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墨西哥湾海岸和佛罗里达
墨西哥湾海岸和佛罗里达。 资料来源:Art Directors & TRIP / Alamy Stock Photo。
客人的帖子
1921年1月19日十七10

嘉宾帖子:细化剩余1.5摄氏度的“碳预算”

访客作者

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01.19.21
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19.01.2021 | 5:10pm
客人的帖子 嘉宾帖子:细化剩余1.5摄氏度的“碳预算”

剩余的“碳预算”规定了为了将气候变暖稳定在特定水平上可能排放的最大二氧化碳量,比如巴黎协定1.5摄氏度的目标。

碳预算在国家和国际气候政策中发挥了重要作用——尤其是作为采用净零排放目标的关键理由。

然而,有许多不确定性的来源,使估计现实世界条件下剩余的碳预算具有挑战性——特别是对最雄心勃勃的减排目标而言。

在我们的新研究中,在大自然中发表通讯地球与环境我们提出了一种综合的方法来量化这些不确定性,并将它们纳入剩余碳预算的估计中。

对于1.5℃的目标,我们从2020年开始估计230-440bn吨的二氧化碳(GTCO2),这对应于自从前工业化时期

这相当于6到11年的全球排放量,如果它们保持目前的速度,并且不开始下降的话。

但是,我们强调剩余的碳预算不是单一的数字,而是反映出目标的概率的分布 - 即履行预算的机会越大,可以发出的较少量的二氧化碳。

还有一个大约一六个机会,剩余的碳预算已经超过了1.5℃。

如果排放减少,预算将持续更长时间。在零零目标的背景下,我们的230-440bn吨范围将符合一个场景,其中二氧化碳排放从2019年从2019年线性降低到2032和2042之间。

2020年新冠肺炎疫情封锁导致的排放量下降7%和这个下降的速度是一致的。这强调了它比以往任何时候都更重要经济复苏努力目标是进一步降低排放,将1.5摄氏度的目标保持在可达到的范围内。

剩余碳预算的地球物理基础

剩余的碳预算源于近似的线性关系累积二氧化碳排放和它们造成的地球变暖之间的关系。换句话说,今天、昨天或50年前排放一吨二氧化碳,将导致大致相同的变暖程度。

(尽管被表达为仅限二氧化碳的剩余金额,但碳预算也考虑到非二氧化碳强迫的暖化贡献,本文将对此进行探讨。)

累积二氧化碳排放与温度变化之间的关系被称为“累积排放的瞬态气候响应”(TCRE),它是二氧化碳在各种排放水平和途径中引起的变暖的一个可靠预测器。

在下面的图表中-从我们最近的自然地球科学188bet博彩公司怎么样透视- TCRE用黑色直线表示,强调了二氧化碳排放和全球变暖之间的直接关系。

然而,我们并不是生活在一个只排放二氧化碳的世界。有很多不同的因素影响这种关系 - 图表中的彩色箭头显示 - 例如非二氧化碳排放和碳循环对上升二氧化碳的响应

这些因素使得估计从观察到的数量中的人们在真实世界的环境中更具挑战性。

不同因素影响全球变暖与累积二氧化碳排放量的近似线性关系
不同因素影响全球变暖与累积CO2排放量的近似线性关系:(1)影响TCRE曲线斜率的物理气候和碳循环过程(实色箭头);(2)可能导致TCRE线性关系(纯色线)偏差的其他地球物理过程;(3)涉及非二氧化碳排放及其对气候的影响的过程,这些过程通常会导致相对于tre预测的温度上升(用彩色虚线表示)的额外升温。资料来源:Matthews等人(2020).

作为我们新框架的第一步,我们估计了TCRE作为三项描述了气候系统现状的函数,考虑到其估计中的不确定性:

1.迄今为止所观察到的人为变暖;
2.总历史二氧化碳排放;
3.与非二氧化碳排放相比,由CO2引起的观察温度升高的分数。

我们对TCRE的最佳估计是每1,000gtCO2排放0.44c,这类似于所使用的估计政府间气候变化专门委员会'(IPCC)关于1.5摄氏度的特别报告(SR15),于2018年发表。

然而,我们的TCRE估计的所有可能值的范围——即“不确定性分布”——比IPCC在2013-14年发布的SR15报告和第五次评估报告(AR5)中评估的范围要窄得多。您可以在下面的图表中看到这一点,它显示了我们的TCRE估算(蓝线)和来自AR5/SR15的估算(灰线)。我们可以利用更新的观测约束来缩小TCRE的范围,这可以更清楚地排除较高和较低的TCRE值。

TCRE的分布,反映了历史变暖、累积CO2排放和非CO2强迫的不确定性。
TCRE的分布,反映了历史变暖、累积CO2排放和非CO2强迫的不确定性。最佳估算值为每1000亿吨二氧化碳排放0.44摄氏度,5-95%范围为每1000亿吨二氧化碳排放0.32至0.62摄氏度(蓝线)。从AR5评估的TCRE分布显示为灰色线。灰色阴影矩形显示负TCRE值的非物理状态(即每单位碳排放的冷却,这是不可能的)。资料来源:Matthews等人(2021).

评估剩余的碳预算

在TCRE估算的基础上,我们进一步将不确定性纳入另外两个关键参数,以估算剩余碳预算的分布:

4.的未实现变暖是由大气中已经存在的排放物造成的。
5.与气候系统对非二氧化碳排放的反应有关的不确定性,比如甲烷一氧化二氮

结合上面描述的三个量,这五个参数包含了影响剩余碳预算的所有地球物理不确定性的主要来源。

如下图所示,我们对1.5摄氏度的剩余碳预算的最佳估计是2020年以后的440GtCO2, 230-670GtCO2的范围反映出不超过温度目标的可能性为67 - 33%。灰色矩形表示,我们发现有17%(六分之一)的可能性已经超出了1.5摄氏度的剩余碳预算。

这些值小于IPCC 1.5C报告报告的那些因为我们的分布包括了SR15单独评估的非二氧化碳强制、历史变暖和历史排放的不确定性影响,这些不包括在SR15剩余的主要预算估算中。

通过考虑这些额外的不确定性来源,我们已经制作了碳预算估计,其中包含所有最相关的不确定性,并受到意见的限制,因此对1.5℃的剩余碳预算更加强大估计。

分配剩余的1.5摄氏度碳预算。
分配剩余的1.5摄氏度碳预算。我们最好的估计是2020年的二氧化碳排放量是440亿吨向上,33-67百分位数为230至670 gtco2。该分布包括与历史变暖和累积二氧化碳排放,当前和未来的非二氧化碳排放,以及从过去排放的未实现变暖的地球物理不确定性。资料来源:Matthews等人(2021).

社会经济情景的核算不确定性

虽然科学的不确定性反映了对气候系统中物理和生物学过程的不完全理解,但也需要进一步考虑社会可能使得社会影响未来二氧化碳和其他类型排放的不同选择。

例如,影响剩余碳预算规模的关键“社会经济”不确定性是非二氧化碳排放的未来途径。

在我们的框架中,我们分别对待社会经济的不确定性。由于我们在上面所做的情况下,社会经济的不确定性不太适合使用正式分布量化,因为它们依赖于人类缓解决策。

相反,我们使用来自的发射方案SR15场景数据库(专门为实现《巴黎协定》目标而设计的)来估计二氧化碳净零排放达到时,二氧化碳强制与非二氧化碳强制的合理组合的范围。这种方法使我们能够探索不同的二氧化碳净零排放轨迹,以达到巴黎协定的目标。

如下图所示,这种情景变化足以使剩余1.5C碳预算(蓝线)的分布向任何一个方向变化170亿吨二氧化碳。也就是说,高的未来非二氧化碳排放(紫色线)可以减少170亿吨二氧化碳的预算,低的未来排放(绿线)可以增加同样的数额。

社会经济情景不确定性对1.5℃剩余碳预算的影响
社会经济情景的不确定性对1.5摄氏度剩余碳预算的影响。不同排放情景造成的未来非二氧化碳强迫的差异,可能会使剩余碳预算的分配向任何一个方向改变170亿吨二氧化碳。资料来源:Matthews等人(2021).

净零的路径

剩余的碳预算规模很小,这强调了在国际,国家甚至是地方层面。

这也许是碳预算最紧迫的政策含义——要将全球气温稳定在任何水平,国际社会都需要消除二氧化碳净排放。

例如,下图说明了全球二氧化碳排放需要落下的快速,以便停留在1.5C(蓝线)和“低于”2C(黄色)预算。1.5C的剩余碳预算和低于2C的碳预算与2040年和2060年之前的全球二氧化碳排放量一致。

深红色的线显示了冠状病毒危机前全球排放量的估计趋势。然而,2019年(橙色星)和2020年(紫色星)之间的排放量实际上是下降了7%.这与实现1.5摄氏度目标所需的年减排速度一致。

二氧化碳净零排放保持在1.5摄氏度和远低于2摄氏度的碳预算的时间表
净零二氧化碳排放的时间表保持在1.5C(蓝色)和“远低于”2C(黄色)碳预算范围内。星星表示2019年(橙色)和2020(紫色)的全球二氧化碳排放,黑红线显示了冠状病毒危机前全球排放的预期路径。资料来源:改编自Matthews等。(2020).

前进的道路

为了更好地告知这一整体政策目标,科学家需要继续努力减少最雄心勃勃的全球温度目标的剩余预算周围的不确定性。这涉及改善对不确定过程的理解,以及报告我们的选择和假设,以便以一致,清晰透明的方式计算剩余的碳预算。

另一个政策问题是,全球剩余的碳预算是否可以——或者应该——分配给个别国家或其他实体,如公司或市政当局。

“公平原则” - 如下图所示 - 在公平的方式分配不同国家的(已经小)剩余的碳预算的大量挑战。

例如,任何国家对全球预算的分配都需要考虑到每个国家减少排放的能力和它们对过去排放的责任,以及为确定分配的合理性所需要的公平水平。

说明了在决定如何在各国之间分享全球剩余碳预算时所需要的公平原则。
说明了在决定如何在各国之间分享全球剩余碳预算时所需要的公平原则。资料来源:Matthews等人(2020).

要确保所有国家的排放目标总和不超过剩余的碳预算,就需要国际合作和监督,以加强现有的国家承诺,并使未来的目标设定与现有的最佳科学相一致。188bet博彩公司怎么样

因此,需要科学家与社会科学家和政策制定者一起共同努力,以有助于提高和加强国家气候政策的方式传达剩余的碳预算的影响。

从社会的角度来看,重要的是要把剩余的碳预算看作是全球排放的限制,代表着我们所有人都需要为实现这一目标做出贡献的集体努力。

所有国家都可以为实现这一集体目标发挥作用,只有所有国家近期共同努力,我们才有可能实现《巴黎协定》提出的温度目标。

马修斯,H.D.Tokarska,K。等。(2021)量化剩余碳预算,通信地球和环境中的不确定性的综合方法,doi: 10.1038 / s43247 - 020 - 00064 - 9

马修斯,H. D.等人(2020)利用剩余碳预算指导气候政策的机遇和挑战,《自然地球科学》,188bet博彩公司怎么样doi: 10.1038 / s41561 - 020 - 00663 - 3

更新:本文更新于2021年1月22日,将第5段中的“三分之一”的机会修改为“三分之二”的机会。

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