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民间社会帮助COP21选择右路到1.5C度
公民社会1.5摄氏度抗议COP21。 来源:Takver。
全球气温
2018年3月5日16:55

新的情景展示世界如何在2100年将世界限制为1.5℃

Zeke Hausfather.

Zeke Hausfather.

03.05.18
Zeke Hausfather.

Zeke Hausfather.

05.03.2018 |下午4:55
全球气温 新的情景展示世界如何在2100年将世界限制为1.5℃

在2015年巴黎协议在气候变化方面,几乎每个国家都承诺将全球气温保持在比工业化前水平“远低于”2摄氏度的水平,并“努力将气温升幅进一步限制在1.5摄氏度以内”。

然而,当时,科学家们只有建模的能量系统和碳缓解途径来实现2C目标。必威体育在线注册近几次研究审查了世界如何限制为1.5℃。

现在是一篇论文自然气候变化介绍一个新的建模练习的结果,使用六个不同的“综合评估模型“(IAM)将全球温度限制在2100至1.5℃以下。

结果表明,如果未来几年的全球排放峰值和大量的碳在本世纪下半叶通过称为生物能源的碳捕获和储存(必威体育在线注册贝尔科斯)。

确定1.5摄氏度的目标

一个挑战,目的是限制在预工业前水平上方的1.5℃的目标是它在巴黎协议的文本中没有明确界定.例如,科学家不同意究竟性,初前的温度和如何最好地定义它们, 也要使用的数据集

如果目标应该达到世界的差异,也没有明确的共识,甚至将达到1.5℃的赔率,通过瞄准甚至更低的加温量来试图试图避免温度超过1.5℃。因为气候敏感度的不确定性意味着我们可以在1.5℃和4.5℃之间的任何一倍之间的多级介于CO2排放,科学家倾向于避免最糟糕的情况,气候敏感度最终在较高的范围内的较高端。

在2C目标的情况下,巴黎协议的“远低于”语言被解释为确保不超过33%的机会超过2C - 因此,在其下方保持66%的几率。但1.5C的目标可以解释目标是50%的几率保持在1.5摄氏度以下,或者是66%的几率保持在2摄氏度以下。这听起来似乎是一个很小的区别,但它对产生的碳预算而且很容易达到目标。

在他们的新论文中,一个由23名能源研究人员组成的团队选择了更严格的必威体育在线注册目标解释,目标是在2100年有66%的机会避免1.5摄氏度以上的升温。然而,他们认为,只要气温在2100年前降至1.5摄氏度以下,本世纪内气温也可以超过1.5摄氏度。这被称为“过度”情景。

在未来的一些途径中,只有1.5摄氏度是可能的

为了评估可行的途径,以限制变暖至1.5℃,研究人员使用新的共享社会经济途径(SSPs)是为准备下一个政府间气候变化专门委员会(IPCC)的评估报告而制定的。这些SSPs——碳简报将在未来几周进行必威手机官网更深入的探索——展示了五种可能的未来世界,它们在人口、经济增长、能源需求、平等和其他因素上存在差异。必威体育在线注册

每个世界都可能有多个不同的气候轨迹,尽管有些人会更容易地减少比其他人更容易减少排放。与避免超过1.5℃的新的气候轨迹在2100中升温称为代表浓度途径1.9(“RCP1.9”),这是一个来自温室气体的辐射强制迫使的世界仅限于每米平方英尺的1.9瓦(w / m2)上方产业前水平。这低于最先前由气候型号使用的RCP的范围,从2.6到8.5W / M2。

SSP1中的六个IAM都在SSP1中找到了可行的1.5C场景,这是一个侧重于“包容性和可持续发展”的途径。六种模型中的四个在SSP2中找到了途径,这是道路场景的中间,其中趋势很大程度上遵循历史模式。没有模特在SSP3中显示可行的1.5C途径,这是一个“区域竞争”和“复苏民族主义”的世界,具有很少的国际合作。

最后,只有一个模型在SSP4中有1.5C路径,这是一个“高度不平等”的世界,而两个模型在SSP5中有“快速经济增长”和“能源密集型生活方式”的可行路径。必威体育在线注册

排放必须快速达到高峰

限制预热至低于1.5℃,所有研究人员所检查的模型要求全球排放达到2020年,此后急剧下降。在2050年之后,世界必须将净二氧化碳排放量减少到零,排放必须在21世纪下半叶越来越消极。

即使有这些快速的减排,所有被认为的情景在本世纪40年代仍将超过1.5摄氏度,到2100年将下降到比工业化前水平高出约1.3-1.4摄氏度。与那些逐渐减少的模型相比,快速减少的模型(通常与SSP1相关)的温度超调更少。

下图显示了所有1.5摄氏度模型的二氧化碳排放量(左)和全球变暖高于工业化前(右)。线条的颜色是基于使用的SSP。

在所有RCP1.9 / 1.5C场景中,Gigatons(GT)二氧化碳(GT)二氧化碳(左)和全局平均表面温度相对于预工业(右)Rogelj等人2018.可在IIASA SSP数据库.图表由碳简报使用必威手机官网高级园林

模型显示剩下的1.5℃“碳预算“从2018年到2100年,二氧化碳排放量在-175亿吨到4000亿吨之间。这个范围是符合估计数来自IPCC的第5次评估报告

这种差异很大程度上是由于非二氧化碳温室气体排放的差异造成的,比如甲烷和一氧化二氮,到2100年,在各个模型中,这些气体的排放量相差2到3倍。一些非二氧化碳排放量较高的车型剩余的碳预算低于零,这要求到本世纪末,从大气中去除的二氧化碳要多于增加的二氧化碳。在这些模拟中,1.5摄氏度的碳预算已经耗尽。

跨越模型的中央估计是,剩余的2018-2100碳预算约为230 GTCO2。在目前的排放率,这将允许大约六年,直到整个1.5C预算耗尽,均为零至11年。

用可再生能源替代化石燃料

该研究探讨了可以满足全球能量需求的不同方式,同时也切割温室气体排放,以满足1.5℃的目标。必威体育在线注册限制变暖到1.5℃以下要求世界迅速淘汰所有类型的化石燃料 - 或至少没有随身携带的化石燃料碳捕获和储存(CCS)。与此同时,世界需要迅速增加零碳和净负碳能源的使用——比如BECCS,它在产生能量的同时实际上从大气中去除二氧化碳。必威体育在线注册

下图显示了在所有1.5C模型中使用可再生能源(左),净负BECCS(中央)和煤炭(右侧)的使用。颜色显示SSP模型模拟使用。

在所有RCP1.9 / 1.5必威体育在线注册C方案中,在没有CCS(右)的非可再生生物量(EJ)的全球主要能源使用,BECCS(左),BECCS(左右)。从Rogelj等,2018年的图2改编

在所有RCP1.9 / 1.5必威体育在线注册C场景中,在没有CCS(右)的非生物量可再生能源(左),BECCS(中央),BECCS(中心)的全球主要能源使用。从图2中调整Rogelj等人2018

在大多数模型中,整体能源使用实际上在2018年和必威体育在线注册2100年之间增加了-22%和+ 83%,中央增加22%。

然而,该模型还表明,在短期内,能量效率非常重要 - 至少,大多数能量来必威体育在线注册自化石燃料。这在运输和建筑领域尤其重要,其中快速脱碳比发电更困难。

该模型显示,到2050年,估计全球所有能源的60-80%来自可再生能源。必威体育在线注册一些模型也显示了核能的更大作用,尽管其他模型没有。

限制暖到1.5℃,没有碳捕获的煤捕获约为2040%左右80%,用油同样逐步淘汰2060。这将需要大多数汽油或柴油车在2060年被2060逐步淘汰,电动或其他低在该日期之前,碳替代燃料车辆弥补绝大多数销售。未来的天然气使用在模型中更加混合,有些显示出现增加,而在世纪中期减少。

排放必须消极

负排放需要在本世纪下半叶将多余的二氧化碳从大气中抽走。这是因为在模型中,排放量的下降速度不足以避免超过允许的碳预算,从而避免1.5摄氏度的升温。

在将额外的二氧化碳退出之前,大多数模型比允许的碳预算大约为允许的碳预算超过50-200%。

这些模型假设在2030年到2040年之间广泛采用BECCS,然后迅速扩大规模。到2050年,许多模型的BECCS产量将超过100 exajl (EJ),这大致相当于当今全球煤炭所提供的能量。必威体育在线注册到2100年,BECCS将在200EJ左右,而所有非生物质能可再生能源将在300EJ左右。必威体育在线注册

下图显示了通过所有模型的CCS(均来自BECCS和FOSELIL燃料)隔离的CO2的量。在2020年之后,碳捕获增加,到本世纪末可能是20个GTCO2或更高,这是2018年全球二氧化碳排放量的一半。

每年在所有RCP1.9 / 1.5C场景中通过碳捕获和储存量(GT)二氧化碳(GT)CO2中的碳捕获和储存的年度CO2。从Rogelj等人2018中的图3改编。

每年在所有RCP1.9 / 1.5C场景中通过碳捕获和储存量(GT)二氧化碳(GT)CO2中的碳捕获和储存的年度CO2。从图3中调整Rogelj等人2018

这些模型对从今天到2100年的全球森林覆盖变化作出的估计在-2%到26%之间,其中大多数模型显示森林覆盖显著增加。BECCS和造林都需要大量的土地。大多数模型显示全球耕地减少的情景大致相当于整个欧盟目前用于农业的面积。

然而,研究中使用的大多数模型不包括造林作为明确缓解选项,因此造林和其他“自然”负排放技术可能在将来可能发挥更大的作用。用于未来负排放的具体技术可能不同,依赖于BECC的依赖性较强,但由于在规模的成本和有效性的剩余不确定性,非BECCS方法在模型中被排除在外。

类似地,所使用的BECC的量在模型和SSP之间不同,SSP1需要最小的排放和SSP5,因为其排放较慢的排放和更高的整体能源使用。必威体育在线注册

博士Joeri Rogelj,论文的铅作者来自国际应用系统分析研究所(IIASA),告诉碳简报:必威手机官网

“这表明,关注限制能源需求的可持续生活方式,可以极大地减少对BECCS的依赖。”必威体育在线注册

与2C情景中的发现相比,1.5C目标的一个有趣后果是减少使用化石燃料的使用,与CCS相结合。这是因为具有CCS的化石燃料仍然导致煤炭挖掘或气体处理的甲烷排放,以及由于捕获和泄漏不完美而导致的二氧化碳排放量。这些额外的排放可能太重要,无法在1.5℃的世界中以大规模延长。

比2c更难以达到1.5℃

除了探索限制变暖到1.5℃的细节外,本文还将其与跨越不同类别的现有2C场景进行比较。下图显示了经济和二氧化碳减少度量的1.5℃和2C场景之间的差异。与2C世界相比,每条虚线的成本或努力增加100%。

与各种SSP的2C场景相比,成本和CO2减少度量的相对增加和CO2缩小度量。每个虚线代表成本或减少量增加100%,增加500%。从Rogelj et al 2018中取自图4。

与各种SSP的2C场景相比,成本和CO2减少度量的相对增加和CO2缩小度量。每个虚线代表成本或减少量增加100%,增加500%。从图4中获取Rogelj等人2018

最大的增加是碳价格,必须达到200%至400%,近期成本,近200%以上增加300%。这些短期成本的增加是由所需的更严重的近期排放减排驱动。长期成本也预计左右约为200%。

就二氧化碳减排指标而言,1.5摄氏度的世界要求建筑和交通排放的二氧化碳减排量大约是2 - 3倍。与发电相比,这些行业的脱碳难度更大,因为它们涉及直接燃烧化石燃料,而这种燃料更难被替代。

困难,但是可能吗?

本研究中的新情景很重要,因为他们表明,有可能的轨迹和技术途径可以在2100中限制在1.5℃以下。然而,所有模型都包括在本世纪中叶的过冲1.5℃。最依赖于大量的加入负排放允许在本世纪后期更切实可行的短期内逐步减少排放。

作为格伦博士博士是一名高级研究员西塞罗国际气候研究中心在没有参与研究的挪威,讲碳简介:必威手机官网

“将温度限制为1.5C即可靠近模型可以提供的型号,只有某些社会经济,技术和资源假设即可达到1.5℃途径。如何将模型转化为可行的社会转型仍然是房间里的大象。1.5C场景需要在未扩展的化石燃料使用,非化石能源的快速扩张和行星级二氧化碳去除方案中的根治性。必威体育在线注册未能达到任何核心积木,将快速达到1.5℃。“

注意:该研究的出版附带了最新的更新SSP排放和情景数据库,其中包括所有SSP场景的数据。

Rogelj,J.等人。(2018年)限制全球平均温度下降至1.5℃,自然气候变化,DOI:10.1038 / S41558-018-0091-3

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