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Ratcliffe-On-Soar燃煤电站
萨雅河畔拉特克利夫燃煤发电站。 来源:eye35。图片/ Alamy Stock Photo。
客人的帖子
2021年6月28日8:00

客源:万一负排放失效,排放量应该以“两倍的速度”下降

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06.28.21
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28.06.2021 |上午8:00
客人帖子 客源:万一负排放失效,排放量应该以“两倍的速度”下降

为实现《巴黎协定》的气候目标,设计了许多模式路径严重依赖关于大规模二氧化碳去除(CDR),也称为“负排放“。

这已经提示问题能够在未来使用CDR的承诺可能会淡化激励,以便今天切割化石燃料使用,这是一种称为“缓解威慑“。

严重依赖负排放是有问题的,因为大规模CDR的可行性非常不确定。碳去除的承诺可用于延迟或妨碍目前的动作,但是如果需要,它可能无法在需要时显示。

一项新研究发表在环境研究字母,我们探讨了CDR是否会如预期那样成为可用的不确定性的含义。

我们的分析发现,在本世纪20年代,碳排放应该以两倍的速度减少,以使全球变暖“远低于”2摄氏度,同时确保CDR失效,即使无法实现的可能性很小。

缓解威慑

在我们的研究中,我们区分了“缓解”(指减少二氧化碳排放的行动)和“CDR”(旨在消除大气中的二氧化碳)。

缓解是指防止二氧化碳释放的动作,例如用风力涡轮机取代燃煤发电站。CDR是指在被发射之后“在大气中吮吸”的动作,例如植树造林直接空气捕捉

在我们的论文中,我们探讨了CDR可用于替代缓解的两种方式,从而产生缓解威慑的潜在风险。大多数现有场景使用CDR有两个原因:

  • 赔偿任何“过冲“ 在里面碳预算并通过净负排放将温度恢复到目标水平。我们打电话给这一点跨时期的缓解威慑-对短期行动不足的长期CDR补偿。
  • 为了促进持续的排放从被视为“硬”的行业,以减肥,例如航空或航运。我们打电话给这一点行业减排威慑- CDR使一个部门在减排方面比其他部门做得少。

如果不采取上述任何一种措施来限制气候变暖,就需要在短期内采取更大的行动,以避免温度过高,并在长期内进一步逐步淘汰化石燃料。

我们的分析表明,如果不立即采取CDR行动,只有将全球变暖限制在“远低于”2摄氏度的水平。我们发现,到2030年,二氧化碳排放量需要减少到每年120亿吨(GtCO2)左右,比之前减少70%今天的水平

在使用CDR的情况下,化石燃料使用和二氧化碳排放的下降幅度要小得多,只需在十年内减少30%,到2100年就能使全球变暖“远低于”2摄氏度。

这些替代路径如下图所示,在CDR方案(左图)和无CDR方案(右图)中,煤(黑色)、天然气(黄色)和石油(蓝色)的使用有增无减。

2010-2100年化石燃料消耗量未减
2010-2100年的化石燃料消耗量不减,在有或没有CDR的情况下,将变暖限制在1.75摄氏度(66%的可能性)。图改编自Grant等人(2021年)。

无cdr路径将涉及雄心勃勃的行动,包括到本世纪20年代中期,每年部署1000吉瓦(GW)的新可再生能源产能,这是目前的4倍2020年的利率

它还包括对污染活动的需求减少更大,例如航空,以及更多的低碳燃料,例如将化石燃料从能源系统中淘汰。必威体育在线注册

失败的风险

研究人员开发的途径,以满足给定的温度目标通常使用综合评估模型(IAMs),它利用了一系列假设。这些假设包括未来应对气候变化技术的成本和可用性。

正如我们在上面CDR案例中所看到的,这些假设对本世纪20年代的气候决策具有高度影响。

在现实中,未来CDR的可用性本质上是不确定的,因为它还没有大规模部署。然而,大多数已公布的场景都无法解释这种不确定性,因为它们是“确定性的”,这意味着所有未来变量都被假定为完全确定的。

这意味着2020年的模型计算是在2030年、2040年等等有多少CDR可用的完整知识的背景下进行的。

这种方法与政策制定者的现实环境不太匹配,他们今天必须在关于未来有多少CDR可用的巨大不确定性下做出选择。

在我们的研究中,我们使用了一种叫做随机优化“明确表示在我们的方案中CDR失败的可能性。

而不是只考虑一个未来,所有的变量都是确定的,这种技术迫使模型考虑多种未来的可能性——大规模CDR可以成功部署的期货和CDR无法部署的期货。然后,该模型必须对冲其赌注,并考虑到CDR将不可用的真实可能性。

我们的分析表明,在未来的CDR可用性中引入不确定性,将导致本世纪20年代期间缓解行动的显著增加。如果该模型知道CDR可能无法成功部署,它现在就增加减排,以防止这种可能性。

CDR部署成功概率与所采取的缓解作用水平之间的关系也是高度“凸”的 - 即,它不是一条直线,并偏向近期缓解行动,作为其对冲策略的一部分。这意味着,即使CDR失败的机会仅为10%,即使只有10%,近期缓解动作也存在相对较大的上升。

这些结果如下图所示,其中2C情景显示在最上面一行,“远低于”2C路径显示在最下面一行。左边的图表显示随着CDR被成功部署的可能性增加,到2030年的排放量会发生怎样的变化,右边的图表显示在缓解方面的相关投资水平。

我们发现,随着政策制定者的野心增加(底行)并且随着他们的“风险厌恶”增加(橙色线),这些风险行动曲线变得更加陡峭。

2030年的排放和能源系统投必威体育在线注册资是CDR部署成功概率的函数
2030年的排放和能源系统投必威体育在线注册资是CDR部署成功概率的函数。结果显示了两个温度目标(2摄氏度和1.75摄氏度),并包括风险厌恶政策制定者的结果(橙色)。图改编自Grant等人(2021年)。

以1.75摄氏度的情景为例——大致相当于“远低于”2摄氏度——即使CDR失效的概率为10%,也会导致该模型在本世纪20年代以两倍多的速度削减排放,到2030年达到70%而不是30%。

我们的研究结果表明,政策制定者应该在短期内实现更高水平的雄心,以防范CDR在长期内可能无法大规模实现的风险。

多余的变暖

这一分析清楚地表明,押注于未来的碳去除是有风险的,如果无法考虑到未来CDR可用性的不确定性,可能会低估现在采取行动的紧迫性。

我们还表明,在现有场景中,更大的CDR部署导致更大的化石燃料使用,在下图中的顶部两个图表中再次示出。

我们进一步使用了两种情景来探究如果决策者对CDR的可用性和使用做出不同的假设,化石燃料的使用、排放和温度将会发生什么。

在一种情况下,在左下角显示,政策制定者假设CDR将在未来十年内提供。但是,它继续失败,总是留在时间范围内。

在这种情况下,CDR持续阻碍缓解,但未能实现,排放将超出碳预算400亿吨二氧化碳,导致温度额外上升约0.3C。这表明了缓解威慑的真实和相当大的风险。

四种不同场景的人为二氧化碳排放 - 常规情景,无CDR
人为二氧化碳排放为四个不同的场景——传统的场景,没有CDR (a和b)和新场景缓解威慑持续时间范围(c)和避免缓解威慑,CDR合并为一个额外的策略(d)。图改编自格兰特et al。(2021)。

在我们的第二种情景中,如上面的右下角图表所示,决策者通过分别对待减缓和CDR来阻止CDR替代减排。这种回声呼叫从一些专家那里来的单独的目标减少排放和消除排放。

在这里,各国削减排放的前提是CDR可能不可用,但如果它确实成为一个可行的选择,则将其作为一种额外的策略。

在这种情况下,本世纪剩余时间的累积排放量可能会低于零,这意味着从大气中去除的二氧化碳要多于增加的二氧化碳。这将导致2100年全球变暖幅度远低于1.5摄氏度,接近今天的1.2摄氏度水平。

这将是迈向A“恢复该方案旨在将二氧化碳浓度从目前的水平恢复到一个更安全的区域,例如350ppm。这种情况要求CDR是对减排的补充,而不是替代。

CDR的适当作用

解决气候变化涉及平衡温度尺度,我们的剩余碳预算一侧和我们未来的另一项排放(面板(a)在下面的程式化图)。

如果我们燃烧的化石燃料超过了碳预算所允许的量,天平就会发生倾斜,世界就会超过温度目标。CDR可以以三种不同的方式出现在这个等式中。

首先,它可以用于将尺度朝向更低的温度目标倾斜,如上所述的“恢复”方案。在此,除了足以限制升温至1.5℃的缓解之外,CDR还用于减轻CDR。下图在面板(B)中显示了这一点。

CDR可以在低碳情景中发挥作用的程式化示例
CDR可以在低碳情景中发挥的作用示例。显示的不同选项没有CDR,最大化的野心,对冲气候不确定性,或平滑过渡并实现更大的化石燃料消耗。图改编自Grant等人(2021年)。

其次,CDR可用于确保抵御剩余碳预算的风险小于预期。这显示在图的面板(c)上。

最后,CDR可用于在实现净零排放的道路上继续消耗化石燃料,通过平衡剩余排放来平滑过渡,如图(d)部分所示。

这是在大多数模型场景中使用CDR的方式。正如我们的研究表明的那样,如果CDR未能部署,这种方法可能会导致天平向错误的方向倾斜。

可以避免这些风险,但只有当政策制定者现在采取更多紧急行动时才。

格兰特N,霍克斯A,Mittal S和Gambhir A(2021)。在低碳情景中面对缓解缓解威慑。环境研究字母doi.org/10.1088/1748-9326/ac0749

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