Nya scenarier visar hur världen kan begränsa uppvärmning till 1.5C i 2100

Nya scenarier visar hur världen kan begränsa uppvärmning till 1.5C i 2100

I 2015 Parisavtalet När det gäller klimatförändringar lovade nästan alla länder på jorden att hålla globala temperaturer "långt under" 2C över preindustriella nivåer och att "driva ansträngningar för att begränsa temperaturhöjningen ytterligare till 1.5C".

Men vid den tidpunkten hade forskarna bara modellerat energisystem och koldioxidbekämpningsvägar för att uppnå 2C-målet. Få studier hade undersökt hur världen skulle kunna begränsa uppvärmning till 1.5C.

Nu ett papper in Natur klimatförändringar presenterar resultaten från en ny modelleringsövning med sex olika "integrerade bedömningsmodeller" (IAM) för att begränsa globala temperaturer i 2100 till under 1.5C.

Resultaten tyder på att 1.5C kan uppnås om globala utsläpp toppar de närmaste åren och massiva mängder kol sugs ut ur atmosfären under andra hälften av seklet genom en föreslagen teknik som kallas bioenergi med kolavskiljning och lagring (BECCS).

Definiera 1.5C-målet

En utmaning med målet att begränsa uppvärmning till 1.5C över preindustriella nivåer är att det var inte klart definierad i Parisavtalet. Till exempel är forskare oense om vad exakt var före industriella temperaturer och hur bäst att definiera dem, såväl som vilken dataset att använda.

Det finns inte heller en klar överenskommelse om målet ska vara att sträva efter att ha jämna odds i världen som når 1.5C-uppvärmning av 2100, eller försök att undvika att temperaturer överstiger 1.5C genom att sikta på en ännu lägre uppvärmning. Därför att osäkerheter i klimatkänsligheten menar att vi kan ha något mellan 1.5C och 4.5C värme per fördubbling av CO2-utsläpp, forskare tenderar att planera för att undvika det värsta fallet där klimatkänsligheten slutar ligga i den högre delen av intervallet.

När det gäller 2C-målet har Parisavtalets "långt under" språk tolkats så att det inte finns mer än en 33-risk att överträffa 2C - och därmed en 66% chans att stanna under den. Men 1.5C-målet kan tolkas som antingen syftar till en 50% chans att stanna under 1.5C, eller en 66% chans som liknar 2C-målet. Det kan låta som en liten skillnad, men det har stor inverkan på resulterande kol budget och lätt att möta målet.

I sitt nya papper väljer ett team av 23 energiforskare den strängare tolkningen av målet, vilket syftar till en 66% chans att undvika mer än 1.5C-uppvärmning under år 2100. De tillåter dock att temperaturer överstiger 1.5C under århundradet så länge de faller tillbaka till under 1.5C före år 2100. Detta är känt som ett "överskridande" scenario.

1.5C är endast möjlig i vissa framtida vägar

För att bedöma genomförbara vägar för att begränsa uppvärmning till 1.5C använder forskarna det nya Delade socioekonomiska banor (SSP) som utvecklades för att förbereda nästa rapport om klimatförändring (IPCC), som kommer att ske tidigt nästa decennium. Dessa SSPs - vilken Carbon Brief kommer att utforska mer djupt under de kommande veckorna - presentera fem möjliga framtida världar som skiljer sig åt i befolkningen, ekonomisk tillväxt, energibehov, jämställdhet och andra faktorer.

Varje värld kan ha flera olika klimatbanor, men vissa kommer att ha en mycket enklare tid att minska utsläppen än andra. Den nya klimatbanan i samband med att man undviker mer än 1.5C-uppvärmning i 2100 kallas representativ koncentrationsväg 1.9 ("RCP1.9"), som är en värld där strålningsförstärkningen från växthusgaser är begränsad till högst 1.9-watt per kvadratmeter (W / m2) över preindustriella nivåer. Detta är lägre än RCP-intervallet som tidigare användes av klimatmodeller, som gick från 2.6 upp till 8.5W / m2.

De sex IAM: erna hittar alla användbara 1.5C-scenarier i SSP1, vilket är en väg som fokuserar på "inkluderande och hållbar utveckling". Fyra av de sex modellerna hittar vägar i SSP2, som är en mitt i vägen scenariot där trender i stor utsträckning följer historiska mönster. Inga modeller visar livskraftiga 1.5C-banor i SSP3, som är en värld av "regional rivalitet" och "återuppbyggd nationalism" med lite internationellt samarbete.

Slutligen har endast en av modellerna en 1.5C-väg i SSP4, som är en värld av "hög ojämlikhet", medan två modeller har livskraftiga vägar i SSP5, en värld av "snabb ekonomisk tillväxt" och "energiintensiv livsstil".

Utsläppen måste toppas snabbt

För att begränsa uppvärmningen till under 1.5C, alla modeller som forskarna undersökte kräver att de globala utsläppen spetsar över 2020 och faller nedfallet därefter. Efter 2050 måste världen minska netto CO2-utsläpp till noll och utsläppen måste bli allt mindre negativa under andra hälften av det 21-talet.

Även med dessa snabba minskningar överväger alla scenarier fortfarande att överträffa 1.5C-uppvärmning i 2040, innan de sänks till 1.3-1.4C över pre-industriella nivåer av 2100. Modeller med snabbare reduktioner - vanligtvis förknippade med SSP1 - har mindre temperatur överskridande än de med mer gradvisa minskningar.

Figuren nedan visar både CO2-utsläpp (vänster) och global uppvärmning över preindustriell (höger) över alla undersökta 1.5C-modeller. Linjerna är färgade baserat på SSP som används.

CO2-utsläpp i gigatoner (Gt) CO2 (vänster) och global genomsnittlig yttemperatur i förhållande till preindustrial (höger) över alla RCP1.9 / 1.5C scenarier som ingår i Rogelj et al. 2018. Data tillgängliga i IIASA SSP-databasen. Diagram med Carbon Brief med Highcharts.

Modellerna visar en återstående 1.5C "kol budget"Från 2018 till 2100 av mellan -175 och 400 gigatonerna av CO2 (GtCO2). Detta intervall är överensstämmer med uppskattningar från IPCC: s 5-bedömningsrapport.

Det stora utbudet är till stor del ett resultat av skillnader i utsläpp av växthusgaser som inte är CO2, såsom metan och kväveoxid, som varierar med en faktor mellan två och tre över modellerna av 2100. Vissa modeller med högre CO2-utsläpp har en återstående kolbudget på mindre än noll, vilket kräver att CO2 tas bort från atmosfären än i slutet av seklet. I dessa simuleringar har kolbudgeten för 1.5C redan använts.

Den centrala uppskattningen över modellerna är att den återstående 2018-2100-koldbudgeten ligger runt 230 GtCO2. Med nuvarande utsläppsränta skulle detta tillåta ungefär sex år tills hela 1.5C-budgeten är uttömd, med en rad noll till 11 år över alla modeller.

Byte av fossila bränslen med förnybara energikällor

Studien undersöker de olika sätt som globala energibehov kan tillgodoses, samtidigt som utsläppen av växthusgaser minskas för att uppfylla 1.5C-målet. Att begränsa uppvärmningen till under 1.5C kräver att världen snabbt avvecklar alla typer av fossila bränslen - eller åtminstone de som inte åtföljer avskiljning och lagring av koldioxid (CCS). Samtidigt behöver världen snabbt utnyttja noll- och netto-negativa koldioxidkällor - saker som BECCS som genererar energi samtidigt som CO2 verkligen tas bort från atmosfären.

Figuren nedan visar användningen av förnybara energikällor (vänster), netto-negativa BECCS (center) och kol utan CCS (höger) över alla 1.5C-modeller. Färgerna visar vilka SSP-modeller som simuleringsmodellerna använder.

Nya scenarier visar hur världen kan begränsa uppvärmning till 1.5C i 2100

Global primärenergianvändning i exajoules (EJ) för icke-biomassa förnybara energikällor (vänster), BECCS (center) och kol utan CCS (höger) över alla RCP1.9 / 1.5C scenarier. Anpassad från Figur 2 i Rogelj et al. 2018.

I de flesta modeller ökar den totala energianvändningen mellan 2018 och 2100, mellan -22% och + 83%, med en central ökning av 22%.

Modellerna visar emellertid också att energieffektivitet är ganska viktigt på kort sikt - åtminstone medan den mesta energin kommer från fossila bränslen. Detta är särskilt viktigt inom transport- och byggsektorerna, där snabb avkolning är svårare än vid kraftproduktion.

Modellerna visar en beräknad 60-80% av all energi som kommer från förnybara energikällor globalt av 2050. Vissa modeller visar också en mycket större roll för kärnkraft, även om andra inte gör det.

För att begränsa uppvärmningen till 1.5C minskar kolanvändningen utan koldioxidinfångning med 80% av 2040, med olja som i synnerhet fasas ut av 2060. Detta skulle kräva att de flesta bensin- eller dieselfordon fasas ut av 2060, med elektriska eller andra alternativa bränslefordon med låga koldioxidutsläpp som utgör den stora delen av försäljningen långt före det datumet. Framtida naturgasanvändning är mer blandad i modellerna, med en del som ökar och vissa minskar i mitten av århundradet.

Utsläppen måste gå negativa

Negativa utsläpp behövs under senare hälften av seklet för att dra extra CO2 ur atmosfären. Detta beror på att utsläppen inte kan gå tillräckligt fort i modellerna för att undvika att överskrida den tillåtna kolbudgeten för att undvika 1.5C-uppvärmning.

De flesta modellerna avger ungefär 50-200% mer CO2 än den tillåtna kolbudgeten under sekelskiftet, innan de extra CO2 backas ut.

Modellerna antar omfattande antagande av BECCS som börjar mellan 2030 och 2040 och sedan snabbt skalas upp. Av 2050 har många modeller BECCS som producerar mer än 100 exajoules (EJ), ungefär samma mängd energi globalt som kol ger idag. Vid 2100 kommer BECCS att ligga runt 200EJ jämfört med 300EJ för all icke-biomassa förnybar energi.

Figuren nedan visar mängden CO2 sekvestrerad av CCS (både från BECCS och fossila bränslen) över alla modeller. Kolavskiljning ramper upp efter 2020 och kan vara 20 GtCO2 eller högre i slutet av seklet, vilket är ungefär hälften av de globala CO2-utsläppen i 2018.

Nya scenarier visar hur världen kan begränsa uppvärmning till 1.5C i 2100

Årlig CO2 sekvestrerad genom kolavskiljning och lagring i gigatoner (Gt) CO2 efter år och SSP över alla RCP1.9 / 1.5C scenarier. Anpassad från Figur 3 i Rogelj et al. 2018.

Modellerna producerar uppskattningar av globala skogsövergångsförändringar mellan -2% och 26% mellan idag och 2100, med de flesta modeller som visar betydande ökning av skogsöverdraget. Både BECCS och beskogning kräver mycket mark. De flesta modeller visar en nedgång i globala odlingslandsscenarier som är ungefär lika med det område som för närvarande används för jordbruket i hela Europeiska unionen.

Men de flesta modeller som används i studien inkluderar inte skogsplantering som ett uttryckligt avhjälpande alternativ, så skogsplantering och andra "Naturliga" negativa utsläppstekniker skulle kunna spela en större roll i framtiden. Den specifika tekniken som används för framtida negativa utsläpp kan vara annorlunda och något mindre beroende av BECCS, men icke-BECCS-tillvägagångssätt är i stor utsträckning undantaget från modellerna på grund av kvarstående osäkerheter i kostnad och effektivitet i skala.

På samma sätt skiljer sig den mängd BECCS som används ganska mycket mellan modeller och över SSP: er, med SSP1 som kräver de minst negativa utsläppen och SSP5 som kräver det mest på grund av dess långsammare utsläppsminskningar och högre övergripande energianvändning.

Dr Joeri Rogelj, papperets ledande författare från International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) i Österrike, säger Carbon Brief:

"Detta tyder på att fokus på hållbara livsstilar som begränsar energibehovet kan starkt minska tilliten till BECCS."

En intressant konsekvens av 1.5C-målet är en minskad användning av fossila bränslen i kombination med CCS, jämfört med vad som finns i 2C-scenarier. Detta beror på att fossila bränslen med CCS fortfarande resulterar i metanutsläpp från kolbrytning eller gashantering, liksom CO2-utsläpp på grund av ofullständig fångst och läckage. Dessa extra utsläpp kan bli alltför viktiga för att tillåta i stor skala i en 1.5C-värld.

Mycket svårare att nå 1.5C än 2C

Förutom att utforska detaljerna om vad det skulle ta för att begränsa uppvärmningen till 1.5C, jämför det också papperet med befintliga 2C-scenarier över ett antal olika kategorier. Figuren nedan visar skillnaden mellan 1.5C och 2C scenarier över både ekonomiska och CO2 reduktionsmetoder. Varje streckad linje representerar en ökning av 100% i kostnad eller ansträngning i en 1.5C-värld jämfört med en 2C-värld.

Nya scenarier visar hur världen kan begränsa uppvärmning till 1.5C i 2100

Relativa ökning av kostnads- och CO2-reduktionsmått för 1.5C-scenarier jämfört med 2C-scenarier för olika SSP. Varje streckad linje representerar en ökning av 100% i kostnad eller minskningsbelopp, upp till en ökning av 500%. Hämtad från figur 4 i Rogelj et al. 2018.

De största ökningarna är i kolpriser, vilket måste vara mellan 200% och 400% högre, och på kort sikt, som är 200% till över 300% högre. Dessa ökningar av kortsiktiga kostnader drivs av de mer allvarliga kortfristiga utsläppsminskningar som behövs. Långsiktiga kostnader förväntas också vara omkring 200% högre.

För CO2-reduktionsmätningar kräver en 1.5C-värld ungefar två till tre gånger större minskningar av CO2 från byggnader och transporter än i en 2C-värld. Dessa sektorer är svårare att koldisera än kraftproduktion eftersom de innebär en direkt förbränning av fossila bränslen som är mindre lätt att byta ut.

Svårt men möjligt?

De nya scenarierna i denna studie är viktiga eftersom de visar att det finns möjliga banor och tekniska vägar som kan begränsa uppvärmning till under 1.5C i 2100. Men alla modeller inkluderade överskridande 1.5C av uppvärmning i mitten av seklet. De flesta är också beroende av massiva mängder av fortfarande-obevisat negativa utsläpp senare i seklet för att möjliggöra en mer genomförbar gradvis minskning av utsläppen på kort sikt.

As Dr Glen Peters, en seniorforskare vid CICERO Centrum för internationell klimatforskning i Norge som inte var inblandad i studien, berättar Carbon Brief:

"Begränsningstemperaturen till 1.5C blir nära vad som kan levereras med endast vissa socioekonomiska, tekniska och resursantaganden som kan användas för 1.5C-banor. Hur man förvandlar modellresultaten till ett livskraftigt samhällsförvandling förblir elefanten i rummet. 1.5C-scenarierna kräver radikala minskningar av obehandlat användning av fossila bränslen, snabb expansion av icke fossila energikällor och koldioxidavlägsnande i planetskalan. Att misslyckas med att träffa några av dessa kärnbyggnader gör 1.5C snabbt omöjligt. "

Notera: Medföljande publicering av studien är en nyligen uppdaterad SSP-utsläpp och scenariot databas, som innehåller data för alla SSP-scenarier.

Rogelj, J. et al. (2018) Scenarier mot begränsande global genomsnittstemperatur ökar under 1.5C, Naturklimatförändring,

doi:10.1038/s41558-018-0091-3

Denna artikel publicerades ursprungligen på Carbon Brief

Om författaren

Zeke Hausfather täcker forskning inom klimatvetenskap och energi med ett amerikanskt fokus. Zeke har magisterexamen i miljövetenskap från Yale University och Vrije Universiteit Amsterdam och fullgör doktorsexamen i klimatvetenskap vid University of California, Berkeley. Han har tillbringat de senaste 10-åren som datavetenskapare och entreprenör inom cleantech-sektorn.

Relaterade böcker:

{amazonWS: searchindex = Böcker; nyckelord = klimatlösningar; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}