Vuonna 2015 Pariisin sopimuksen ilmastonmuutoksesta lähes kaikki maan maat sitoutuivat pitämään globaalilämpötilat "selvästi alle" 2C: n ennen teollisuutta edeltäviä tasoja ja "pyrkimään rajoittamaan lämpötilan nousua entisestään 1.5C: hen".
Tuolloin tiedemiehet olivat vain mallinnaneet energiajärjestelmän ja hiilidioksidin vähentämisreittejä 2C-tavoitteen saavuttamiseksi. Harvat tutkimukset olivat tutkineet, miten maailma voisi rajoittaa lämpenemistä 1.5C: hen.
Nyt paperi Luonto Ilmastonmuutos esittelee uuden mallintamisen tulokset käyttämällä kuutta erilaista ”integroitua arviointimallia” (IAM), joiden avulla voidaan rajoittaa 2100: n maailmanlaajuiset lämpötilat alle 1.5C: n.
Tulokset viittaavat siihen, että 1.5C on saavutettavissa, jos globaalit päästöhuiput lähivuosina ja massiiviset hiilidioksidit imetään pois ilmakehästä vuosisadan toisella puoliskolla ehdotetun teknologian avulla, joka tunnetaan nimellä bioenergia ja hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (BECCS).
1.5C-tavoitteen määrittäminen
Yksi haaste, jolla pyritään rajoittamaan lämpenemistä 1.5C: hen ennen esiteollista tasoa, on se, että se oli ei ole määritelty selkeästi Pariisin sopimuksen tekstissä. Esimerkiksi tiedemiehet ovat eri mieltä siitä, mitä ennen esiteollisia lämpötiloja oli miten parhaiten määritellä neSekä mitä tietoja käytetään.
Ei ole myöskään selkeää yksimielisyyttä, jos tavoitteen tulisi olla se, että 1.5: n on saavutettava jopa 2100C: n lämpenemisen todennäköisyys maailmassa tai pyrittävä välttämään lämpötilojen ylittämistä 1.5C: n tavoitteen saavuttamiseksi. Koska epävarmuustekijät ilmaston herkkyydessä Tämä tarkoittaa sitä, että meillä voisi olla mitään 1.5C: n ja 4.5C: n lämpenemisen välillä CO2-päästöjen kaksinkertaistumisen välillä, tutkijat aikovat suunnitella välttääkseen pahimman tapauksen, jossa ilmastoherkkyys päättyy alueen yläpäähän.
2C-tavoitteen kohdalla Pariisin sopimuksen ”selvästi alle” -kieli on tulkittu siten, että varmistetaan, että 33-prosentin todennäköisyys ylittää 2C: n, ja siksi 66%: n mahdollisuus pysyä sen alapuolella. Mutta 1.5C-kohde voidaan tulkita joko pyrkimyksenä 50%: n mahdollisuus pysyä 1.5C: n alapuolella tai 66% -mahdollisuus samanlainen kuin 2C-kohde. Tämä saattaa kuulostaa pieneltä erottelulta, mutta sillä on suuri vaikutus hiilidioksidipäästöjä ja tavoite saavutetaan helposti.
Uudessa paperissaan 23-energian tutkijoiden tiimi valitsee tavoitteen tiukemman tulkinnan tavoitteena 66%: n mahdollisuus välttää enemmän kuin 1.5C-lämpeneminen vuonna 2100. Ne mahdollistavat kuitenkin, että lämpötilat ylittävät 1.5C: n vuosisadan aikana, kunhan ne laskevat alas 1.5C: n alapuolelle vuoteen 2100 mennessä. Tätä kutsutaan "ylitys" -skenaariona.
1.5C on mahdollista vain joillakin tulevilla reiteillä
Jotta arvioidaan elinkelpoisia polkuja lämmittämisen rajoittamiseksi 1.5C: hen, tutkijat käyttävät uutta Yhteiset sosioekonomiset reitit (SSP) kehitettiin valmistelemaan seuraavaa hallitustenvälistä ilmastonmuutospaneelin (IPCC) arviointikertomusta, joka on suoritettava seuraavan vuosikymmenen alussa. Nämä SSP-suunnitelmat, joita Carbon Brief tutkii perusteellisemmin tulevina viikkoina, esittävät viisi mahdollista tulevaa maailmaa, jotka eroavat väestöstä, talouskasvusta, energian kysynnästä, tasa-arvosta ja muista tekijöistä.
Jokaisella maailmalla voi olla useita eri ilmasto-alueita, vaikka joillakin on paljon helpompi aika vähentää päästöjä kuin toiset. 1.5: n yli 2100C: n lämpenemisen välttämiseen liittyvää uutta ilmapiirileikettä kutsutaan edustavaksi konsentraatioreitiksi 1.9 (“RCP1.9”), joka on maailma, jossa kasvihuonekaasujen säteilyaltistus rajoittuu enintään 1.9-watteihin metriä kohden (W / m2) ennen esiteollista tasoa. Tämä on alhaisempi kuin aikaisemmin ilmastomallinnuslaitteiden käyttämät RCP: t, jotka lähtivät 2.6ista 8.5W / m2: iin.
Kuusi IAM: ia löytävät kaikki elinkelpoiset 1.5C-skenaariot SSP1issa, joka on polku, joka keskittyy "osallistavaan ja kestävään kehitykseen". Neljä kuudesta mallista löytää reittejä SSP2issa, joka on keskellä tien skenaariota, jossa trendit noudattavat suurelta osin historiallisia malleja. Mikään malli ei näytä elinkelpoisia 1.5C-reittejä SSP3issa, joka on "alueellisen kilpailun" ja "uudelleensyntyvän nationalismin" maailma, jolla on vähän kansainvälistä yhteistyötä.
Lopuksi vain yhdellä malleista on 1.5C-reitti SSP4issa, joka on "korkean eriarvoisuuden" maailma, kun taas kahdessa mallissa on SSP5: ssa elinkelpoisia reittejä, jotka ovat "nopean talouskasvun" ja "energiaintensiivisten elämäntapojen" maailma.
Päästöt on huipentunut nopeasti
Jos haluat rajoittaa lämpenemisen alle 1.5C: n, kaikki mallit, joita tutkijat tutkivat, edellyttävät, että 2020-päästöt ovat huippuluokkaa ja laskevat sen jälkeen voimakkaasti. 2050in jälkeen maailman on vähennettävä CO2-päästöjä nollaksi ja päästöjen on oltava yhä negatiivisempia 21st-vuosisadan toisella puoliskolla.
Vaikka nämä nopeat alennukset olisivatkin, kaikki tarkastellut skenaariot ylittävät 1.5: ien 2040C: n lämpenemisen vielä ennen 1.3-1.4C: n laskemista 2100: iin ennen teollisuutta. Mallit, joissa on nopeammat vähennykset - yleisesti SSP1: iin liittyvät - ovat alhaisempia lämpötilan ylityksiä kuin ne, joilla on asteittaiset vähennykset.
Alla oleva kuva esittää sekä CO2-päästöt (vasen) että ilmaston lämpeneminen ennen esiteollista (oikea) kaikissa tarkastetuissa 1.5C-malleissa. Linjat värjätään käytetyn SSP: n perusteella.
CO2-päästöt gigatoneissa (Gt) CO2 (vas.) Ja maailmanlaajuinen keskimääräinen pintalämpötila suhteessa esiteollisuuteen (oikea) kaikissa RCP1.9 / 1.5C-skenaarioissa, jotka sisältyvät Rogelj et ai. 2018. Tiedot ovat saatavilla IIASA: n SSP-tietokanta. Kaavio Carbon Briefin avulla Highcharts.
Mallit näyttävät jäljellä olevan 1.5C: n ”hiilidioksidipäästöjä”2018: sta XXMUMX: iin ja 2100: iin X175: iin ja 400: n gigatoniinien välillä (GtCO2). Tämä alue on arvioiden mukaisesti mistä IPCC: n 5th-arviointiraportti.
Laaja valikoima johtuu suurelta osin muiden kuin CO2-kasvihuonekaasujen, kuten metaanin ja typpioksidin, päästöjen eroista, jotka vaihtelevat 2100-mallin välillä kahdesta kolmeen. Joissakin malleissa, joissa ei ole CO2-päästöjä, jäljellä oleva hiilidioksidipäästö on alle nolla, mikä vaatii enemmän CO2-päästöjä ilmakehästä kuin vuosisadan loppuun mennessä. Näissä simuloinneissa 1.5C: n hiilidioksidirahasto on jo käytetty.
Keskeinen arvio malleissa on, että jäljellä oleva 2018-2100-hiilidioksidirahasto on noin 230 GtCO2. Nykyisillä päästöillä tämä mahdollistaisi noin kuusi vuotta, kunnes koko 1.5C-budjetti on käytetty loppuun, ja kaikki mallit ovat nollasta 11-vuoteen.
Fossiilisten polttoaineiden korvaaminen uusiutuvilla energialähteillä
Tutkimuksessa selvitetään eri tapoja, joilla maailmanlaajuiset energiantarpeet voidaan saavuttaa, ja samalla vähentää kasvihuonekaasupäästöjä 1.5C-tavoitteen saavuttamiseksi. Lämmityksen rajoittaminen 1.5C: n alapuolelle edellyttää, että maailma poistuu nopeasti kaikenlaisista fossiilisista polttoaineista - tai ainakin niistä, jotka eivät ole mukana hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS). Samaan aikaan maailman on nopeasti nostettava nollapäästöjä ja negatiivisia hiilidioksidilähteitä, kuten energiaa tuottavia BECCS-tuotteita, jotka poistavat CO2in ilmakehästä.
Alla olevasta kuvasta käy ilmi uusiutuvien energialähteiden (vasen), netto-negatiivisten BECCS (keskusta) ja hiilen käyttö ilman CCS: ää (oikea) kaikissa 1.5C-malleissa. Värit osoittavat, mitkä SSP: t käyttävät mallin simulaatioita.
Kaikkien RCP1.9 / 1.5C-skenaarioiden maailmanlaajuinen primaarienergian käyttö muissa kuin biomassaa käyttävissä uusiutuvissa energialähteissä (vasemmalla), BECCS (keskellä) ja hiili ilman CCS: ää (oikea). Mukautettu kuvasta 2 sisään Rogelj et ai. 2018.
Useimmissa malleissa energian kokonaiskäyttö kasvaa todellisuudessa 2018: n ja 2100: n välillä, välillä -22% ja + 83%, ja 22%: n keskimääräinen kasvu on.
Mallit osoittavat kuitenkin myös, että energiatehokkuus on melko tärkeää lyhyellä aikavälillä - ainakin suurin osa energiasta on peräisin fossiilisista polttoaineista. Tämä on erityisen tärkeää liikenne- ja rakennusalalla, jossa nopea hiilen vähentäminen on vaikeampaa kuin sähköntuotannossa.
Malleissa on arvioitu 60-80% kaikista uusiutuvista energialähteistä maailmanlaajuisesti 2050: n energialla. Joissakin malleissa on myös paljon suurempi rooli ydinvoimalla, vaikka toiset eivät.
1.5C: n lämmittämisen rajoittamiseksi 80 vähentää hiilen käyttöä ilman hiilidioksidipäästöjä noin 2040%, jolloin 2060 poistaa öljyn samoin. Tämä edellyttäisi, että 2060 lopettaa useimmat bensiini- tai dieselmoottorikäyttöiset ajoneuvot, kun sähkö- tai muita vähähiilisiä vaihtoehtoisia polttoaineita käyttävät ajoneuvot muodostavat valtaosan myynnistä hyvin ennen tätä päivää. Tulevaisuuden maakaasun käyttö on malleissa sekavampaa, ja jotkut niistä kasvavat ja joitakin vuosisadan puoliväliin laskee.
Päästöjen on oltava kielteisiä
Negatiiviset päästöt vuosisadan jälkipuoliskolla tarvitaan ylimääräisen CO2in vetämiseksi pois ilmakehästä. Tämä johtuu siitä, että päästöt eivät voi laskea riittävän nopeasti malleissa, jotta vältetään sallitun hiilidioksidipäästöjen ylittäminen, jotta vältetään 1.5C: n lämpeneminen.
Suurin osa malleista päästää noin 50-200% enemmän CO2ia kuin sallittu hiilidioksidirahasto vuosisadan aikana, ennen kuin vedät ylimääräisen CO2in ulos.
Mallit edellyttävät BECCS: n laajaa käyttöönottoa 2030: n ja 2040: n välillä ja lisäävät sitten nopeasti. 2050illa monissa malleissa on BECCS, joka tuottaa enemmän kuin 100 exajoules (EJ), suurin piirtein sama määrä energiaa maailmanlaajuisesti kuin nykyisin hiili. 2100in avulla BECCS tulee olemaan 200EJ: n ympärillä verrattuna kaikkiin muihin kuin biomassan uusiutuviin energialähteisiin.
Alla olevassa kuvassa esitetään CCS: n (sekä BECCS: stä että fossiilisista polttoaineista) sekvensoiman CO2in määrä kaikissa malleissa. Hiilidioksidin talteenottokiskot nousevat 2020in jälkeen ja voivat olla 20 GtCO2 tai korkeammat vuosisadan loppuun mennessä, mikä on noin puolet 2in maailmanlaajuisista CO2018-päästöistä.
Vuotuinen CO2, joka on sidottu hiilidioksidin talteenottoon ja varastointiin gigatoneissa (Gt) CO2 vuoteen ja SSP kaikissa RCP1.9 / 1.5C-skenaarioissa. Mukautettu kuvasta 3 sisään Rogelj et ai. 2018.
Mallit tuottavat arvioita maailmanlaajuisista metsien kattavuuden muutoksista -2%: n ja 26%: n välillä nykypäivän ja 2100: n välillä, ja useimmat mallit osoittavat merkittävää metsän peiton kasvua. Sekä BECCS että metsitys edellyttävät paljon maata. Useimmat mallit osoittavat, että viljelysmaiden maailmanlaajuiset skenaariot ovat laskeneet suunnilleen yhtä paljon kuin tällä hetkellä koko Euroopan unionin maataloudessa käytetty alue.
Useimmat tutkimuksessa käytetyt mallit eivät kuitenkaan sisällä metsittämistä nimenomaisena lieventämisvaihtoehtona, joten metsitys ja muut "Luonnolliset" negatiiviset päästötekniikat voisi tulevaisuudessa olla suurempi rooli. Tuleviin negatiivisiin päästöihin käytettävät erityiset teknologiat voivat olla erilaisia ja hieman vähemmän riippuvaisia BECCS: stä, mutta muut kuin BECCS-lähestymistavat suljetaan suurelta osin malleista kustannusten ja tehokkuuden jäljellä olevien epävarmuustekijöiden vuoksi.
Samoin käytettyjen BECCS-määrien määrä vaihtelee melko vähän eri mallien ja SSP: ien välillä, ja SSP1 vaatii vähiten negatiivisia päästöjä ja SSP5, joka vaatii eniten päästöjä hitaammin ja suuremmalla energiankäytöllä.
Tohtori Joeri Rogelj, paperin johtava tekijä Soveltavien järjestelmien analysointi (IIASA) Itävallassa, kertoo Carbon Brief:
”Tämä osoittaa, että energian kysyntää rajoittava kestävien elämäntapojen painottaminen voi vähentää voimakkaasti BECCS: n riippuvuutta.”
Yksi mielenkiintoinen seuraus 1.5C-tavoitteesta on fossiilisten polttoaineiden vähäinen käyttö yhdistettynä CCS: ään verrattuna verrattuna 2C-skenaarioihin. Tämä johtuu siitä, että fossiiliset polttoaineet, joissa on CCS: ää, aiheuttavat edelleen hiilen louhinnasta tai kaasun käsittelystä aiheutuvia metaanipäästöjä sekä CO2-päästöjä epätäydellisen kaappauksen ja vuotojen vuoksi. Nämä ylimääräiset päästöt voivat muuttua liian tärkeiksi, jotta 1.5C-maailmassa voidaan suurella mittakaavalla.
Paljon vaikeampi päästä 1.5C: hen kuin 2C
Sen lisäksi, että tutkitaan yksityiskohtia siitä, mitä 1.5C: n lämmittämisen rajoittamiseksi tarvittaisiin, paperi vertaa sitä myös olemassa oleviin 2C-skenaarioihin useissa eri luokissa. Alla olevassa kuvassa on esitetty ero 1.5C- ja 2C-skenaarioiden välillä sekä taloudellisissa että CO2-vähennystekniikoissa. Kukin katkoviiva edustaa 100%: n nousua 1.5C-maailmassa verrattuna 2C-maailmaan.
2C-skenaarioiden kustannus- ja CO1.5-vähennysmittausten suhteellinen lisäys verrattuna eri SSP: iden 2C-skenaarioihin. Kukin katkoviiva edustaa 100%: n nousua kustannuksissa tai vähennysmäärässä, jopa 500%: n nousuun. Otettu kuvasta 4 vuonna Rogelj et ai. 2018.
Suurin lisäys on hiilen hintoihin, joiden on oltava 200%: n ja 400: n välillä korkeammat, ja lähiajan kustannuksissa, jotka ovat 200%: iin yli 300%: iin korkeammat. Lyhyen aikavälin kustannusten nousun taustalla on tarvittava tiukempi lähiajan vähennys. Pitkän aikavälin kustannusten odotetaan olevan myös noin 200% korkeammat.
CO2-pelkistysmetriikoita varten 1.5C-maailma vaatii noin kaksi- kolme kertaa suurempia CO2-pienennyksiä rakennuksista ja kuljetuksista kuin 2C-maailmassa. Näiden alojen hiilidioksidipäästöjä on vaikeampaa kuin sähköntuotanto, koska ne sisältävät vähemmän helposti korvattavien fossiilisten polttoaineiden suoran polttamisen.
Vaikea, mutta mahdollista?
Tässä tutkimuksessa esitetyt uudet skenaariot ovat tärkeitä, koska ne osoittavat, että on olemassa mahdollisia polkuja ja teknologisia reittejä, jotka voivat rajoittaa lämpenemisen 1.5: n alle 2100C: n. Kaikkiin malleihin sisältyi kuitenkin 1.5C: n ylittäminen vuosisadan puolivälissä. Useimmat myös luottavat massiivisiin määriin still-todistettu päästöjä myöhemmin vuosisadalla, jotta päästöt voitaisiin vähentää asteittain lähitulevaisuudessa.
As Tohtori Glen Peters, vanhempi tutkija CICEROn kansainvälisen ilmastotutkimuksen keskus Norjassa, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, kertoo Carbon Brief:
”Lämpötilan rajoittaminen 1.5C: hen on lähestymässä mitä malleja voi toimittaa, ja vain tietyt sosioekonomiset, teknologiset ja resurssioletukset ovat mahdollisia 1.5C-reiteille. Se, miten mallitulokset muutetaan elinkelpoiseksi yhteiskunnan muutokseksi, pysyy huoneessa elefantissa. 1.5C-skenaariot edellyttävät radikaalien fossiilisten polttoaineiden käytön vähentämistä, ei-fossiilisten energialähteiden nopeaa kasvua ja hiilidioksidipäästöjä. Jos jokin näistä ydinrakennuspalikoista ei täyty, 1.5C tekee nopeasti mahdottomaksi. "
Huomautus: Tutkimuksen julkaisemisen yhteydessä on vasta päivitetty SSP-päästöt ja skenaariotietokanta, joka sisältää tiedot kaikista SSP-skenaarioista.
Rogelj, J. et ai. (2018) Skenaariot kohti globaalin keskilämpötilan nousun rajoittamista alle 1.5C: n, luonnon ilmastonmuutos,
doi:10.1038/s41558-018-0091-3
Tämä artikkeli on alun perin ilmestynyt Carbon Brief
Author
Zeke Hausfather kattaa ilmastotieteen ja energian tutkimuksen Yhdysvalloissa. Zeke on suorittanut Yale-yliopiston ja Vrije Universiteit Amsterdamin ympäristötieteiden maisteritutkintoja, ja hän suorittaa tohtorin tutkinnon Kalifornian yliopistossa, Berkeleyssä. Hän on viettänyt viimeiset 10-vuotta työskentelemään tietotieteilijänä ja yrittäjänä cleantech-alalla.
Liittyvät kirjat:
at InnerSelf Market ja Amazon
