Trong 2015 Hiệp định Paris Về biến đổi khí hậu, gần như mọi quốc gia trên Trái đất đều cam kết duy trì nhiệt độ toàn cầu, thấp hơn mức XN 2C trên mức tiền công nghiệp và theo đuổi các nỗ lực nhằm hạn chế sự gia tăng nhiệt độ hơn nữa đối với 1.5C.

Tuy nhiên, vào thời điểm đó, các nhà khoa học chỉ mô hình hóa hệ thống năng lượng và các lộ trình giảm thiểu carbon để đạt được mục tiêu 2C. Một số nghiên cứu đã xem xét cách thế giới có thể hạn chế sự nóng lên ở 1.5C.

Bây giờ một tờ giấy trong Thiên nhiên biến đổi khí hậu trình bày kết quả từ một bài tập mô hình hóa mới bằng cách sử dụng sáu mô hình đánh giá tích hợp khác nhau (IAM) để hạn chế nhiệt độ toàn cầu trong 2100 xuống dưới 1.5C.

Kết quả cho thấy 1.5C có thể đạt được nếu phát thải toàn cầu đạt cực đại trong vài năm tới và lượng carbon khổng lồ bị hút ra khỏi bầu khí quyển trong nửa sau của thế kỷ thông qua một công nghệ được đề xuất là năng lượng sinh học với thu hồi và lưu trữ carbon (TRỞ THÀNH).

Xác định mục tiêu 1.5C

Một thách thức với mục tiêu hạn chế sự nóng lên ở mức 1.5C trên mức tiền công nghiệp là nó đã được không được xác định rõ ràng trong văn bản của Thỏa thuận Paris. Ví dụ, các nhà khoa học không đồng ý về việc, chính xác, nhiệt độ tiền công nghiệp là gì và cách tốt nhất để xác định chúng, Cũng như sử dụng tập dữ liệu nào.

Cũng không có sự đồng thuận rõ ràng nếu mục tiêu nên nhắm đến để có được tỷ lệ thậm chí cả thế giới đạt được sự nóng lên của 1.5C, hoặc tìm cách thử và tránh để nhiệt độ vượt quá 2100C bằng cách nhắm đến mức độ nóng lên thấp hơn. Bởi vì sự không chắc chắn về độ nhạy khí hậu có nghĩa là chúng ta có thể có bất cứ điều gì giữa sự nóng lên của 1.5C và 4.5C sau khi tăng gấp đôi lượng khí thải CO2, các nhà khoa học có xu hướng lên kế hoạch để tránh trường hợp xấu nhất khi độ nhạy khí hậu kết thúc ở mức cao hơn của phạm vi.

Trong trường hợp của mục tiêu 2C, ngôn ngữ của Hiệp định Paris bên dưới ngôn ngữ của Bỉ đã được giải thích là đảm bảo rằng không có nhiều hơn khả năng 33% vượt quá 2C - và do đó, khả năng 66% ở dưới nó. Nhưng mục tiêu 1.5C có thể được giải thích như là nhắm đến cơ hội 50% ở dưới mức 1.5C hoặc cơ hội 66% tương tự như mục tiêu 2C. Điều này nghe có vẻ như một sự khác biệt nhỏ, nhưng nó có tác động lớn đến kết quả ngân sách carbon và dễ dàng đạt được mục tiêu.

Trong bài báo mới của họ, một nhóm các nhà nghiên cứu năng lượng 23 chọn cách giải thích chặt chẽ hơn về mục tiêu, hướng tới cơ hội 66% để tránh nhiều hơn sự nóng lên của 1.5C trong năm 2100. Tuy nhiên, chúng cho phép nhiệt độ vượt quá 1.5C trong suốt thế kỷ miễn là chúng giảm xuống dưới mức 1.5C vào năm 2100. Điều này được biết đến như là một kịch bản vượt quá giới hạn.

1.5C chỉ có thể trong một số con đường tương lai

Để đánh giá các con đường khả thi để hạn chế sự nóng lên ở 1.5C, các nhà nghiên cứu sử dụng phương pháp mới Con đường kinh tế xã hội chia sẻ (SSPs) được phát triển để chuẩn bị cho báo cáo đánh giá của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) tiếp theo vào đầu thập kỷ tới. Các SSP này - mà Carbon Brief sẽ khám phá sâu hơn trong những tuần tới - hiện năm thế giới tương lai có thể khác nhau về dân số, tăng trưởng kinh tế, nhu cầu năng lượng, bình đẳng và các yếu tố khác.

Mỗi thế giới có thể có nhiều quỹ đạo khí hậu khác nhau, mặc dù một số sẽ có thời gian giảm khí thải dễ dàng hơn nhiều so với các thế giới khác. Quỹ đạo khí hậu mới liên quan đến việc tránh nhiều hơn sự nóng lên của 1.5C trong 2100 được gọi là Con đường tập trung đại diện 1.9 (Hồi RCP1.9,), đó là một thế giới nơi mà bức xạ cưỡng bức từ khí nhà kính bị giới hạn không quá mức watUMX trên mỗi mét vuông (W / W) m1.9) trên mức tiền công nghiệp. Con số này thấp hơn phạm vi RCP được sử dụng trước đây bởi các nhà điều tiết khí hậu, đi từ 2 lên đến 2.6W / m8.5.

Sáu IAM đều tìm thấy các kịch bản 1.5C khả thi trong SSP1, đây là một con đường tập trung vào sự phát triển toàn diện và bền vững của ED. Bốn trong số sáu mô hình tìm thấy con đường trong SSP2, đó là một phần giữa của kịch bản đường mà xu hướng chủ yếu đi theo mô hình lịch sử. Không có mô hình nào cho thấy con đường 1.5C khả thi trong SSP3, đó là một thế giới của đối thủ trong khu vực của thành phố Hồi giáo và hồi giáo hồi giáo với sự hợp tác quốc tế.

Cuối cùng, chỉ có một trong số các mô hình có con đường 1.5C trong SSP4, đó là một thế giới của bất bình đẳng cao, trong khi hai mô hình có con đường khả thi trong SSP5, một thế giới của sự tăng trưởng kinh tế nhanh chóng của cuộc sống.

Phát thải phải đạt đỉnh nhanh chóng

Để hạn chế sự nóng lên dưới mức 1.5C, tất cả các mô hình mà các nhà nghiên cứu đã kiểm tra yêu cầu mức phát thải toàn cầu đạt mức cực đại bằng 2020 và giảm dần sau đó. Sau 2050, thế giới phải giảm phát thải CO2 ròng xuống 0 và phát thải phải ngày càng âm trong suốt nửa sau của thế kỷ 21st.

Ngay cả với những mức giảm nhanh chóng này, tất cả các kịch bản được xem xét vẫn vượt quá sự nóng lên của 1.5C trong 2040, trước khi giảm xuống khoảng 1.3-1.4C trên mức trước công nghiệp của 2100. Các mô hình với mức giảm nhanh hơn - thường được liên kết với SSP1 - có độ vọt quá nhiệt ít hơn so với các mô hình có mức giảm dần hơn.

Hình dưới đây cho thấy cả phát thải CO2 (trái) và nóng lên toàn cầu trên mức tiền công nghiệp (phải) trên tất cả các mô hình 1.5C được kiểm tra. Các dòng được tô màu dựa trên SSP được sử dụng.

Phát thải CO2 tính bằng gigatons (Gt) CO2 (trái) và nhiệt độ bề mặt trung bình toàn cầu so với preindustrial (phải) trong tất cả các kịch bản RCP1.9 / 1.5C có trong Rogelj et al 2018. Dữ liệu có sẵn trong Cơ sở dữ liệu SSAS IIASA. Biểu đồ bằng Carbon Brief sử dụng Highcharts.

Các mô hình hiển thị một 1.5C còn lạingân sách carbonXấu từ 2018 đến 2100 trong khoảng từ -175 và 400 gigaton của CO2 (GtCO2). Phạm vi này là phù hợp với ước tính từ Báo cáo đánh giá 5th của IPCC.

Phạm vi rộng phần lớn là kết quả của sự khác biệt về phát thải khí nhà kính không CO2, chẳng hạn như metan và oxit nitơ, thay đổi theo hệ số từ hai đến ba trên các mô hình bởi 2100. Một số mô hình có lượng phát thải phi CO2 cao hơn có ngân sách carbon còn lại dưới 0, yêu cầu loại bỏ nhiều CO2 ra khỏi khí quyển hơn vào cuối thế kỷ. Trong các mô phỏng này, ngân sách carbon cho 1.5C đã được sử dụng hết.

Ước tính trung tâm trên các mô hình là ngân sách carbon 2018-2100 còn lại là khoảng 230 GtCO2. Với tốc độ phát thải hiện tại, điều này sẽ cho phép khoảng sáu năm cho đến khi toàn bộ ngân sách 1.5C cạn kiệt, với phạm vi từ 0 đến 11 trong tất cả các mô hình.

Thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng năng lượng tái tạo

Nghiên cứu khám phá những cách khác nhau mà nhu cầu năng lượng toàn cầu có thể được đáp ứng, đồng thời cắt giảm lượng khí thải GHG để đáp ứng mục tiêu 1.5C. Hạn chế sự nóng lên dưới mức 1.5C đòi hỏi thế giới phải nhanh chóng loại bỏ tất cả các loại nhiên liệu hóa thạch - hoặc ít nhất là những loại không có kèm theo chụp và lưu trữ cacbon (CCS). Đồng thời, thế giới cần nhanh chóng tăng cường sử dụng các nguồn năng lượng carbon âm và không âm - những thứ như BECCS tạo ra năng lượng trong khi thực sự loại bỏ CO2 khỏi khí quyển.

Hình dưới đây cho thấy việc sử dụng năng lượng tái tạo (trái), BECCS âm (trung tâm) và than không có CCS (phải) trên tất cả các mô hình 1.5C. Màu sắc cho thấy SSPs mô phỏng mô hình sử dụng.

Sử dụng năng lượng chính toàn cầu trong exajoules (EJ) cho năng lượng tái tạo không sinh khối (trái), BECCS (giữa) và than không có CCS (phải) trong tất cả các kịch bản RCP1.9 / 1.5C. Chuyển thể từ hình 2 trong Rogelj et al 2018.

Trong hầu hết các mô hình, việc sử dụng năng lượng tổng thể thực sự tăng giữa 2018 và 2100, giữa -22% và + 83%, với mức tăng trung tâm là 22%.

Tuy nhiên, các mô hình cũng cho thấy hiệu quả năng lượng khá quan trọng trong ngắn hạn - ít nhất, trong khi hầu hết năng lượng đến từ nhiên liệu hóa thạch. Điều này đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực vận chuyển và xây dựng, nơi quá trình khử cacbon nhanh chóng khó khăn hơn so với sản xuất điện.

Các mô hình cho thấy% 60-80 ước tính của tất cả năng lượng đến từ năng lượng tái tạo trên toàn cầu bởi 2050. Một số mô hình cũng cho thấy vai trò lớn hơn đối với năng lượng hạt nhân, mặc dù những mô hình khác thì không.

Để hạn chế sự nóng lên ở 1.5C, việc sử dụng than mà không thu được carbon giảm khoảng 80% bởi 2040, với dầu tương tự được loại bỏ bởi 2060. Điều này sẽ yêu cầu hầu hết các loại xe chạy bằng xăng hoặc dầu diesel bị loại bỏ bởi 2060, với các phương tiện nhiên liệu thay thế bằng điện hoặc carbon thấp khác chiếm phần lớn doanh số bán hàng trước ngày đó. Việc sử dụng khí tự nhiên trong tương lai được trộn lẫn nhiều hơn trong các mô hình, với một số hiển thị tăng và một số giảm vào giữa thế kỷ.

Phát thải phải tiêu cực

Khí thải âm là cần thiết trong nửa sau của thế kỷ để kéo thêm CO2 ra khỏi khí quyển. Điều này là do khí thải không thể giảm đủ nhanh trong các mô hình để tránh vượt quá ngân sách carbon cho phép để tránh sự nóng lên của 1.5C.

Hầu hết các mô hình phát ra CO50 nhiều hơn so với ngân sách carbon cho phép trong suốt thế kỷ, trước khi rút CO200 thêm ra ngoài.

Các mô hình giả định áp dụng rộng rãi BECCS bắt đầu giữa 2030 và 2040 và sau đó nhanh chóng nhân rộng. Theo 2050, nhiều mô hình có BECCS sản xuất nhiều hơn các exajoules 100 (EJ), gần bằng lượng năng lượng trên toàn cầu như than cung cấp ngày nay. Theo 2100, BECCS sẽ ở khoảng 200EJ so với 300EJ cho tất cả năng lượng tái tạo không sinh khối.

Hình dưới đây cho thấy lượng CO2 được cô lập bởi CCS (cả từ nhiên liệu BECCS và nhiên liệu hóa thạch) trên tất cả các mô hình. Việc thu giữ carbon tăng lên sau 2020 và có thể là 20 GtCO2 hoặc cao hơn vào cuối thế kỷ, chiếm khoảng một nửa lượng phát thải CO2 toàn cầu trong 2018.

CO2 hàng năm được sắp xếp lại bằng cách thu và lưu trữ carbon trong gigatons (Gt) CO2 theo năm và SSP trên tất cả các kịch bản RCP1.9 / 1.5C. Chuyển thể từ hình 3 trong Rogelj et al 2018.

Các mô hình đưa ra ước tính thay đổi độ che phủ rừng toàn cầu giữa -2% và 26% giữa ngày hôm nay và 2100, với hầu hết các mô hình cho thấy sự gia tăng đáng kể về độ che phủ rừng. Cả BECCS và trồng rừng đòi hỏi nhiều đất. Hầu hết các mô hình cho thấy sự suy giảm trong các kịch bản đất trồng trọt toàn cầu gần bằng diện tích hiện đang được sử dụng cho nông nghiệp trên toàn Liên minh châu Âu.

Tuy nhiên, hầu hết các mô hình được sử dụng trong nghiên cứu không bao gồm trồng rừng như một lựa chọn giảm thiểu rõ ràng, vì vậy trồng rừng và các mô hình khác Công nghệ phát thải âm tính tự nhiên có khả năng đóng vai trò lớn hơn trong tương lai. Các công nghệ cụ thể được sử dụng cho phát thải âm trong tương lai có thể khác biệt và ít phụ thuộc hơn vào BECCS, nhưng các phương pháp không BECCS phần lớn bị loại khỏi các mô hình do sự không chắc chắn về chi phí và hiệu quả ở quy mô.

Tương tự, lượng BECCS được sử dụng khác nhau khá nhiều giữa các mô hình và trên các SSP, với SSP1 yêu cầu lượng khí thải âm ít nhất và SSP5 yêu cầu nhiều nhất do giảm phát thải chậm hơn và sử dụng năng lượng tổng thể cao hơn.

Bác sĩ Joeri Rogelj, tác giả chính của bài báo từ Viện quốc tế về hệ thống ứng dụng phân tích (IIASA) tại Áo, nói với Carbon Brief:

Điều này cho thấy rằng việc tập trung vào lối sống bền vững nhằm hạn chế nhu cầu năng lượng có thể làm giảm mạnh sự phụ thuộc vào BECCS.

Một hậu quả thú vị của mục tiêu 1.5C là giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch kết hợp với CCS, so với những gì được tìm thấy trong các kịch bản 2C. Điều này là do nhiên liệu hóa thạch với CCS vẫn dẫn đến phát thải khí mêtan từ khai thác than hoặc xử lý khí, cũng như phát thải CO2 do thu giữ và rò rỉ không hoàn hảo. Những phát thải thêm này có thể trở nên quá quan trọng để cho phép ở quy mô lớn trong thế giới 1.5C.

Khó tiếp cận 1.5C hơn nhiều so với 2C

Ngoài việc khám phá các chi tiết về những gì cần thiết để hạn chế sự nóng lên đối với 1.5C, bài báo cũng so sánh nó với các kịch bản 2C hiện có trên một số danh mục khác nhau. Hình dưới đây cho thấy sự khác biệt giữa các kịch bản 1.5C và 2C trên cả hai số liệu giảm kinh tế và CO2. Mỗi đường nét đứt thể hiện mức tăng% chi phí hoặc nỗ lực trong thế giới 100C so với thế giới 1.5C.

Tăng tương đối về số liệu giảm chi phí và CO2 cho các kịch bản 1.5C so với các kịch bản 2C cho các SSP khác nhau. Mỗi đường nét đứt thể hiện mức tăng chi phí hoặc mức giảm 100%, tăng đến mức tăng 500%. Lấy từ hình 4 trong Rogelj et al 2018.

Sự gia tăng lớn nhất là giá carbon, phải cao hơn từ 200% và 400%, và trong chi phí ngắn hạn, cao hơn 200% so với 300%. Những sự gia tăng chi phí ngắn hạn này được thúc đẩy bởi việc giảm phát thải ngắn hạn nghiêm trọng hơn cần thiết. Chi phí dài hạn cũng được dự kiến ​​sẽ cao hơn khoảng 200%.

Đối với các số liệu giảm CO2, một thế giới 1.5C yêu cầu mức giảm CO2 lớn hơn khoảng hai đến ba lần từ các tòa nhà và giao thông so với trong thế giới 2C. Những lĩnh vực này khó khử cacbon hơn so với sản xuất điện vì chúng liên quan đến việc đốt trực tiếp nhiên liệu hóa thạch ít dễ thay thế hơn.

Khó, nhưng có thể?

Các kịch bản mới trong nghiên cứu này rất quan trọng bởi vì chúng cho thấy rằng có những quỹ đạo và con đường công nghệ có thể hạn chế sự nóng lên dưới mức 1.5C trong 2100. Tuy nhiên, tất cả các mô hình bao gồm overshoot 1.5C nóng lên vào giữa thế kỷ. Hầu hết cũng dựa vào số lượng lớn vẫn chưa được chứng minh phát thải âm vào cuối thế kỷ để cho phép giảm phát thải dần dần một cách khả thi hơn trong thời gian tới.

As Tiến sĩ Glen Peters, một nhà nghiên cứu cao cấp tại Trung tâm nghiên cứu khí hậu quốc tế CICERO ở Na Uy, người không tham gia vào nghiên cứu, nói với Carbon Brief:

Nhiệt độ giới hạn đến 1.5C đang tiến gần đến những gì các mô hình có thể cung cấp, chỉ với một số giả định về kinh tế xã hội, công nghệ và tài nguyên nhất định có thể tuân theo các con đường 1.5C. Làm thế nào để biến đổi kết quả mô hình thành một sự chuyển đổi xã hội khả thi vẫn là con voi trong phòng. Các kịch bản 1.5C yêu cầu giảm triệt để việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch không suy giảm, mở rộng nhanh chóng các nguồn năng lượng không hóa thạch và loại bỏ carbon dioxide ở quy mô hành tinh. Không đáp ứng bất kỳ khối xây dựng cốt lõi nào sẽ khiến 1.5C nhanh chóng không thể truy cập được.

Lưu ý: Đi kèm với việc công bố nghiên cứu là một cập nhật mới Cơ sở dữ liệu kịch bản và phát thải SSP, bao gồm dữ liệu cho tất cả các kịch bản SSP.

Rogelj, J. và cộng sự. (2018) Các kịch bản hướng tới việc hạn chế sự gia tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu dưới mức 1.5C, Biến đổi khí hậu tự nhiên,

doi:10.1038/s41558-018-0091-3

Bài viết này ban đầu xuất hiện trên Tóm tắt carbon

Giới thiệu về Tác giả

Zeke Haus Father bao gồm nghiên cứu về khoa học khí hậu và năng lượng với trọng tâm là Hoa Kỳ. Zeke có bằng thạc sĩ về khoa học môi trường tại Đại học Yale và Đại học Vrije, và đang hoàn thành bằng tiến sĩ về khoa học khí hậu tại Đại học California, Berkeley. Ông đã dành những năm qua 10 làm việc như một nhà khoa học dữ liệu và doanh nhân trong lĩnh vực nhân sự.

Sách liên quan:

at Thị trường InnerSelf và Amazon