Nieuwe scenario's laten zien hoe de wereld het opwarmen van 1.5C in 2100 kan beperken

Nieuwe scenario's laten zien hoe de wereld het opwarmen van 1.5C in 2100 kan beperken

In de 2015 Overeenkomst Paris over de klimaatverandering beloofde bijna elk land op aarde de wereldwijde temperaturen "ver onder" 2C boven het pre-industriële niveau te houden en "de inspanningen voort te zetten om de temperatuurstijging nog verder te beperken tot 1.5C".

Indertijd hadden wetenschappers echter alleen energiesystemen en koolstofmitigatiepaden gemodelleerd om het 2C-doel te bereiken. Weinig studies hadden onderzocht hoe de wereld de opwarming zou kunnen beperken tot 1.5C.

Nu een krant in Natuur Climate Change presenteert de resultaten van een nieuwe modelleringsoefening met zes verschillende "geïntegreerde beoordelingsmodellen" (IAM's) om de mondiale temperaturen in 2100 tot onder 1.5C te beperken.

De resultaten suggereren dat 1.5C haalbaar is als de wereldwijde uitstoot de komende jaren piekt en enorme hoeveelheden koolstof in de tweede helft van de eeuw uit de atmosfeer worden gezogen door een voorgestelde technologie die bekend staat als bio-energie met koolstofafvang en -opslag (BECCS).

Het 1.5C-doel definiëren

Een uitdaging met het doel om de opwarming tot 1.5C boven pre-industriële niveaus te beperken, is dat het was niet duidelijk omschreven in de tekst van de Overeenkomst van Parijs. Wetenschappers zijn het bijvoorbeeld niet eens over wat, precies, pre-industriële temperaturen waren en hoe ze het best kunnen worden gedefinieerdAlsmede welke gegevensset moet worden gebruikt.

Er is ook geen duidelijke consensus als het doel zou moeten zijn om te streven naar zelfs maar de minste kans dat de wereld 1.5C opwarmt door 2100, of probeer te vermijden dat de temperaturen de 1.5C overschrijden door te streven naar een nog lagere opwarmingshoeveelheid. Omdat onzekerheden in klimaatgevoeligheid betekent dat we alles zouden kunnen hebben tussen 1.5C en 4.5C opwarming per verdubbeling van de CO2-emissies, wetenschappers hebben de neiging om het ergste geval te vermijden waarbij klimaatgevoeligheid uiteindelijk aan de bovenkant van het bereik komt.

In het geval van het 2C-doel werd de "well below" -taal van de Overeenkomst van Parijs geïnterpreteerd als zijnde ervoor zorgend dat er niet meer is dan een 33% kans om 2C te overschrijden - en daarom een ​​kans van 66% om eronder te blijven. Maar het doel van 1.5C kan worden geïnterpreteerd als een streven naar een 50% kans om onder 1.5C te blijven, of een kans van 66% vergelijkbaar met het 2C-doel. Dit klinkt misschien als een klein verschil, maar het heeft grote gevolgen voor de resulterend koolstofbudget en het gemak om het doel te bereiken.


Haal het laatste uit InnerSelf


In hun nieuwe paper kiest een team van 23-energieonderzoekers voor een striktere interpretatie van het doelwit en streeft naar een 66% kans om meer te vermijden dan 1.5C-opwarming in het jaar 2100. Ze laten echter toe dat de temperaturen in de loop van de eeuw de 1.5C overschrijden zolang ze tegen het jaar 1.5 terugvallen tot onder 2100C. Dit staat bekend als een "overshoot" -scenario.

1.5C is alleen mogelijk in sommige toekomstige paden

Om levensvatbare paden te bepalen om opwarming tot 1.5C te beperken, gebruiken de onderzoekers de nieuwe Gedeelde sociaal-economische trajecten (SSP's) ontwikkeld als voorbereiding op het volgende evaluatieverslag van het Intergouvernementele Panel over klimaatverandering (IPCC), begin volgende decennium. Deze SSP's - die Carbon Brief in de komende weken grondiger zal onderzoeken - presenteren vijf mogelijke toekomstige werelden die verschillen in bevolking, economische groei, energievraag, gelijkheid en andere factoren.

Elke wereld zou meerdere verschillende klimaattrajecten kunnen hebben, hoewel sommige een veel gemakkelijkere tijd hebben om de uitstoot te verminderen dan andere. Het nieuwe klimaattraject in verband met het vermijden van meer dan 1.5C-opwarming in 2100 wordt Representative Concentration Pathway 1.9 ("RCP1.9") genoemd, wat een wereld is waarin de stralingsforcering van broeikasgassen beperkt is tot niet meer dan 1.9 Watt per vierkante meter (W / m2) boven pre-industriële niveaus. Dit is lager dan het bereik van RCP's dat eerder werd gebruikt door klimaatmodellen, die van 2.6 tot 8.5W / m2 gingen.

De zes IAM's vinden allemaal haalbare 1.5C-scenario's in SSP1, een pad dat zich richt op "inclusieve en duurzame ontwikkeling". Vier van de zes modellen vinden trajecten in SSP2, een middenwegscenario waarbij trends grotendeels historische patronen volgen. Geen enkele model toont levensvatbare 1.5C-routes in SSP3, een wereld van 'regionale rivaliteit' en 'opstandig nationalisme' met weinig internationale samenwerking.

Ten slotte heeft slechts één van de modellen een 1.5C-pad in SSP4, wat een wereld is van "grote ongelijkheid", terwijl twee modellen levensvatbare paden hebben in SSP5, een wereld van "snelle economische groei" en "energie-intensieve levensstijl".

Emissies moeten snel piekeren

Om de opwarming tot onder 1.5C te beperken, vereisen alle modellen die door de onderzoekers zijn onderzocht dat de mondiale emissies piekeren door 2020 en daarna sterk dalen. Na 2050 moet de wereld de netto CO2-emissies tot nul terugbrengen en moeten de emissies in de tweede helft van de 21st eeuw steeds negatiever zijn.

Zelfs met deze snelle reducties overschrijden alle overwogen scenario's nog steeds de 1.5C-opwarming in de 2040s, voordat ze met 1.3 tot boven 1.4-2100C boven pre-industriële niveaus daalden. Modellen met snellere reducties - meestal geassocieerd met SSP1 - hebben een lagere temperatuuroverschrijding dan die met meer geleidelijke reducties.

De onderstaande figuur toont zowel de CO2-emissies (links) als de opwarming van de aarde boven pre-industrieel (rechts) in alle onderzochte 1.5C-modellen. De lijnen zijn gekleurd op basis van de gebruikte SSP.

CO2-emissies in gigaton (Gt) CO2 (links) en globale gemiddelde oppervlaktetemperatuur ten opzichte van pre-industrieel (rechts) in alle RCP1.9 / 1.5C-scenario's die zijn opgenomen in Rogelj et al 2018. Gegevens beschikbaar in de IIASA SSP-database. Grafiek door Carbon Briefing met Highcharts.

De modellen tonen een resterende 1.5C "koolstof budget"Van 2018 naar 2100 van tussen -175 en 400 gigatonnes van CO2 (GtCO2). Dit bereik is consistent met schattingen van de IPCC's 5th Assessment Report.

Het brede bereik is grotendeels het gevolg van verschillen in emissies van niet-CO2 broeikasgassen, zoals methaan en stikstofoxide, die door de 2100 met een factor tussen twee en drie over de modellen variëren. Sommige modellen met hogere niet-CO2-emissies hebben een resterend koolstofbudget van minder dan nul, waardoor er meer CO2 uit de atmosfeer moet worden verwijderd dan aan het eind van de eeuw. In deze simulaties is het koolstofbudget voor 1.5C al opgebruikt.

De centrale schatting voor de modellen is dat het resterende 2018-2100-koolstofbudget rond 230 GtCO2 ligt. Met het huidige emissieniveau zou dit ongeveer zes jaar kunnen duren totdat het volledige 1.5C-budget is opgebruikt, met een bereik van nul tot 11 jaar voor alle modellen.

Vervanging van fossiele brandstoffen door hernieuwbare energiebronnen

De studie onderzoekt de verschillende manieren waarop aan de wereldwijde energiebehoeften kan worden voldaan, terwijl ook de uitstoot van broeikasgassen wordt verminderd om het 1.5C-doel te bereiken. Beperking van de opwarming tot onder 1.5C vereist dat de wereld snel alle soorten fossiele brandstoffen afbouwt - of althans die zonder begeleiding koolstof winning en opslag (CCS). Tegelijkertijd moet de wereld snel het gebruik van nul- en netto-negatieve koolstof-energiebronnen opvoeren - dingen zoals BECCS die energie genereren terwijl CO2 daadwerkelijk uit de atmosfeer wordt verwijderd.

De onderstaande figuur toont het gebruik van hernieuwbare energie (links), netto-negatieve BECCS (midden) en steenkool zonder CCS (rechts) voor alle 1.5C-modellen. De kleuren laten zien welke SSP's de modelsimulaties gebruiken.

Nieuwe scenario's laten zien hoe de wereld het opwarmen van 1.5C in 2100 kan beperken

Globaal primair energiegebruik in exajoules (EJ) voor niet-biomassa hernieuwbare energie (links), BECCS (midden) en steenkool zonder CCS (rechts) in alle RCP1.9 / 1.5C-scenario's. Aangepast van figuur 2 in Rogelj et al 2018.

In de meeste modellen neemt het totale energieverbruik feitelijk toe tussen 2018 en 2100, tussen -22% en + 83%, met een centrale toename van 22%.

De modellen laten echter ook zien dat energie-efficiëntie op korte termijn heel belangrijk is - althans, terwijl de meeste energie uit fossiele brandstoffen komt. Dit is met name van belang in de sectoren transport en bouw, waar een snelle decarbonisatie moeilijker is dan bij elektriciteitsopwekking.

De modellen laten een geschat 60-80% zien van alle energie die 2050 wereldwijd uit hernieuwbare bronnen haalt. Sommige modellen tonen ook een veel grotere rol voor kernenergie, hoewel andere dat niet doen.

Om de opwarming tot 1.5C te beperken, daalt het gebruik van steenkool zonder koolstofafvang met ongeveer 80% door 2040, waarbij olie eveneens grotendeels wordt uitgefaseerd door 2060. Dit zou vereisen dat de meeste benzine- of dieselvoertuigen worden uitgefaseerd door 2060, waarbij elektrische of andere koolstofarme voertuigen met alternatieve brandstofbronnen het overgrote deel van de verkoop ruim voor die datum uitmaken. Toekomstig gebruik van aardgas is meer gemengd in de modellen, waarbij sommige tegen het midden van de eeuw toenemen en sommige afnemen.

Emissies moeten negatief worden

Negatieve emissies zijn nodig in de tweede helft van de eeuw om het extra CO2 uit de atmosfeer te halen. Dit komt omdat de emissies niet snel genoeg in de modellen kunnen dalen om te voorkomen dat het toegestane koolstofbudget wordt overschreden om 1.5C-opwarming te voorkomen.

De meeste modellen stoten ongeveer 50-200% meer CO2 uit dan het toegestane koolstofbudget in de loop van de eeuw, voordat de extra CO2 weer naar buiten werd getrokken.

De modellen gaan uit van een brede acceptatie van BECCS die begint tussen 2030 en 2040 en vervolgens snel opschaalt. Door 2050 produceren veel modellen BECCS die meer produceren dan 100 exajoules (EJ), ongeveer dezelfde hoeveelheid energie wereldwijd als steenkool tegenwoordig biedt. Door 2100 zal BECCS rond 200EJ zijn in vergelijking met 300EJ voor alle niet-biomassa hernieuwbare energie.

In de onderstaande figuur ziet u de hoeveelheid CO2 die door CCS (zowel van BECCS als fossiele brandstoffen) in alle modellen is afgezonderd. Koolstofafname neemt toe na 2020 en zou aan het einde van de eeuw 20 GtCO2 of hoger kunnen zijn, wat ongeveer de helft is van de wereldwijde CO2-emissies in 2018.

Nieuwe scenario's laten zien hoe de wereld het opwarmen van 1.5C in 2100 kan beperken

Jaarlijks CO2 gesekwestreerd door CO2-afvang en -opslag in gigaton (Gt) CO2 per jaar en SSP in alle RCP1.9 / 1.5C-scenario's. Aangepast van figuur 3 in Rogelj et al 2018.

De modellen produceren schattingen van wereldwijde veranderingen in bosbedekking tussen -2% en 26% tussen vandaag en 2100, waarbij de meeste modellen een significante toename in bosbedekking laten zien. Zowel BECCS als bebossing vereisen veel grond. De meeste modellen laten een daling zien van wereldwijde cropland-scenario's die ongeveer overeenkomen met het gebied dat momenteel wordt gebruikt voor landbouw in de hele Europese Unie.

De meeste modellen die in het onderzoek worden gebruikt, houden echter niet van bebossing als een expliciete mitigatiemogelijkheid, dus bebossing en andere "Natuurlijke" negatieve-emissietechnologieën zou in de toekomst mogelijk een grotere rol kunnen spelen. De specifieke technologieën die worden gebruikt voor toekomstige negatieve emissies kunnen verschillen en enigszins minder afhankelijk zijn van BECCS, maar niet-BECCS-benaderingen worden grotendeels uitgesloten van de modellen vanwege de resterende onzekerheden in kosten en effectiviteit op schaal.

Evenzo verschilt de hoeveelheid gebruikt BECCS nogal tussen modellen en tussen SSP's, waarbij SSP1 de minst negatieve emissies vereist en SSP5 het meest vereist is vanwege de langzamere emissiereducties en het hogere totale energieverbruik.

Dr. Joeri Rogelj, de hoofdauteur van het papier van de International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) in Oostenrijk, vertelt Carbon Brief:

"Dit geeft aan dat een focus op duurzame levensstijlen die de energievraag beperken, de afhankelijkheid van BECCS sterk kan verminderen."

Een interessant gevolg van de 1.5C-doelstelling is een verminderd gebruik van fossiele brandstoffen in combinatie met CCS, vergeleken met wat wordt gevonden in 2C-scenario's. Dit komt omdat fossiele brandstoffen met CCS nog steeds resulteren in methaanemissies van steenkoolmijnen of gasbehandeling, evenals in CO2-emissies als gevolg van onvolkomen vangst en lekkage. Deze extra uitstoot kan te belangrijk worden om op grote schaal toe te staan ​​in een 1.5C-wereld.

Veel moeilijker om 1.5C te bereiken dan 2C

Naast het onderzoeken van de details van wat het zou kosten om opwarming tot 1.5C te beperken, vergelijkt het papier het ook met bestaande 2C-scenario's in een aantal verschillende categorieën. In de onderstaande afbeelding ziet u het verschil tussen 1.5C- en 2C-scenario's voor zowel economische als CO2-reductiestatistieken. Elke stippellijn vertegenwoordigt een 100% toename in kosten of moeite in een 1.5C-wereld in vergelijking met een 2C-wereld.

Nieuwe scenario's laten zien hoe de wereld het opwarmen van 1.5C in 2100 kan beperken

Relatieve kostenstijgingen en CO2-reductiestatistieken voor 1.5C-scenario's in vergelijking met 2C-scenario's voor verschillende SSP's. Elke stippellijn vertegenwoordigt een toename van 100% in kosten of reductie, tot een toename van 500%. Genomen uit figuur 4 in Rogelj et al 2018.

De grootste stijgingen zijn de koolstofprijzen, die moeten liggen tussen 200% en 400% hoger, en op korte termijn kosten, die 200% tot meer dan 300% hoger zijn. Deze stijgingen van de kortetermijnkosten worden veroorzaakt door de strengere emissiereducties op korte termijn die nodig zijn. De langetermijnkosten zullen naar verwachting ook ongeveer 200% hoger zijn.

Voor CO2-reductiestatistieken vereist een 1.5C-wereld ongeveer twee tot drie keer grotere reducties in CO2 van gebouwen en transport dan in een 2C-wereld. Deze sectoren zijn moeilijker te decarboniseren dan elektriciteitsopwekking omdat ze de directe verbranding van fossiele brandstoffen betreffen die minder gemakkelijk te vervangen zijn.

Moeilijk, maar mogelijk?

De nieuwe scenario's in deze studie zijn belangrijk omdat ze laten zien dat er mogelijke trajecten en technologische paden zijn die de opwarming tot onder 1.5C in 2100 kunnen beperken. Alle modellen bevatten echter een XhUMXC-overschrijding van de opwarming in het midden van de eeuw. De meesten vertrouwen ook op enorme hoeveelheden still-onbewezen negatieve emissies later in de eeuw om een ​​meer mogelijk geleidelijke emissiereductie op de korte termijn mogelijk te maken.

As Dr. Glen Peters, een senior onderzoeker bij de CICERO Centrum voor Internationaal Klimaatonderzoek in Noorwegen die niet betrokken was bij het onderzoek, vertelt Carbon Brief:

"Het beperken van de temperatuur tot 1.5C komt dicht in de buurt van wat modellen kunnen opleveren, met slechts bepaalde sociaal-economische, technologische en resource-aannames die vatbaar zijn voor 1.5C-routes. Hoe de modelresultaten te transformeren in een levensvatbare samenlevingstransformatie blijft de olifant in de kamer. De 1.5C-scenario's vereisen een radicale vermindering van het onverminderde gebruik van fossiele brandstoffen, snelle expansie van niet-fossiele energiebronnen en verwijdering van koolstofdioxide op planetaire schaal. Het niet halen van een van die kernbouwstenen zal 1.5C snel onhaalbaar maken. "

Opmerking: Bij de publicatie van de studie hoort een bijgewerkte versie SSP-emissies en scenariadatabase, met gegevens voor alle SSP-scenario's.

Rogelj, J. et al. (2018) Scenario's naar beperking van de wereldwijde gemiddelde temperatuurstijging onder 1.5C, Nature Climate Change,

doi:10.1038/s41558-018-0091-3

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op Carbon Briefing

Over de auteur

Zeke Hausfather dekt onderzoek in klimaatwetenschap en energie met een Amerikaanse focus. Zeke heeft masters in milieukunde van de Yale University en de Vrije Universiteit Amsterdam en is doctor in de klimaatwetenschap aan de University of California, Berkeley. Hij heeft de afgelopen 10-jaren doorgebracht als datawetenschapper en ondernemer in de cleantechsector.

Related Books:

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = climate change solutions; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}