I 2015 Paris-aftalen på klimaændringer lovede næsten alle lande på Jorden at holde de globale temperaturer "langt under" 2C over førindustrielle niveauer og "fortsætte bestræbelserne på at begrænse temperaturstigningen yderligere til 1.5 ° C".

Men på det tidspunkt havde forskere kun modelleret energisystem og kulstofreducerende veje for at nå 2C-målet. Få undersøgelser havde undersøgt, hvordan verden kunne begrænse opvarmningen til 1.5 ° C.

Nu er et papir inde Nature Climate Change præsenterer resultaterne fra en ny modelleringsøvelse ved hjælp af seks forskellige "integrerede vurderingsmodeller" (IAM'er) for at begrænse de globale temperaturer i 2100 til under 1.5 ° C.

Resultaterne antyder, at 1.5 ° C kan opnås, hvis den globale emission når sit højdepunkt i de næste par år, og massive mængder kulstof suges ud af atmosfæren i anden halvdel af århundredet gennem en foreslået teknologi kendt som bioenergi med opsamling og lagring af kulstof (BECCS).

Definition af 1.5C-målet

En udfordring med målet om at begrænse opvarmningen til 1.5 ° C over førindustrielle niveauer er, at den var ikke klart defineret i teksten til Parisaftalen. For eksempel er forskere uenige om, hvad, præcis, før-industrielle temperaturer var og hvordan man bedst definerer dem, såvel som hvilket datasæt der skal bruges.

Der er heller ikke en klar konsensus, hvis målet skal være at sigte mod at have lige odds for, at verden når 1.5 ° C opvarmning inden 2100, eller forsøger at forsøge at undgå at have temperaturer over 1.5 ° C ved at sigte mod en endnu lavere opvarmning. Fordi usikkerhed i klimafølsomhed betyder, at vi kunne have alt mellem 1.5 ° C og 4.5 ° C opvarmning pr. fordobling af CO2-emissioner, forskere har tendens til at planlægge at undgå det værste tilfælde, hvor klimafølsomheden ender med at være i den højere ende af området.

I tilfælde af 2C-målet er Paris-aftalens sprog "langt under" blevet fortolket som en garanti for, at der ikke er mere end 33% chance for at overstige 2C - og derfor en 66% chance for at forblive under det. Men 1.5C-målet kunne fortolkes som enten sigter mod en 50% chance for at forblive under 1.5 C eller en 66% chance svarende til 2C-målet. Dette lyder måske som en lille skelnen, men det har stor indvirkning på resulterende kulstofbudget og let at nå målet.

I deres nye papir vælger et team på 23 energiforskere en strengere fortolkning af målet og sigter mod en 66% chance for at undgå mere end 1.5 ° C opvarmning i år 2100. De tillader dog, at temperaturerne overstiger 1.5 ° C i løbet af løbet af århundredet, så længe de falder tilbage til under 1.5 ° C inden år 2100. Dette er kendt som et "overskrid" -scenarie.

1.5C kun mulig i nogle fremtidige veje

For at vurdere levedygtige veje for at begrænse opvarmningen til 1.5 ° C bruger forskerne den nye Delt socioøkonomiske stier (SSP'er) udviklet som forberedelse til det næste mellemstatslige panel for klimaændrings (IPCC) vurderingsrapport, der forventes i begyndelsen af ​​næste årti. Disse SSP'er - som Carbon Brief vil udforske mere dybtgående i de kommende uger - præsenterer fem mulige fremtidige verdener, der adskiller sig i befolkning, økonomisk vækst, energibehov, lighed og andre faktorer.

Hver verden kunne have flere forskellige klimaforløb, selvom nogle vil have meget lettere tid til at reducere emissioner end andre. Den nye klimabane forbundet med at undgå mere end 1.5 ° C opvarmning i 2100 kaldes Representative Concentration Pathway 1.9 ("RCP1.9"), som er en verden, hvor strålingskraften fra drivhusgasser er begrænset til ikke mere end 1.9 watt pr. Kvadratmeter (W / m2) over førindustrielle niveauer. Dette er lavere end rækkevidden af ​​RCP'er, der tidligere blev brugt af klimamodellerne, og som gik fra 2.6 op til 8.5 W / m2.

De seks IAM'er finder alle levedygtige 1.5C-scenarier i SSP1, som er en vej, der fokuserer på "inklusiv og bæredygtig udvikling". Fire af de seks modeller finder veje i SSP2, som er en midt i vejscenariet, hvor tendenser stort set følger historiske mønstre. Ingen modeller viser levedygtige 1.5C-stier i SSP3, som er en verden af ​​"regional rivalisering" og "genoplivende nationalisme" med ringe internationalt samarbejde.

Endelig har kun en af ​​modellerne en 1.5C-sti i SSP4, som er en verden med "høj ulighed", mens to modeller har levedygtige stier i SSP5, en verden med "hurtig økonomisk vækst" og "energiintensiv livsstil".

Emissioner skal toppe hurtigt

For at begrænse opvarmningen til under 1.5 ° C kræver alle de modeller, som forskerne undersøgte, at den globale emission toppes inden 2020 og derefter falder kraftigt derefter. Efter 2050 skal verden reducere netto CO2-udledningen til nul, og emissionerne skal være stadig mere negative i anden halvdel af det 21. århundrede.

Selv med disse hurtige reduktioner overskred alle scenarier, der overvejes, 1.5 ° C opvarmning i 2040'erne, før de faldt til omkring 1.3-1.4C over førindustrielle niveauer i 2100. Modeller med hurtigere reduktioner - generelt forbundet med SSP1 - har mindre temperaturoverskridelse end dem med mere gradvise reduktioner.

Figuren nedenfor viser både CO2-emissioner (venstre) og global opvarmning over førindustriel (højre) på tværs af alle de undersøgte 1.5C-modeller. Linjerne er farvet baseret på den anvendte SSP.

CO2-emissioner i gigaton (Gt) CO2 (venstre) og global gennemsnitlig overfladetemperatur i forhold til præindustriel (højre) på tværs af alle RCP1.9 / 1.5C-scenarier inkluderet i Rogelj et al 2018. Data tilgængelige i IIASA SSP-database. Kort af Carbon Kortfattet brug af Highcharts.

Modellerne viser en resterende 1.5C “kulstofbudget”Fra 2018 til 2100 på mellem -175 og 400 gigaton CO2 (GtCO2). Dette interval er i overensstemmelse med skøn fra IPCCs 5. vurderingsrapport.

Det brede sortiment er i vid udstrækning et resultat af forskelle i emissioner af drivhusgasser, der ikke er CO2, såsom metan og dinitrogenoxid, der varierer med en faktor på mellem to og tre på tværs af modellerne inden 2100. Nogle modeller med højere ikke-CO2-emissioner har et resterende kulstofbudget på mindre end nul, der kræver, at mere CO2 fjernes fra atmosfæren end tilsat i slutningen af ​​århundredet. I disse simuleringer er kulstofbudgettet for 1.5C allerede brugt op.

Det centrale skøn på tværs af modellerne er, at det resterende 2018-2100 kulstofbudget er omkring 230 GtCO2. Med den nuværende udledningshastighed vil dette tage cirka seks år, indtil hele 1.5C-budgettet er opbrugt, med en rækkevidde på nul til 11 år på tværs af alle modeller.

Udskiftning af fossile brændstoffer med vedvarende energi

Undersøgelsen undersøger de forskellige måder, hvorpå det globale energibehov kan imødekommes, samtidig med at drivhusgasemissionerne reduceres for at nå 1.5C-målet. Begrænsning af opvarmning til under 1.5 ° C kræver, at verden hurtigt udfaser alle typer fossile brændstoffer - eller i det mindste dem uden ledsagelse kulstoffangst og opbevaring (CCS). På samme tid er verden nødt til hurtigt at øge brugen af ​​nul og netto-negative kulstof energikilder - ting som BECCS, der genererer energi, mens de faktisk fjerner CO2 fra atmosfæren.

Figuren nedenfor viser brugen af ​​vedvarende energi (venstre), netto-negative BECCS (center) og kul uden CCS (højre) på tværs af alle 1.5C-modellerne. Farverne viser, hvilke SSP'er modellens simuleringer bruger.

Global primær energiforbrug i exajoules (EJ) til ikke-biomasse vedvarende energi (venstre), BECCS (center) og kul uden CCS (højre) på tværs af alle RCP1.9 / 1.5C scenarier. Tilpasset fra figur 2 i Rogelj et al 2018.

I de fleste modeller stiger det samlede energiforbrug faktisk mellem 2018 og 2100 med mellem -22% og + 83% med en central stigning på 22%.

Modellerne viser imidlertid også, at energieffektivitet er ret vigtig på kort sigt - i det mindste mens den meste energi kommer fra fossile brændstoffer. Dette er især vigtigt i transport- og byggesektoren, hvor hurtig dekarbonisering er vanskeligere end inden elproduktion.

Modellerne viser anslået 60-80% af al energi, der kommer fra vedvarende energi globalt inden 2050. Nogle modeller viser også en meget større rolle for atomkraft, selvom andre ikke gør det.

For at begrænse opvarmningen til 1.5 ° C falder kulanvendelsen uden kulstofopsamling med omkring 80% inden 2040, hvor olie ligeledes for det meste udfases i 2060. Dette ville kræve, at de fleste benzin- eller dieselbiler udfases inden 2060 med elektrisk eller anden køretøjer med alternativt kulstofbrændstof, der udgør langt størstedelen af ​​salget i god tid inden denne dato. Fremtidig anvendelse af naturgas er mere blandet i modellerne, hvor nogle viser stigninger og nogle falder inden midten af ​​århundredet.

Emissioner skal være negative

Negative emissioner er nødvendige i sidste halvdel af århundredet for at trække den ekstra CO2 ud af atmosfæren. Dette skyldes, at emissionerne ikke kan falde hurtigt nok i modellerne til at undgå at overskride det tilladte kulstofbudget for at undgå 1.5 ° C opvarmning.

De fleste modeller udsender ca. 50-200% mere CO2 end det tilladte kulstofbudget i løbet af århundredet, inden de trækker den ekstra CO2 ud igen.

Modellerne antager udbredt anvendelse af BECCS startende mellem 2030 og 2040 og derefter hurtigt skaleres op. I 2050 har mange modeller BECCS produceret mere end 100 exajoules (EJ), omtrent den samme mængde energi globalt som kul leverer i dag. I 2100 vil BECCS være omkring 200EJ sammenlignet med 300EJ for al vedvarende energi, der ikke er biomasse.

Figuren nedenfor viser mængden af ​​CO2, der er bundet af CCS (både fra BECCS og fossile brændstoffer) på tværs af alle modeller. Kulstofopsamling ramper op efter 2020 og kan være 20 GtCO2 eller højere i slutningen af ​​århundredet, hvilket er omkring halvdelen af ​​den globale CO2-udledning i 2018.

Årligt CO2 bundet af CO2-opsamling og lagring i gigaton (Gt) CO1.9 efter år og SSP på tværs af alle RCP1.5 / 3C-scenarier. Tilpasset fra figur XNUMX i Rogelj et al 2018.

Modellerne producerer skøn over globale skovdækningsændringer mellem -2% og 26% mellem i dag og 2100, hvor de fleste modeller viser betydelige stigninger i skovdækningen. Både BECCS og skovrejsning kræver meget jord. De fleste modeller viser et fald i globale afgrødescenarier, der stort set svarer til det område, der i øjeblikket anvendes til landbrug i hele EU.

Imidlertid inkluderer de fleste af de modeller, der blev brugt i undersøgelsen, ikke skovrejsning som en eksplicit afbødningsmulighed, så skovrejsning og andet "Naturlige" negative emissionsteknologier potentielt kunne spille en større rolle i fremtiden. De specifikke teknologier, der anvendes til fremtidige negative emissioner, kan være forskellige og noget mindre afhængige af BECCS, men ikke-BECCS-tilgange er i vid udstrækning udelukket fra modellerne på grund af resterende usikkerhed om omkostninger og effektivitet i skala.

Tilsvarende varierer mængden af ​​anvendt BECCS ret meget mellem modeller og på tværs af SSP'er, hvor SSP1 kræver mindst negative emissioner, og SSP5 kræver mest på grund af dens langsommere emissionsreduktioner og højere samlede energiforbrug.

Dr. Joeri Rogelj, papirets hovedforfatter fra International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) i Østrig fortæller Carbon Brief:

"Dette indikerer, at et fokus på bæredygtig livsstil, der begrænser energibehovet, kan reducere afhængigheden af ​​BECCS kraftigt."

En interessant konsekvens af 1.5C-målet er en reduceret brug af fossile brændstoffer kombineret med CCS sammenlignet med hvad der findes i 2C-scenarier. Dette skyldes, at fossile brændstoffer med CCS stadig resulterer i metanemissioner fra kulminedrift eller gashåndtering samt CO2-emissioner på grund af ufuldkommen opsamling og lækage. Disse ekstra emissioner kan blive for vigtige til at tillade det i stor skala i en 1.5C-verden.

Meget sværere at nå 1.5C end 2C

Ud over at udforske detaljerne i, hvad der skal til for at begrænse opvarmningen til 1.5 ° C, sammenligner papiret det også med eksisterende 2C-scenarier på tværs af en række forskellige kategorier. Figuren nedenfor viser forskellen mellem 1.5C- og 2C-scenarier på tværs af både økonomiske og CO2-reduktionsmålinger. Hver stiplet linje repræsenterer en 100% stigning i omkostninger eller indsats i en 1.5C-verden sammenlignet med en 2C-verden.

Relative stigninger i omkostnings- og CO2-reduktionsmålinger for 1.5C-scenarier sammenlignet med 2C-scenarier for forskellige SSP'er. Hver stiplet linje repræsenterer en stigning på 100% i omkostninger eller reduktionsbeløb, op til en stigning på 500%. Hentet fra figur 4 i Rogelj et al 2018.

De største stigninger er i kulstofpriserne, som skal være mellem 200% og 400% højere, og i kortvarige omkostninger, som er 200% til over 300% højere. Disse stigninger i kortsigtede omkostninger er drevet af de mere alvorlige kortvarige emissionsreduktioner, der er nødvendige. Langsigtede omkostninger forventes også at være omkring 200% højere.

For CO2-reduktionsmålinger kræver en 1.5C-verden cirka to til tre gange større reduktioner i CO2 fra bygninger og transport end i en 2C-verden. Disse sektorer er sværere at dekarbonisere end elproduktion, da de involverer direkte forbrænding af fossile brændstoffer, der mindre let kan udskiftes.

Vanskeligt, men muligt?

De nye scenarier i denne undersøgelse er vigtige, fordi de viser, at der er mulige baner og teknologiske veje, der kan begrænse opvarmningen til under 1.5 ° C i 2100. Imidlertid overskred alle modellerne 1.5 ° C opvarmning i midten af ​​århundredet. De fleste er også afhængige af store mængder stadig ubevist negative emissioner senere på århundredet for at muliggøre en mere gennemførlig gradvis reduktion af emissioner på kort sigt.

As Dr. Glen Peters, en seniorforsker på CICERO Center for International Klimaforskning i Norge, der ikke var involveret i undersøgelsen, fortæller Carbon Brief:

”At begrænse temperaturen til 1.5 ° C er ved at komme tæt på, hvad modellerne kan levere, med kun visse socioøkonomiske, teknologiske og ressourceforudsætninger, der er tilgængelige for 1.5C-stier. Hvordan man transformerer modelresultaterne til en levedygtig samfundstransformation forbliver elefanten i rummet. 1.5C-scenarierne kræver radikale reduktioner i uformindsket brug af fossile brændstoffer, hurtig udvidelse af ikke-fossile energikilder og fjernelse af kuldioxid på planetarisk skala. Manglende opfyldelse af nogen af ​​disse kernebyggesten gør 1.5C hurtigt umulig. ”

Bemærk: Ledsagende offentliggørelsen af ​​undersøgelsen er en nyligt opdateret SSP-emissioner og scenariedatabase, som inkluderer data for alle SSP-scenarier.

Rogelj, J. et al. (2018) Scenarier mod begrænsning af den globale gennemsnitstemperaturforøgelse under 1.5 ° C, Nature Climate Change,

doi:10.1038/s41558-018-0091-3

Denne artikel blev oprindeligt vist på Carbon Brief

Om forfatteren

Zeke Hausfather dækker forskning inden for klimavidenskab og energi med et amerikansk fokus. Zeke har en kandidatgrad i miljøvidenskab fra Yale University og Vrije Universiteit Amsterdam og afslutter en ph.d. i klimavidenskab ved University of California, Berkeley. Han har brugt de sidste 10 år på at arbejde som dataforsker og iværksætter inden for cleantech-sektoren.

Relaterede Bøger:

at InnerSelf Market og Amazon