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全球二氧化碳,2003年7月
全球二氧化碳,2003年7月。 信用:AIRS(抄送2.0)。
客人帖子
2017年9月18日20:40

特约帖子:为什么1.5摄氏度的升温限制在地球物理上还不是不可能的

理查德·米勒博士

理查德·米勒博士

18.09.2017 |便步出
客人的帖子 特约帖子:为什么1.5摄氏度的升温限制在地球物理上还不是不可能的

理查德·米勒博士是一个博士后研究员牛津马丁净零碳投资倡议在牛津大学。

巴黎协定设定一个长期目标,将全球变暖限制在前工业化水平之上“远低于”2摄氏度,并努力将其限制在1.5摄氏度。

即将到来的几轮国际气候谈判的一个关键问题,特别是当各国明年审查其气候承诺时,是我们必须以多快的速度减排才能实现这些目标?

在一篇发表于自然地球科学biwei6868,我们提供了1.5摄氏度剩余“碳预算”的最新估计。这是我们仍然可以排放的二氧化碳总量,同时将全球平均变暖限制在1.5摄氏度。

我们的估计表明,我们将剩余的碳预算相当于当前排放利率约20年,以限制世纪末升温至1.5℃的2英寸的机会。

这表明我们比以前认为达到1.5c限制的呼吸空间更多。然而,尽管1.5C尚未成为地球物理不可能,但它仍然是一个非常困难的政策挑战。

地球系统模型和1.5C

影响未来全球变暖程度的最重要的因素是我们的累积二氧化碳的排放——由于自然碳循环的时间尺度非常长——造成了持续数千年的变暖。

这意味着科学家和政策制定者关注的是总量股票二氧化碳,我们投入大气,而不是二氧化碳的排放量

我们的论文研究了不同的方法,来估计我们可以排放到大气中的二氧化碳总量,同时仍然有很好的机会将气温上升限制在1.5摄氏度以内——更简单地称为1.5摄氏度的“碳预算”。

地球系统模型(ESMS) - 模拟海洋,大气和碳循环基本物理学的计算机程序 - 可以为我们提供可能与1.5C兼容的未来排放的预算估算。他们通过计算今天和模型的变暖达到1.5℃之间的模型中产生的排放来实现这一目标。

然而,一般而言,ESM预测与我们看到的温暖程度完全不匹配 - 它们比我们在现实世界中看到的累积二氧化碳略低于较小的累赘。

就其自身而言,这些差异相对较小,考虑到构建整个地球系统的计算机模型所面临的固有挑战,也就不足为奇了。但它们可能会对1.5摄氏度的剩余碳预算产生重大影响。

下图显示了随着累积CO2排放量增加(x轴),ESM集合的预计升温(y轴)。彩色线条显示了根据四种温室气体情景(称为“代表性浓度路径”)的排放和变暖情况。从低端到低端,大气中的二氧化碳浓度在本世纪达到峰值,然后下降(RCP2.6),到高端,不采取行动减少全球排放(RCP8.5).

黑色的十字表示我们今天所处的位置:截至2014年底,全球共排放了5450亿吨碳,人类活动导致全球变暖在0.9 - 1 c自前工业化时代。这5450亿吨碳总量相当于约2万亿二氧化碳。

自1870年以来的累积排放和相对于1861 - 80期的变暖。红色和灰色羽羽显示在不同的RCP场景下的5-95%的模型模拟,分别为1%的二氧化碳增加方案。厚的彩色线条显示了对RCP方案的平均模型响应。椭圆展示在2100次出现累积排放和变暖,以为未来的不同类别的排放情景。黑色十字显示2015人诱导的变暖和观察到的累积排放。虚线的黑色水平线处于1.5℃的升温,上方,黑色垂直虚线从1870年的累积排放量放置在1英寸的地球系统模型交叉1.5C来源:Millar等人。(2017),改编IPCC综合报告

跨越ESMS的平均表明,我们迄今为止的累计排放将达到约0.3℃,而不是到目前为止人为导致的变暖的最佳估计。

如果我们特别放大十字架,我们可以更清楚地看到这种差异。红色箭头显示了当前人类活动造成的变暖与ESMs预测的差距。

和前面的图表一样,但用红色箭头表示模型和观测到的变暖之间的差异。信贷:Richard Millar(改编自Millar等人2017年的图1)。

对于3C或4C的全球温度升高,对于剩余的碳预算来说,这种差异将相对微不足道。然而,对于如1.5℃的雄心勃勃的目标,在计算剩余的二氧化碳时,0.3C可以在无需推动我们的剩余预算时仍然可以发出多少,而无需推动我们的剩余预算,因此通过简单地减去累积排放的估计计算剩余预算超过1.5℃,可以进行大幅差异。to date from the ESM-based budgets for 1.5C relative to preindustrial (i.e. the horizontal difference between the cross and the vertical dashed black line in the figure above).

例如,剩余碳预算的分析通常使用ESM衍生的数字政府间气候变化小组政府间气候变化专门委员会(IPCC)的最新评估报告,并使用迄今为止观察到的累积排放量计算剩余预算。这些分析表明,我们现在有不到四年预算前的当前排放量。

随着我们对气候系统的现状的理解,如此小的剩余预算似乎很困难,并且需要在观察到的变暖和观察到的累积排放之间的显着恒定关系中,这是我们所看到的累积排放的显着和快速变化。

重新估计剩余的碳预算

在我们的论文中,我们提出了不同的问题,即累积二氧化碳排放预算是什么,从今天开始,与模型上的模拟变暖的模拟变暖水平兼容?

换句话说,如果人类活动导致的全球变暖在这十年平均为0.9摄氏度,那么从这十年开始,如果预算比工业化前高出1.5摄氏度,那么预算就相当于人为活动导致的全球变暖增加0.6摄氏度。

我们调查了ESM可以告诉我们的有关此类预算的信息。这种方法使我们能够检查模型相对于未来排放的未来变暖情况,而不引入历史时期模拟的任何潜在模型偏差。

This method gives an estimate for the remaining 0.6C of warming of about 880bn tonnes of CO2, from the beginning of 2015. This is about equal to about 20 years at current annual emissions, or alternatively, a straight line decrease in CO2 emissions from today’s values to zero in about 40 years. (In the paper, we also provide budgets for various different warming thresholds above the present decade to allow for uncertainty in present day human-created warming, and therefore, the remaining warming until we reach 1.5C.)

值得注意的是,该预算明确考虑了一种设想,即在限制二氧化碳排放的同时,采取强有力的行动,减少非二氧化碳气体(如甲烷)对未来变暖的贡献。这是一个更合理的未来气候政策的世界,而不是像过去在计算预算时经常做的那样,对其他污染物假设一个更正常的情况。

适应气候政策

我们用来计算碳预算的另一种方法是反映常规碳预算。”盘点“这将成为巴黎协议的一部分。这些斯托克斯的目的是定期颠覆国家承诺对减少二氧化碳的雄心,并帮助确保实际上实现了“远低于2C”世界。

为了更直接地模拟这种适应过程下的碳预算,我们使用了一个简单的气候模型,该模型能够考虑到当前的气候状态和重要的不确定性,比如气候对二氧化碳排放的响应到底有多强烈。

通过这种简单的模型,我们构建了途径,其中排放不断调整时间随着时间的推移,为了实际在2100中实际实现1.5℃的变暖,无论气候响应都结果是什么。这个模仿An.自适应根据《巴黎协定》的承诺和审查体系制定的气候政策,并假定它是成功的。

以这种方式估算,我们发现,如果要在2100年将全球变暖限制在1.5摄氏度的概率为66%,剩下的碳预算是9150亿吨二氧化碳(从2015年初开始)。这个数字与我们之前给出的ESM估计一致,并且再次假设采取非常积极的行动来减少非二氧化碳对变暖的贡献。

我们的研究结果表明,未来的减排途径非常积极,从今天开始(而不是5-10年前)在许多排放场景中),将与巴黎协议的长期温度目标大致一致。

这表明,实现升温1.5摄氏度的目标在地球物理上并非不可能。

对巴黎进程的政策影响

即使它仍然可以限制变暖到1.5℃,也是一个更重要的问题是经济,社交和政治上可行吗?

由于碳预算仍然非常严格,实现1.5℃的目标将需要全球二氧化碳排放在本世纪下半叶或低于零。因此,实现1.5C可能需要大量部署负排放技术目前,这一技术仍未得到大规模测试。

与1.5C兼容的排放情景也可能需要非常高的最大脱碳率,仅与过去在短期衰退或战争期间的排放情况相当。

你可以在下面的图表中看到这一点,它显示了排放量下降的理想情景(虚线)。这假设全球排放量在未来一两年达到峰值,然后直线下降,在本世纪中叶后不久实现净零排放,相当于在2100年有66%的概率低于1.5摄氏度(橙色窄线)。

满足1.5C目标的理想化缓解轨迹。我们构建了一个理想化的未来排放路径(虚拟;左手轴),2055年以2020年线性下降到零,自2015〜880bn吨二氧化碳的开始以来,累积排放量。固体橙色线(右手轴)显示在加上非二氧化碳贡献的积极减少时,为这一排放情景的50百分位数(厚)和第66百分位数(薄)的气候反应。2100中,第66个百分点落在1.5℃以下。彩色阴影显示全球平均变暖的气候投影的不同百分位范围。信贷:理查德Millar(改编自Millar等,2017年的图3)。

因此,气候政策的一个关键挑战是,寻找一种经济上可行的方式,在几十年内保持高脱碳率。

提高短期减排目标可能有助于解决一些可行性挑战。即使是在短期内实现最有限的目标(并因此实现最快速的脱碳)的1.5摄氏度的情况下,也需要比这更大的碳排放削减最初承诺根据巴黎协议2030年。

因此,1.5摄氏度在地球物理上仍然是可能的,这一事实当然并不意味着气候政策有时间放松。如果各国政府真的认真对待1.5摄氏度的目标,它将提供一个重要的激励机制,促使各国政府一有机会就进一步努力兑现巴黎气候协议的承诺。

估计1.5℃的剩余碳预算将不可避免地对现行日的估计价值敏感人类诱发的变暖,并且将更多,随着限制方法。仔细和最新的监测目前和预计的人类引起的变暖将对巴黎过程至关重要,因为它会解决限制变暖到1.5℃的挑战 - 科学家与决策者之间的良好对话,确保了关于气候系统的最新知识得到了政策制定者的有效传达。

我们的结果表明,基于目前对地球系统的认识,达到1.5摄氏度的窗口仍然很小。如果从今天开始能够实施非常积极的缓解情景,它们可能就足以实现《巴黎协定》的目标。

来自这个故事的Sharelines
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