در 2015 توافق پاریس در تغییرات آب و هوایی، تقریبا هر کشوری در زمین متعهد شد که درجه حرارت جهانی "به مراتب پایین" 2C بالاتر از سطوح پیش صنعت و "تلاش برای محدود کردن افزایش دما تا 1.5C" باشد.

با این حال، در آن زمان، دانشمندان تنها مدل سیستم انرژی و مسیرهای کاهش کربن را برای رسیدن به هدف 2C مدل کردند. مطالعات اندکی انجام شده است که چگونه جهان ممکن است گرم شدن را به 1.5C محدود کند.

در حال حاضر یک مقاله در طبیعت تغییر آب و هوا نتایج را از یک مدل سازی جدید با استفاده از شش مدل «ارزیابی یکپارچه» (IAMs) برای محدود کردن دمای جهانی در 2100 به زیر 1.5C ارائه می دهد.

نتایج نشان می دهد که 1.5C قابل دستیابی است، در صورتی که در چند سال آینده میزان انتشار جهانی در اوایل سال جاری به دست می آید و مقدار زیادی کربن در نیمه دوم قرن بیستم از جو زمین از طریق یک تکنولوژی پیشنهادی به نام زیست انرژی با تصرف و نگهداری کربن (BECCS).

تعریف هدف 1.5C

یک چالش با هدف محدود کردن گرم شدن به 1.5C بالاتر از سطوح قبل از صنعت، آن است که بود به وضوح در متن توافقنامه پاریس تعریف نشده است. به عنوان مثال، دانشمندان بر این نکته مخالف هستند که دقیقا، دمای قبل از صنعت و چگونه بهترین آنها را تعریف کنیم، و همچنین چه نوع داده ای برای استفاده.

همسویی آشکار وجود ندارد اگر هدف باید هدف قرار دادن حتی شانس از جهان به گرم شدن 1.5C توسط 2100، و یا تلاش برای اجتناب از داشتن درجه حرارت بیش از 1.5C با هدف برای یک مقدار گرم شدن حتی پایین تر وجود دارد. زیرا عدم اطمینان در حساسیت هوا به این معنی است که ما می توانیم هر چیزی را بین 1.5C و 4.5C گرم شدن در هر دو برابر انتشار CO2 داشته باشیم، دانشمندان قصد دارند از بدترین حالت جلوگیری کنند که حساسیت به آب و هوا در انتهای بالاتر قرار دارد.

در مورد هدف 2C، توافقنامه پاریس "به خوبی زیر" زبان تفسیر شده است تا اطمینان حاصل شود که هیچ شانسی بیش از یک احتمال 33٪ از 2C وجود ندارد - و به این ترتیب احتمال 66٪ کمتر از آن وجود دارد. اما هدف 1.5C می تواند تفسیر شود به عنوان یک هدف برای احتمال٪ 50٪ ماندن در زیر 1.5C، و یا احتمال 66٪ مشابه هدف 2C. این ممکن است به عنوان یک تمایز کوچک شبیه باشد، اما تاثیرات زیادی بر روی آن دارد بودجه کربن حاصل و سهولت ملاقات با هدف.

در مقاله جدید خود، یک تیم از محققان انرژی 23 تفسیر سخت تر از هدف را انتخاب می کنند، با هدف شانس احتمال 66٪ اجتناب از گرم شدن 1.5C در سال 2100. با این حال، آنها اجازه می دهد که درجه حرارت بیش از 1.5C در طول قرن بیش از زمانی که آنها را به زیر 1.5C به 2100 سال کاهش می یابد. این به عنوان یک سناریوی "overshoot" شناخته می شود.

1.5C تنها در بعضی از مسیرهای آینده امکان پذیر است

محققان با استفاده از جدید، برای ارزیابی مسیرهای مناسب برای محدود کردن گرمایش به 1.5C بخش های اجتماعی و اقتصادی مشترک (SSP ها) در حال آماده سازی برای ارزیابی گزارش بعدی شورای بین المللی تغییر اقلیم (IPCC) به دلیل دهه آینده است. این SSP ها - که کد کربن در عمق بیشتری در هفته های آینده بررسی خواهد شد - پنج جهان آینده ممکن است که در جمعیت خود، رشد اقتصادی، تقاضای انرژی، برابری و عوامل دیگر متفاوت است.

هر جهان می تواند چندین مسیر آب و هوایی مختلف داشته باشد، هرچند برخی از آنها زمان بسیار ساده ای را صرف انتشار گازهای گلخانه ای می کنند. مسیر جدید آب و هوایی در ارتباط با اجتناب از گرم شدن 1.5C در 2100، Concentration Pathway 1.9 ("RCP1.9") نامیده می شود که دنیایی است که اعمال تابشی شعاعی از گازهای گلخانه ای محدود به مقدار بیش از 1.9 وات بر متر مربع (W / m2) بالاتر از سطوح قبل از صنعت. این پایین تر از محدوده RCP هایی است که قبلا توسط مدل های آب و هوایی استفاده می شد، که از 2.6 تا 8.5W / m2 رفت.

شش IAM همه سناریوهای 1.5C را در SSP1 پیدا می کنند که مسیری است که بر روی "توسعه فراگیر و پایدار" تمرکز دارد. چهار نمونه از شش مدل مسیری را در SSP2 پیدا می کنند که یک وسط سناریوی جاده ای است که روند آن به طور عمده از الگوهای تاریخی پیروی می کند. هیچ مدل مسیرهای 1.5C قابل اجرا در SSP3 نیست، که دنیایی از "رقابت منطقه ای" و "ناسیونالیسم بازسازی" با کمترین همکاری بین المللی است.

در نهایت، تنها یکی از مدل ها یک مسیر 1.5C در SSP4 است که جهان از "نابرابری های بالا" است، در حالی که دو مدل مسیرهای قابل دسترس در SSP5، جهان "رشد اقتصادی سریع" و "سبک زندگی پر انرژی" را دارند.

انتشارات باید به سرعت صعود کند

برای محدود کردن گرمایش به زیر 1.5C، تمام مدل هایی که محققان مورد بررسی قرار گرفته اند نیازمند انتشار جهانی در اوج 2020 هستند و پس از آن سریعا کاهش می یابد. پس از 2050، جهان باید میزان انتشار CO2 خالص را به صفر کاهش دهد و انتشار گازهای گلخانه ای در نیمه دوم قرن 21st باید منفی باشد.

حتی با این کاهش سریع، تمامی سناریوها هنوز در 1.5s از گرم شدن 2040C عبور می کنند، قبل از اینکه به 1.3-1.4C نزدیک به 2100 برسند. مدل هایی با کاهش سریعتر - به طور کلی با SSP1 مرتبط - دارای درجه حرارت کمتری نسبت به آنهایی که دارای کاهش تدریجی هستند.

شکل زیر نشان می دهد هر CO2 انتشار (سمت چپ) و گرمایش جهانی بالاتر از قبل از صنعت (حق) در تمام مدل های 1.5C بررسی شده است. خطوط براساس SSP استفاده می شوند.

انتشار CO2 در gigatons (Gt) CO2 (چپ) و دمای جهانی سطح متوسط ​​نسبت به preindustrial (راست) در تمام سناریوهای RCP1.9 / 1.5C که در Rogelj و همکاران 2018. داده های موجود در پایگاه داده SAS IIASA. نمودار با استفاده از کربن مختصر Highcharts.

این مدل ها 1.5C باقی مانده "بودجه کربن"از 2018 به 2100 بین -175 و gigatonnes 400 از CO2 (GtCO2). این محدوده است مطابق با تخمین ها از گزارش ارزیابی 5th IPCC IPCC.

محدوده وسیعی است که به طور عمده ناشی از تفاوت در انتشار گازهای گلخانه ای غیر CO2 مانند متان و اکسید نیتروژن است که با 2100 در دو مدل متفاوت بین دو مدل متفاوت است. برخی از مدل های با انتشار غیر CO2 بیشتر دارای بودجه کربن باقی مانده کمتر از صفر است، و نیاز CO2 بیشتر از اتمسفر از اضافه شدن تا پایان قرن. در این شبیه سازی ها، بودجه کربن برای 1.5C از قبل استفاده شده است.

برآورد مرکزی در مدلها این است که بودجه کربن باقی مانده 2018-2100 در حدود 230 GtCO2 است. در حال حاضر میزان انتشار گازهای گلخانه ای، تقریبا شش سال طول می کشد تا تمام بودجه 1.5C خسته شود، با طیف وسیعی از صفر تا 11 سال در تمام مدل ها.

جایگزینی سوخت های فسیلی با انرژی تجدید پذیر

این مطالعه به بررسی راه های مختلفی که می تواند نیازهای انرژی جهانی را برآورده کند، و همچنین کاهش انتشار گازهای گلخانه ای به منظور دستیابی به هدف 1.5C است. محدود کردن گرم شدن به زیر 1.5C مستلزم آن است که جهان به سرعت تمام انواع سوخت های فسیلی را حذف کند - یا حداقل کسانی که بدون همراه جذب و ذخیره کربن (CCS). در عین حال، جهان نیاز به سرعت استفاده از انرژی های کربن صفر و منفی منفی را دارد - چیزهایی مانند BECCS که انرژی را در حین حذف CO2 از اتمسفر ایجاد می کنند.

شکل زیر نشان می دهد استفاده از انرژی تجدید پذیر (چپ)، BECCS خالص منفی (مرکز) و زغال سنگ بدون CCS (حق) در تمام مدل های 1.5C نشان می دهد. رنگ نشان می دهد که کدام SSP از شبیه سازی مدل استفاده می کند.

استفاده از انرژی اولیه اولیه در مجاورت (EJ) برای انرژی تجدید پذیر غیر بیوماس (سمت چپ)، BECCS (مرکز) و زغال سنگ بدون CCS (راست) در تمام سناریوهای RCP1.9 / 1.5C. از شکل 2 در Rogelj و همکاران 2018.

در اکثر مدل ها، مصرف انرژی به طور کلی بین 2018 و 2100، بین -22٪ و + 83٪ افزایش می یابد، با افزایش مرکزی 22٪.

با این حال، مدل ها همچنین نشان می دهد که بهره وری انرژی در کوتاه مدت بسیار مهم است - حداقل، در حالی که اکثر انرژی از سوخت های فسیلی می آید. این امر در بخش های حمل و نقل و ساختمان بسیار مهم است، که در آن سوختن سریع سوخت گیری دشوارتر از تولید برق است.

مدل ها 60-80 تخمین زده شده از کل انرژی که از انرژی های تجدید پذیر در سطح جهان توسط 2050 به دست می آیند. بعضی از مدلها نیز نقش بسیار بزرگتری را برای قدرت هسته ای نشان می دهند، اما دیگران آن را ندارند.

برای محدود کردن گرمایش به 1.5C، استفاده از زغال سنگ بدون جذب کربن در حدود 80٪ با 2040 کاهش می یابد، به طوری که نفت به طور مشابه توسط 2060 به پایان رسیده است. این نیاز به اکثر بنزین یا وسایل نقلیه دیزلی به وسیله 2060، با موتورهای الکتریکی جایگزین الکتریکی یا سایر وسایل نقلیه جایگزین با کم کربن، که اکثریت فروش را پیش از آن تاریخ تشکیل می دهند، کاهش می یابد. استفاده از گاز طبیعی آینده در مدل های مختلف، با برخی از افزایش نشان می دهد و برخی به اواسط قرن کاهش می یابد.

انتشار باید منفی باشد

انتشار منفی در نیمه دوم قرن گذشته لازم است که CO2 اضافی را از جو خارج کند. این به این دلیل است که انتشار گازهای گلخانه ای در مدل ها به اندازه کافی به اندازه کافی نمی تواند برای جلوگیری از صرفه جویی در بودجه کربن مجاز برای جلوگیری از گرمایش 1.5C باشد.

اکثر مدل ها 50-200٪ CO2 بیشتر از بودجه کربن مجاز را در طول قرن گذشته، قبل از کشیدن CO2 اضافی خارج می کنند.

این مدل ها تصویب گسترده BECCS را بین 2030 و 2040 آغاز می کنند و سپس به سرعت افزایش می یابند. توسط 2050، بسیاری از مدل های BECCS تولید بیش از XJNXX exajoules (EJ)، تقریبا همان مقدار انرژی در سطح جهانی به عنوان زغال سنگ امروز فراهم می کند. توسط 100، BECCS در حدود 2100EJ خواهد بود در مقایسه با 200EJ برای تمام انرژی های تجدید پذیر غیر بیوماس.

شکل زیر نشان دهنده مقدار CO2 است که توسط CCS (هر دو از BECCS و سوخت های فسیلی) در همه مدل ها جدا شده است. جذب کربن پس از 2020 رمپ می کند و تا پایان قرن می تواند 20 GtCO2 یا بالاتر باشد که حدود نیمی از انتشار جهانی CO2 در 2018 است.

CO2 سالانه توسط ضبط و ذخیره کربن در gigatons (Gt) CO2 سالانه و SSP در تمام سناریوهای RCP1.9 / 1.5C گرفته شده است. از شکل 3 در Rogelj و همکاران 2018.

این مدل ها برآورد می کند که بین جنگل های جنگل جهانی بین -2٪ و 26٪ بین امروز و 2100 تغییر می کند، در بیشتر مدل ها نشان دهنده افزایش چشمگیر در پوشش جنگل است. هر دو BECCS و جنگلداری نیاز به زمین زیادی دارند. اکثر مدل ها نشان می دهد که کاهش سناریوهای زمین شناسی جهانی تقریبا برابر با منطقه ای است که در حال حاضر برای کشاورزی در سراسر اتحادیه اروپا استفاده می شود.

با این حال، بیشتر مدل هایی که در این تحقیق استفاده می شود شامل جنگل های زراعی نیستند به عنوان یک روش کاهش صریح، بنابراین جنگل ها و دیگر "طبیعی" فن آوری انتشار منفی است به طور بالقوه می تواند نقش بزرگی در آینده ایفا کند. تکنولوژی های خاصی که برای انتشار های منفی در آینده استفاده می شود ممکن است متفاوت باشد و تا حدودی کمتر به BECCS وابسته است، اما روش های غیر BECCS عمدتا از مدل ها به دلیل عدم اطمینان باقی مانده در هزینه و اثربخشی در مقیاس حذف می شوند.

به طور مشابه، میزان استفاده از BECCS بین مدلها و SSP ها کاملا متفاوت است، زیرا SSP1 نیاز به کمترین میزان انتشار منفی و SSP5 را دارد که بیشترین ضرورت را دارد، زیرا کاهش سریع تر انتشار آنها و همچنین استفاده از کلی انرژی بیشتر است.

دکتر یوری راولج، نویسنده اصلی مقاله از موسسه بین المللی تحلیل سیستمهای کاربردی (IIASA) در اتریش، به Carbon Trief می گوید:

"این نشان می دهد که تمرکز بر سبک زندگی پایدار که تقاضای انرژی را محدود می کند، می تواند به شدت وابستگی به BECCS را کاهش دهد".

یک نتیجه جالب از هدف 1.5C، کاهش استفاده از سوخت های فسیلی در ترکیب با CCS است، در مقایسه با آنچه در سناریوهای 2C یافت می شود. این به این دلیل است که سوخت های فسیلی با CCS هنوز باعث انتشار گازهای متان از مواد معدنی یا گاز زغال سنگ و همچنین انتشار CO2 به علت ضبط ناقص و نشت می شوند. این انتشار اضافی می تواند بیش از حد اهمیت داده شود تا در مقیاس وسیع در جهان 1.5C امکان پذیر باشد.

1.5C نسبت به 2C بسیار دشوار است

علاوه بر بررسی دقیق آنچه که برای محدود کردن گرمایش به 1.5C انجام می شود، مقاله نیز آن را با سناریوهای 2C موجود در تعدادی از دسته های مختلف مقایسه می کند. شکل زیر نشان دهنده تفاوت بین سناریوهای 1.5C و 2C در هر دو معیارهای کاهش اقتصادی و CO2 است. هر خط نقطهای نشان دهنده افزایش 100٪ در هزینه یا تلاش در جهان 1.5C در مقایسه با جهان 2C است.

افزایش نسبی در هزینه و ضریب کاهش CO2 برای سناریوهای 1.5C در مقایسه با سناریوهای 2C برای SSP های مختلف. هر خط نقطهای نشان دهنده افزایش 100٪ در هزینه یا کاهش مقدار، تا افزایش 500٪ است. گرفته شده از شکل 4 در Rogelj و همکاران 2018.

بزرگترین افزایش در قیمت کربن، که باید بین 200٪ و 400٪ بالاتر باشد، و در هزینه های نزدیک مدت که 200٪ به بیش از 300٪ بالاتر است. این افزایش در هزینه های کوتاه مدت ناشی از کاهش شدید در آینده نزدیک است. انتظار می رود هزینه های بلندمدت در حدود 200٪ بالاتر باشد.

برای معیارهای کاهش CO2، یک جهان 1.5C نیازمند تقریبا دو تا سه برابر کاهش CO2 از ساختمان ها و حمل و نقل از جهان 2C است. این بخش ها به کاهش تولید گازهای گلخانه ای نسبت به تولید برق دشوارتر است زیرا آنها شامل احتراق مستقیم سوخت های فسیلی هستند که به راحتی جایگزین می شوند.

مشکل، اما ممکن است؟

سناریوهای جدید در این مطالعه مهم هستند، زیرا نشان می دهد که مسیرهای احتمالی و مسیرهای تکنولوژیکی وجود دارد که می تواند گرمایش را در زیر 1.5C در 2100 محدود کند. با این حال، تمام مدل ها شامل 1.5C بیش از حد گرم شدن در اواسط قرن بود. اکثر آنها به مقادیر عظیمی از هنوز ثابت نشده است انتشار گازهای گلخانه ای منفی بعد از قرن بیستم برای کاهش قابل توجه تدریجی انتشار گازهای گلخانه ای در کوتاه مدت امکان پذیر است.

As دکتر گلن پیترز، محقق ارشد در مرکز تحقیقات محیط زیست بین المللی CICERO در نروژ که در این مطالعه شرکت نکرد، به کربن اورژانس می گوید:

"محدود کردن دما به 1.5C نزدیک است به اینکه چه مدلها میتوانند تحویل بدهند، و تنها برخی از مفروضات اجتماعی، اقتصادی و تکنولوژیکی که ممکن است به مسیرهای 1.5C برسد. چگونه می توان نتایج مدل را به تبدیل یک جامعه زنده تبدیل کرد. فیل در اتاق است. سناریوهای 1.5C نیاز به کاهش رادیکال در استفاده از سوخت های فسیلی بدون سربار، گسترش سریع منابع غیر فسیلی و حذف دی اکسید کربن در سطح سیاره ای دارند. عدم دسترسی به هر یک از این بلوک های اصلی هسته 1.5C را به سرعت غیر قابل اجرا خواهد کرد. "

توجه داشته باشید: همراه با انتشار این مطالعه به تازگی به روز شده است انتشارات SSP و پایگاه داده سناریو، که شامل اطلاعات برای همه سناریوهای SSP است.

Rogelj، J. et al. (2018) سناریوهایی در جهت محدود کردن افزایش میانگین دمای جهانی در زیر 1.5C، تغییرات اقلیمی طبیعت،

doi:10.1038/s41558-018-0091-3

این مقاله در ابتدا در ظاهر کربن مختصر

درباره نویسنده

Zeke Hausfather تحقیق در زمینه علم و فناوری آب و هوا را با توجه به تمرکز ایالات متحده بررسی می کند. Zeke دارای مدرک کارشناسی ارشد در علوم محیط زیست از دانشگاه ییل و Vrije Universiteit آمستردام است، و در حال تکمیل یک دکترا در علم آب و هوا در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی است. او سال های گذشته 10 را به عنوان یک دانشمند داده و کارآفرین در بخش Cleantech کار کرده است.

کتاب های مرتبط:

at InnerSelf Market و آمازون