詹森教授劳是知识集成和缓解建议主管英国气象局和政府资助的首席科学家避免2研究项目,提供公正的途径的可行性的建议旨在避免气候变化“危险”。
经常有人问我一个问题,注意力集中在去年12月CoP21的后果,是否变暖限制在2摄氏度高于工业化前的水平,几乎是可行的吗?
当我们考虑的可行性将全球平均变暖限制在2摄氏度以下,必须占几个方面。
首先是物理气候对可行性的贡献。这个决定,例如,多少变暖发生对于一个给定的二氧化碳量排放,和温度变化的速度如果排放减少或增加。为解决这一问题的一部分,我们可以利用地球系统模型。这些包含我们的理解大规模物理气候系统是如何工作的。
第二个方面的可行性与技术和经济使减排的成就感。将技术可在一个足够大的规模,以满足能源需求而生产降低温室气体的排放?必威体育在线注册这种技术会便宜吗?不像我们的地球系统模型,我们不能依赖于物理定律。但我们可以代表我们目前的理解能源系统和经济方面的运作方式,包括对技术发展的速度有多快。必威体育在线注册这发生在能源系统必威体育在线注册综合评估模型(艾玛)。
第三个方面的可行性问题的政治选择和社会障碍的作用。其中一些可以选择的实验设计应用于气候的计算机模型,经济和能源系统,如设置排放峰值的时候给定水平或化石燃料排放的方法。必威体育在线注册
显然,也有可行性的不同方面之间的联系,如气候和技术可行性之间或之间的政治和经济可行性,有时包含在未来的调查,至少在某种程度上。
一个大的许多研究,使用一系列不同的艾玛,发现给至少一个成本有效的途径50%或66%变暖限制在2摄氏度以下的机会高于工业化前的水平。本文重点是这些场景的一个特定的功能的未来能源使用和碳排放,有依赖技术,结合了生物燃料和碳捕获和储存(称为BECCS)。必威体育在线注册它提供了能量,而且还去除必威体育在线注册了大气中的碳首先锁定在植物,然后捕获和储存在合适的长期储存宿主,如废弃的石油或天然气井。
我们需要回答一些关键问题。首先,需要BECCS多少?第二,所需的BECCS可行而不会导致不可接受的副作用?第三,如果BECCS不能提供所需的数量,这是什么意思对未来气候和限制全球变暖的能力?
BECCS需要多少钱?
的一个关键的结果联合国政府间气候变化专门委员会5th评估是突出几乎线性累积碳排放之间的关系(或全球碳预算)和全球平均变暖的峰值水平。使用BECCS允许我们超过累计排放预算,否则对应于一个给定水平的峰值变暖。我们可以认为这是与我们的大气碳预算和负债支付回来后通过增强去除二氧化碳。
的一部分联合国政府间气候变化专门委员会5th评估从艾玛,排放的数据库场景建立的不同的世界各地的研究人员是组装和可用研究社区。这些模拟提供一个视图的特性不同的排放途径。
这些场景,大约500非常适合看在满21岁圣世纪占多个气体。2100年约200限制平均变暖控制在2摄氏度以内。我们看了这个实验设置和估计的碳的数量被BECCS这些实验在21圣世纪。
下图显示了一个累积分布函数对不同21圣世纪去除大量完整的场景设置,这些场景限制全球变暖控制在2°C高于工业化前的水平。
关注2 c子集的场景,GtC除碳的平均数量约为170 (1 gt = 1数千= 10亿吨)或630 GtCO2,和90年thGtC百分位的分布是320或1200 GtCO2。
这个背景下,政府间气候变化专门委员会第五次评估估计二氧化碳的排放量从2011年工业化前的时间为GtC约511或1900 GtCO2。所以在更极端的BECCS场景中,有一个需求采取从大气中从现在到2100年总数的三分之二左右碳释放多达2011。
在许多情况下,在模拟,为每年的二氧化碳去除变得比从其他来源人为排放的二氧化碳,这样净负排放。通常这些场景有大量BECCS。
尽管在少数,有场景数据库中,可以限制变暖没有任何BECCS低于2摄氏度的水平。然而,许多这些倾向于峰值全球排放的非常早,在今天之前。这不是某种类型的气候科学家修正主义,它反映了许多的实验设计一些年前,迫切需要更多的场景,反映出最近的排放和能源结构的变化在现实世界中。必威体育在线注册
BECCS可行的数量吗?
BECCS是一个新兴技术,但有几个估计的文学能力BECCS在未来几十年。有限制的生物燃料和从他们中提取能量的效率;必威体育在线注册这包括不确定性的土地和水资源可用性和作物产量。有不确定性速率碳捕获和储存(CCS)植物可以部署,处罚对电力生产的能量包含CCS、二氧化碳和泄漏率的存储空间。必威体育在线注册
工作的AVOID2计划由Nem沃恩和克莱尔·高夫搜索文献,发现许多艾玛设置一个最大限度地从生物质能源(例如每年200 EJ),而其他人把更详细的土地利用建模。必威体育在线注册许多我场景假设BECCS利用专用雨养生物能源作物对盈余农业用地,假设中产量和作物的使用和废物残留。必威体育在线注册这种寻求规避问题的竞争与粮食生产和其他土地用途,但强烈依赖于底层社会经济假设。在未来的工作中,还有一个需要清晰的潜在用途和常年年度相比,生物燃料作物的相对优点。
全球负排放潜力估计介于0和10 GtCO2每年在2050年和2100年每年0到20 GtCO2。如果BECCS开始于2020年,最大的价值相当于大约900 GtCO2 GtC(245)被2100。作者得出结论,较低的金额可以从薄弱或没有气候政策的结果,缺乏社交能力,和/或失败BECCS系统交付净负排放。
为了超越当前的文学,研究人员组织了一个专家抽取研究详细了解大规模部署的一些障碍。的工作强调了规模BECCS被认为是部署在很多情况下是非常雄心勃勃的。假设代表一个更温和的实现BECCS可能更现实的,因此,更好的代表BECCS可行的缓解气候变化的选择。BECCS的时间表被认为是部署在非常大的尺度上也同样乐观的模型。假设部署的速度,应该是基于有先例的技术吸收速度,取决于存储可以被识别和利用的速度和在基础设施、治理和政策框架可以到位。此外,它将影响部署的成本可能会影响社会认可和社会的反应。
嵌入全球净负排放数据是一种丰富和多样的空间和区域异质性,这代表不同层次之间和内部模型,并应用在许多假设,包括存储可用性、作物产量、政治和社会环境,政策框架必须全局和局部地工作。未来的地方和区域气候变化的影响可能是重大的,影响BECCS链的许多元素,包括生物质能的生产和社会可接受性。系统的复杂性参与BECCS方法不应低估,是跨组件系统特征和技术之间的集成,不同参与者之间的网络和供应链。
仍有差距模型或理论视角和现实世界的经验构建和演示BECCS过程作为一个整体,和整个供应链。尽管BECCS未来场景的严重依赖,技术只是进入示范阶段。有一个大型示范项目在迪凯特,美国伊利诺斯州和其他15中试规模全球BECCS植物。
AVOID2小说的作品,由安迪•威尔特郡在行星看起来进一步限制生物燃料方面使用新的地球系统模型试验。实验使用知名HadGEM2ES模型,它能代表区域气候变化和区域植被的变化,以及局部地表反应之间的反馈和当地的和大规模的气候。
第一个关键发现是,土地利用碳排放嵌入BECCS场景可以大,可能会抵消一些潜在的好处,特别是在第一年。这些需要包含在排放途径。看着几个场景工作得出结论,总负排放BECCS gtc不太可能超过640 (2346 GtCO2)在21世纪。然而,当土地利用变化包括净最大贡献是大大减少实验GtC - 130 (476 GtCO2)。最高的总排放量来自一个场景假设生物能源作物的快速扩张从2020年热带高效覆盖18%的土地表面(不包括格陵兰和南极)在2100年。必威体育在线注册最高的净排放来自一个场景假设可用废弃的农业土地投入生产,达到最高的5% 2100年土地覆盖。在考虑的场景,区域气候变化对农作物产量的影响包括气候变化和生物燃料产量增加,但重要的地区差别。
没有限制的CCS,很大限制BECCS避免研究中发现了大量的土地分配给生物能源作物和部署。必威体育在线注册争夺的土地用于粮食生产是一个关键的不确定性。其他主要限制的数量BECCS实现收获和固碳效率。进一步研究的关键发现是,其他生物物理效应可能是非常重要的,如当地地表反照率的变化和反射回太空的太阳光量随着土地使用的变化。在本地,这可以增加或抵消的冷却潜力BECCS和这种影响往往是不包括在考虑生物燃料。
我们只是开始量化这些影响在BECCS和尽职调查的背景下更好地理解能力和副作用有待完成。而这个地球系统模型研究是一个令人兴奋的贡献我们必须记住,它只使用一个模型,有很多假设,例如通过关注年度生物燃料作物。它没有提供一个健壮的上限BECCS但它添加一个证据表明一些大量使用的场景可能不那么容易实现,依靠这个限制全球变暖控制在2°C是一个显而易见的风险。
的结果将是什么没有访问BECCS ?
我们可以首先考虑这个问题的背景下会发生什么在地球系统模型和艾玛的世界。首先,假设场景中碳目前被BECCS而是释放到大气中。这相当于从BECCS假设能源需求是由碳中性的来源,如可再生能源供应或化必威体育在线注册石燃料与完美的CCS。
粗略估计量的额外的变暖可以通过发布的估计累积碳排放之间的关系从IPCC评估和峰值变暖,称为瞬时气候应对累积碳排放(TCRE)。这是变暖/ GtC,射程5评估报告的GtC每1000人0.8到2.5摄氏度。结合50th和90年th百分位数的BECCS要求在2摄氏度的情况下基于IPCC数据库显示额外的变暖的0.13到0.8摄氏度。然而,如果BECCS相反取代化石燃料能源没有CCS,然后额外的变暖可能远远大于这些。必威体育在线注册这是一个非常简单的估计和不占更复杂的反馈,如任何表面反照率的变化是土地利用发生转向种植生物燃料。
另一种方式来解决的问题理解的后果没有BECCS说“远低于2摄氏度”变暖限制仍然是必需的,并问没有BECCS是可行的实现它。
项目已经研究了这个问题,包括欧盟安培和AVOID2政府间气候变化专门委员会5中,它被认为是th评估使用特定的实验技术并不可用。缺乏BECCS并不能阻止的艾玛变暖限制在2摄氏度以下50%或更高的机会,但它往往会把减排成本,与其他措施是必要的,这通常表现为更高的化石燃料的脱碳率。这显然也带有风险是否其他发电或减少需求技术确实能够从没有足够的BECCS收拾残局。它还提高了需要考虑的其他机制与BECCS人为移除大气中的二氧化碳。
因此,造型的证据表明,它是不可能变暖限制在2摄氏度以下没有BECCS但它再次说明实现的挑战的规模限制的变暖“远低于2摄氏度”。没有提早行动减少温室气体排放,现有证据表明,世界将变得越来越依赖人造二氧化碳的存在如BECCS去除方法。
当然,这些估计是理想世界的模型。在现实世界中会发生什么如果BECCS不能大规模部署吗?
答案是我们还不知道。世界可以选择放松2 c限制给更大的碳预算,或社会可能会上升到超过过去的挑战的低碳技术推广。
另外,答案可能坐的极限情况上面提到的思想实验。我们从现有证据可以满怀信心地说,是可以降低超过潜在危险的风险水平的未来气候变化如果大规模减排发生宜早不宜迟。这样做可以减少依赖的风险BECCS或其他技术可用在非常大。此外,它是至关重要的,也请记住,影响社会的一系列气候影响和极端天气不是消除即使在最雄心勃勃的减排场景和仍然是一个需要更好地理解如何管理这些持续的风险在地方和地区尺度上与缓解气候变化的技术获得更好的理解,包括BECCS。