щоб уникнути перевищення допустимого бюджету вуглецю, щоб уникнути потепління на 1.5 ° С.
Більшість моделей викидають приблизно на 50-200% більше CO2, ніж допустимий бюджет вуглецю протягом століття, перш ніж витягнути додатковий CO2.
Моделі передбачають широке впровадження BECCS, починаючи з 2030 до 2040 р., А потім швидко розширюючись. До 2050 року багато моделей мають BECCS, що виробляє більше 100 екзаджаулів (EJ), приблизно таку саму кількість енергії у всьому світі, яку забезпечує сьогодні вугілля. До 2100 року BECCS становитиме близько 200 ЕДЖ проти 300 ЕДж для всієї відновлюваної енергії, що не є біомасою.
На малюнку нижче показано кількість CO2, захопленого CCS (як з BECCS, так і з викопного палива) у всіх моделях. Виробництво вуглецю зросте після 2020 року і до кінця століття може становити 20 ГтСО2 або вище, що становить близько половини світових викидів CO2 у 2018 році.
Щорічний викид CO2, захоплений шляхом уловлювання та зберігання вуглецю в гігатоннах (Гт) CO2 за рік та SSP у всіх сценаріях RCP1.9/1.5C. Адаптовано з малюнка 3 в Рогель та ін., 2018.
Моделі дають оцінки глобальних змін лісового покриву між -2% та 26% між сьогоднішнім та 2100 роками, при цьому більшість моделей показують значне збільшення лісового покриву. І BECCS, і лісорозведення потребують багато землі. Більшість моделей демонструють зменшення сценаріїв глобальних посівів, що приблизно дорівнює площі, яка зараз використовується для сільського господарства по всьому Європейському Союзу.
Однак більшість моделей, використаних у дослідженні, не включають лісорозведення як явний варіант пом’якшення, тому лісорозведення та інші “Природні” технології негативних викидів потенційно може зіграти більшу роль у майбутньому. Конкретні технології, що використовуються для майбутніх негативних викидів, можуть бути різними і дещо менше залежати від BECCS, але підходи, що не належать до BECCS, значною мірою виключаються з моделей через збереження невизначеності щодо вартості та ефективності в масштабах.
Подібним чином, кількість використаних BECCS дещо відрізняється між моделями та між SSP, причому SSP1 вимагає найменших негативних викидів, а SSP5 - найбільшого через більш повільне скорочення викидів та більш високе загальне споживання енергії.
Д -р Joeri Rogelj, провідний автор статті з Міжнародний інститут прикладного системного аналізу (IIASA) в Австрії, розповідає Carbon Brief:
"Це вказує на те, що орієнтація на сталий спосіб життя, що обмежує попит на енергію, може значно зменшити залежність від BECCS".
Одним з цікавих наслідків цілі 1.5C є зменшення використання викопного палива у поєднанні з CCS, порівняно з тим, що зустрічається у сценаріях 2C. Це пояснюється тим, що викопне паливо з CCS все ще призводить до викидів метану при видобутку вугілля чи перевантаженні газу, а також до викидів CO2 через недосконале захоплення та витік. Ці додаткові викиди можуть стати надто важливими, щоб дозволити їх у великих масштабах у світі з температурою 1.5 ° С.
Набагато складніше досягти 1.5 ° С, ніж 2 ° С
Окрім вивчення подробиць того, що потрібно для обмеження потепління до 1.5 ° С, у документі також порівнюється це з існуючими сценаріями 2С у низці різних категорій. На малюнку нижче показано різницю між сценаріями 1.5C та 2C в економічних та метриках скорочення викидів CO2. Кожна пунктирна лінія являє собою 100% збільшення вартості чи зусиль у світі 1.5С порівняно з світом 2С.
Відносне збільшення витрат та показників скорочення викидів CO2 для сценаріїв 1.5C порівняно зі сценаріями 2C для різних ПЗП. Кожна пунктирна лінія представляє 100% збільшення вартості або суми скорочення до 500% збільшення. Взято з малюнка 4 в Рогель та ін., 2018.
Найбільше зростання відбулося в цінах вуглецю, які мають бути на 200% -400% вищими, та у короткострокових витратах, що на 200-300% вище. Це збільшення короткострокових витрат обумовлено більш суворим скороченням викидів на короткий термін. Очікується також, що довгострокові витрати будуть приблизно на 200% вищими.
Для вимірювання скорочення викидів СО2 у світі 1.5 С потрібно приблизно в два -три рази більші скорочення викидів СО2 від будівель та транспорту, ніж у світі з 2С. Ці галузі важче декарбонізувати, ніж виробництво електроенергії, оскільки вони передбачають пряме спалювання викопного палива, яке менш легко замінити.
Важко, але можливо?
Нові сценарії у цьому дослідженні важливі, оскільки вони показують, що існують можливі траєкторії та технологічні шляхи, які можуть обмежити потепління нижче 1.5 ° С у 2100 році. Однак усі моделі включали перевищення на 1.5 ° С потепління в середині століття. Більшість також покладається на величезну кількість досі не доведено негативні викиди наприкінці століття, щоб дозволити більш можливо поступове скорочення викидів у найближчій перспективі.
As Д-р Глен Петерс, старший науковий співробітник с Центр міжнародних кліматичних досліджень CICERO у Норвегії, яка не брала участі у дослідженні, розповідає Carbon Brief:
«Обмеження температури до 1.5 ° С наближається до того, що можуть запропонувати моделі, лише з певними соціально -економічними, технологічними та ресурсними припущеннями, що піддаються шляхам 1.5 ° С. Як перетворити результати моделі на життєздатну трансформацію суспільства, залишається слоном у кімнаті. Сценарії 1.5C вимагають радикального скорочення невичерпного використання викопного палива, швидкого розширення не викопних джерел енергії та видалення вуглекислого газу планетарного масштабу. Недотримання будь -якого з цих основних будівельних блоків зробить 1.5C швидко неможливим ».
Примітка: Супровід публікації дослідження нещодавно оновлений База даних сценаріїв викидів ПСП і сценаріїв, що включає дані для всіх сценаріїв SSP.
Rogelj, J. та співавт. (2018) Сценарії обмеження зростання глобальної середньої температури нижче 1.5 ° С, Зміна природного клімату,
doi:10.1038/s41558-018-0091-3
Ця стаття спочатку з'явилася на Вуглецевий короткий виклад
про автора
Zeke Hausfather висвітлює дослідження в галузі кліматичної науки та енергетики з американською увагою. Zeke має ступінь магістра в галузі екологічних наук з Єльського університету та Vrije Universiteit Amsterdam, а також закінчує ступінь доктора кліматичних наук в Каліфорнійському університеті, Берклі. Останні 10 роки він провів, працюючи науковцем та підприємцем у галузі чистих технологій.
Схожі книги:
at InnerSelf Market і Amazon
