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生长在一个领域的大象草(miscanthus)在伍斯特郡,英国,英国。信用:约翰詹姆斯/ alamy股票照片。BDPD0M.
生长在一个领域的大象草(miscanthus)在伍斯特郡,英国,英国。 信用:约翰詹姆斯/ alamy股票照片。
客人的帖子
2018年8月14日11:59

客座帖子:为什么Beccs毕竟可能不会产生“消极”排放

安娜·哈珀博士

安娜·哈珀博士

14.08.2018 | 11:59am
客人帖子 客座帖子:为什么Beccs毕竟可能不会产生“消极”排放

安娜·哈珀博士是工程学院的气候科学研究员和讲师,数学和物理科学biwei6868埃克塞特大学

随着将全球温度的长期目标升至“远低于2C”或1.5℃以上的预工业水平上升巴黎协议,注意力越来越转向这些限制如何满足。

模型方案限制升温至1.5c或2c通常依赖于大量的“负排放量从大气中提取二氧化碳并将其储存在陆地、地下或海洋中。

生物能必威体育在线注册量作物与碳捕获和储存(Beccs),也许是最突出的各种负排放技术。有许多有吸引力的特征,因为这种技术将提供能量 - 因此减少了对化石燃料的需求 - 并同时从大气中取出二氧化碳。必威体育在线注册

然而,BECCS大规模部署对全碳循环的影响尚未得到很好的研究。而在此之前,还没有研究专门针对达到1.5摄氏度目标的情况来研究这些影响。

在我们的新研究中,发表于自然通信,我的同事们发现,生物能量的扩张为了满足1.5C限制可能导致碳从陆地面上的净损失。必威体育在线注册相反,我们发现保护和扩展森林可能更有效地满足巴黎协议。

森林与BECC相比

大多数人都知道,与农业用地相比,森林有很多好处,从高生物多样性改善土壤和水质。种植计划,在新树中被履行并销售碳信用碳,已经为农民提供了额外收入。

造林(生长新森林)和重新造林(恢复现有森林),结合各种土地管理和保护措施,可以消除周围12亿吨碳从每年大气层。尽管如此,对于高纬度地区的森林的潜在变暖效果也很重要,添加树木可以温暖气候,因为他们的反照会低于雪地或农业用地。

相比之下,生物能量作物,当可持续发展必威体育在线注册时,也可以提供多种益处。一些研究已经找到增加生物多样性土壤碳在种植生物燃料时miscanthus.。它们有可能每年去除大量的碳,特别是与森林相比,因为树木达到成熟度饱和。

政府间气候变化小组(IPCC)与2C变暖一致的情况,BECCS被认为是平均的3.3亿吨碳化n每年2100。

但如果,总的来说,BECCS实际上从大气中去除的二氧化碳没有它所排放的那么多呢?

土地为食物

在回答这个问题之前,值得一提的是,对利用土地缓解土地的限制是我们需要种植食物

在我们的研究中,我们研究场景由此产生的图像不同方式的综合评估模型可以满足1.5C和2C限制。您可以看到这些方案如何预计在图表和地图中的21世纪的课程中持续到平底目。

说明1.5摄氏度和2摄氏度情景的一系列图表:a)用于粮食生产的土地(1.5摄氏度情景为IM1.9, 2摄氏度情景为IM2.6);B)生物能源作物用地;必威体育在线注册c)全球温度和d)大气二氧化碳。图中显示了2060-2100年1.5℃情景下(左)和2085-2100年2C情景下(右)用于种植生物能必威体育在线注册源作物的土地的空间格局。阴影显示生物燃料作物的增加(蓝色)和减少(黄色)。资料来源:Harper等人(2018年)

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词汇表
综合评估模型:IAM是分析广泛数据的计算机模型 - 例如物理,经济和社会 - 制作可用于帮助决策的信息。对于气候研究,具体而言,......阅读更多

在图像模型中,食品生产主要推动全球土地利用,依赖于其他因素所需的土地,如人口动态,饮食趋势和贸易壁垒。左上角的图表显示了在两种情况下生长食物需要多少土地。

在1.5摄氏度的温度下,全球农业用地(包括农作物和牧场)相对稳定在4.75亿公顷左右。而如果气温上升2摄氏度,农业用地将在未来30年增加约1.5亿公顷,然后再次趋于稳定。

由于土地较少致力于在1.5C场景中进行农业 - 因为,例如,它假设对此的需求较少和乳制品 - 生物燃料的剩余落地比在2C场景(右上图)。

但是,为了满足1.5C限制的严格需求,Beccs将需要更多的土地。因此,图像模型项目在高纬度地区去除一些森林地区,有利于生产高效生物能量作物。必威体育在线注册您可以从上面的地图中从深蓝色阴影中看到这一点 - 这些是预计生物燃料相当大扩展的领域。

土地利用变化排放的重要性

将树木除去植物生物燃料作为一种缓解气候变化的方式显然似乎是逆情的。所以我们在两种情况下仔细观察了土地使用模式的有效性。

我们使用过陆地表面的计算机模型考虑到气候变化,土地利用(天然vs农业)和大气中二氧化碳量的变化,计算储存在植物和土壤中的碳。

我们用几种气候变化方案运行了达到1.5c或2c的频率的模型,通过2100升温。这是在早期图中的中间两个图表中的说明,这表明我们在理想化方案中的全球温度和二氧化碳水平如何变化满足1.5C(蓝线)或2C(红色)限制。

然后,我们通过增加从生物能量作物收获的年生物量来计算BECC的缓解潜力,并假设在BECCS生命周期中丢失一些碳(从田间通过地下注射CO2)。必威体育在线注册最后,我们将其与在森林和土壤中自然储存的碳进行比较,这些碳将被生物燃料所取代。

总的来说,我们发现在大部分森林被取代的地区,保留森林比使用BECCS能储存更多的碳。这是一个令人惊讶的发现,因为创建场景的IMAGE模型清楚地发现,在这些地方种植生物能源作物是值得的。必威体育在线注册

在俄罗斯森林砍伐。资料来源:Andrey Nyrkov / Alamy Stock Photo。MR5XKF.

俄罗斯发生了森林砍伐。资料来源:Andrey Nyrkov / Alamy Stock Photo。

这一结果有两个原因,每个原因都与我们如何利用土地来减缓气候变化有关。

首先,我们模拟的生物能源作物每公顷产量约为10必威体育在线注册吨(相当于玉米的产量),而IMAGE采用的是一种芒草模型,由于随着时间的推移产量不断提高,到2100年,芒草的平均产量接近16吨/公顷。

这意味着,如果我们要投资Beccs,我们显然需要非常有效的作物,并继续创新来增加作物生产。

第二,土地利用变化的排放是至关重要的。森林在植被和土壤中积累和储存碳,当森林转化为作物时,碳就会流失。

我们发现这对从森林转换为生物能量作物的土地的净碳平衡产生了很大的影响。必威体育在线注册例如,在高纬度地区,土壤碳的显着损失意味着在替代森林中丧失的“回报”时间超过100年。这意味着我们还需要仔细考虑将Beccs实施的地方。

最终,这使得BECCS很难“偿还”因砍伐森林而产生的最初碳债务,并使造林和再造林成为更有吸引力的选择。

志向

这些发现强调了科学家和政策制定者可能认为理所当然的事物的重要性。

为了满足巴黎协议的雄心,我们需要在有限的土地上生产更多食品和生物量的创新,利用土地更有效,可持续地(减少废物,不断变化,综合管理),并充分评估保护自然的价值stored carbon we already have in the world’s forests and soils.

作为个人的工作,因为生活方式改变,如少数二氧化碳密集型运输和一个饮食更依赖于肉和乳制品,可以减少对负排放的需求三到四次。当然,在大多数情况下,到本世纪中叶,化石燃料排放需要大幅减少到零,温度保持在1.5摄氏度。

哈珀,A. B.等人。(2018)土地利用排放在巴黎气候目标,自然通信的陆地缓解中发挥着关键作用,DOI:10.1038 / s41467-018-05340-z

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