No 2015 Acordo de Paris Sobre a mudança climática, quase todos os países da Terra se comprometeram a manter as temperaturas globais "bem abaixo" da 2C acima dos níveis pré-industriais e a "buscar esforços para limitar ainda mais o aumento da temperatura à 1.5C".
No entanto, na época, os cientistas tinham apenas modelado o sistema de energia e as vias de mitigação de carbono para atingir o alvo 2C. Poucos estudos examinaram como o mundo pode limitar o aquecimento ao 1.5C.
Agora um papel em Mudanças Climáticas Natureza apresenta os resultados de um novo exercício de modelagem usando seis diferentes “modelos integrados de avaliação” (IAMs) para limitar as temperaturas globais em 2100 abaixo de 1.5C.
Os resultados sugerem que o 1.5C é viável se as emissões globais atingirem o pico nos próximos anos e grandes quantidades de carbono forem retiradas da atmosfera na segunda metade do século através de uma tecnologia proposta conhecida como bioenergia com captura e armazenamento de carbono (BECCS).
Definindo o destino 1.5C
Um desafio com o objetivo de limitar o aquecimento a 1.5C acima dos níveis pré-industriais é que não está claramente definido no texto do Acordo de Paris. Por exemplo, os cientistas discordam sobre o que, exatamente, as temperaturas pré-industriais foram e como melhor defini-los, assim como que conjunto de dados usar.
Também não existe um consenso claro se o objetivo deve ser o de atingir as probabilidades de o mundo atingir o 1.5C aquecendo por 2100, ou tentar evitar que as temperaturas excedam o 1.5C, visando um valor de aquecimento ainda menor. Porque incertezas na sensibilidade climática Quer dizer que poderíamos ter alguma coisa entre 1.5C e 4.5C aquecimento por duplicação das emissões de CO2, os cientistas tendem a planejar para evitar o pior caso em que a sensibilidade climática acaba sendo na extremidade superior do intervalo.
No caso da meta 2C, a linguagem “bem abaixo” do Acordo de Paris foi interpretada como garantia de que não há mais do que uma chance de 33% de exceder 2C - e, portanto, uma chance de 66% de ficar abaixo dela. Mas o alvo 1.5C poderia ser interpretado como tendo como objetivo uma chance de 50% de ficar abaixo de 1.5C ou uma chance de 66% semelhante ao objetivo 2C. Isto pode soar como uma pequena distinção, mas tem grandes impactos no orçamento de carbono resultante e facilidade de atingir o alvo.
Em seu novo artigo, uma equipe de pesquisadores de energia da 23 escolheu a interpretação mais rigorosa do alvo, objetivando uma chance de 66% de evitar mais que o aquecimento 1.5C no ano 2100. No entanto, eles permitem que as temperaturas excedam 1.5C ao longo do século, desde que caiam abaixo de 1.5C até o ano 2100. Isso é conhecido como um cenário de "superação".
1.5C só é possível em alguns caminhos futuros
Para avaliar vias viáveis para limitar o aquecimento ao 1.5C, os pesquisadores usam o novo Caminhos socioeconômicos compartilhados (SSPs) desenvolvidos em preparação para o próximo relatório de avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), previsto para o início da próxima década. Esses SSPs - que o Carbon Brief explorará com mais profundidade nas próximas semanas - apresentam cinco possíveis mundos futuros que diferem em sua população, crescimento econômico, demanda de energia, igualdade e outros fatores.
Cada mundo pode ter várias trajetórias climáticas diferentes, embora alguns tenham um tempo muito mais fácil de reduzir as emissões do que outros. A nova trajetória climática associada a evitar mais de 1.5C aquecimento em 2100 é chamado Representative Concentration Pathway 1.9 ("RCP1.9"), que é um mundo onde a forçante radiativa de gases de efeito estufa é limitada a não mais que 1.9 watts por metro quadrado (W / m2) acima dos níveis pré-industriais. Isso é menor do que o intervalo de RCPs usado anteriormente pelos modeladores climáticos, que passaram de 2.6 até 8.5W / m2.
Os seis IAMs encontram cenários 1.5C viáveis no SSP1, que é um caminho que se concentra no “desenvolvimento inclusivo e sustentável”. Quatro dos seis modelos encontram caminhos no SSP2, que é um cenário do meio da estrada em que as tendências seguem, em grande parte, padrões históricos. Nenhum modelo mostra caminhos 1.5C viáveis no SSP3, que é um mundo de “rivalidade regional” e “ressurgimento do nacionalismo” com pouca cooperação internacional.
Finalmente, apenas um dos modelos tem um caminho 1.5C em SSP4, que é um mundo de “alta desigualdade”, enquanto dois modelos têm caminhos viáveis em SSP5, um mundo de “rápido crescimento econômico” e “estilos de vida intensivos em energia”.
Emissões devem atingir o pico rapidamente
Para limitar o aquecimento abaixo de 1.5C, todos os modelos que os pesquisadores examinaram exigem que as emissões globais cheguem ao máximo por 2020 e diminuam precipitadamente a partir de então. Depois da 2050, o mundo deve reduzir as emissões líquidas de CO2 a zero e as emissões devem ser cada vez mais negativas ao longo da segunda metade do século 21st.
Mesmo com essas reduções rápidas, todos os cenários considerados ainda superam o aquecimento 1.5C nos 2040s, antes de diminuir para cerca de 1.3-1.4C acima dos níveis pré-industriais por 2100. Modelos com reduções mais rápidas - geralmente associadas a SSP1 - têm menos overshoot de temperatura do que aqueles com reduções mais graduais.
A figura abaixo mostra as emissões CO2 (esquerda) e o aquecimento global acima do pré-industrial (direita) em todos os modelos 1.5C examinados. As linhas são coloridas com base no SSP usado.
Emissões de CO2 em gigatoneladas (Gt) CO2 (esquerda) e temperatura de superfície média global em relação a pré-industrial (direita) em todos os cenários RCP1.9 / 1.5C incluídos no Rogelj e outros 2018. Dados disponíveis no Banco de dados IIASA SSP. Gráfico de Carbon Brief usando Highcharts.
Os modelos mostram um 1.5C restante “orçamento de carbono”De 2018 a 2100 entre gigatonis de -175 e 400 de CO2 (GtCO2). Este intervalo é consistente com estimativas do Relatório de Avaliação do IPCC 5th.
A ampla gama é amplamente resultado de diferenças nas emissões de gases de efeito estufa não-CO2, como o metano e o óxido nitroso, que variam de dois a três modelos em 2100. Alguns modelos com maiores emissões não-CO2 têm um orçamento de carbono restante inferior a zero, exigindo que mais CO2 seja removido da atmosfera do que adicionado até o final do século. Nessas simulações, o orçamento de carbono para 1.5C já foi usado.
A estimativa central entre os modelos é que o orçamento de carbono 2018-2100 restante está em torno de 230 GtCO2. Na taxa atual de emissões, isso permitiria aproximadamente seis anos até que todo o orçamento do 1.5C esteja esgotado, com um intervalo de zero a 11 anos em todos os modelos.
Substituindo combustíveis fósseis por renováveis
O estudo explora as diferentes maneiras pelas quais as necessidades globais de energia podem ser atendidas, ao mesmo tempo em que reduz as emissões de GEE, a fim de atingir a meta 1.5C. Limitar o aquecimento a um nível abaixo do 1.5C requer que o mundo elimine rapidamente todos os tipos de combustíveis fósseis - ou pelo menos aqueles que não o acompanham. captura e armazenamento de carbono (CCS). Ao mesmo tempo, o mundo precisa acelerar rapidamente o uso de fontes de energia de carbono zero e negativas - coisas como BECCS que geram energia enquanto realmente retiram CO2 da atmosfera.
A figura abaixo mostra o uso de renováveis (esquerda), BECCS líquido negativo (centro) e carvão sem CCS (direita) em todos os modelos 1.5C. As cores mostram quais SSPs as simulações de modelo usam.
Uso de energia primária global em exajoules (EJ) para renováveis não-biomassa (esquerda), BECCS (centro) e carvão sem CCS (direita) em todos os cenários RCP1.9 / 1.5C. Adaptado da Figura 2 em Rogelj e outros 2018.
Na maioria dos modelos, o uso geral de energia aumenta entre 2018 e 2100, entre -22% e + 83%, com um aumento central de 22%.
No entanto, os modelos também mostram que a eficiência energética é bastante importante no curto prazo - pelo menos, enquanto a maior parte da energia vem de combustíveis fósseis. Isso é particularmente importante nos setores de transporte e construção, onde a rápida descarbonização é mais difícil do que na geração de energia.
Os modelos mostram uma estimativa de 60-80% de toda a energia proveniente de fontes renováveis globalmente pela 2050. Alguns modelos também mostram um papel muito maior para a energia nuclear, enquanto outros não.
Para limitar o aquecimento ao 1.5C, o uso de carvão sem a captura de carbono diminui em cerca de 80% por 2040, com o óleo praticamente eliminado pela 2060. Isso exigiria que a maioria dos veículos a gasolina ou a diesel fossem eliminados pela 2060, com veículos movidos a combustíveis alternativos, elétricos ou de baixo carbono, constituindo a grande maioria das vendas bem antes dessa data. O futuro uso de gás natural é mais misto nos modelos, com alguns mostrando aumentos e algumas diminuições até meados do século.
Emissões devem ser negativas
Emissões negativas são necessários na segunda metade do século para extrair o CO2 extra da atmosfera. Isso ocorre porque as emissões não podem cair com rapidez suficiente nos modelos para evitar exceder o orçamento de carbono permitido para evitar o aquecimento 1.5C.
A maioria dos modelos emitem cerca de 50-200% mais CO2 do que o orçamento de carbono permitido ao longo do século, antes de retirar o CO2 extra.
Os modelos assumem a adoção generalizada do BECCS começando entre 2030 e 2040 e, em seguida, aumentando rapidamente. Por 2050, muitos modelos têm BECCS produzindo mais do que exjoules 100 (EJ), aproximadamente a mesma quantidade de energia globalmente que o carvão fornece hoje. Por 2100, BECCS será em torno 200EJ em comparação com 300EJ para todas as energias renováveis não-biomassa.
A figura abaixo mostra a quantidade de CO2 sequestrado pelo CCS (tanto do BECCS quanto dos combustíveis fósseis) em todos os modelos. A captura de carbono aumenta após o 2020 e pode ser 20 GtCO2 ou superior até o final do século, que é cerca de metade das emissões globais da CO2 no 2018.
CO2 anual seqüestrado pela captura e armazenamento de carbono em gigatoneladas (Gt) CO2 por ano e SSP em todos os cenários RCP1.9 / 1.5C. Adaptado da Figura 3 em Rogelj e outros 2018.
Os modelos produzem estimativas de mudanças na cobertura florestal global entre -2% e 26% entre hoje e 2100, com a maioria dos modelos mostrando aumentos significativos na cobertura florestal. Tanto o BECCS como o reflorestamento requerem muita terra. A maioria dos modelos mostra um declínio nos cenários globais de terras agrícolas aproximadamente igual à área atualmente usada para agricultura em toda a União Europeia.
No entanto, a maioria dos modelos utilizados no estudo não inclui a florestação como uma opção explícita de mitigação, pelo que a florestação e outras Tecnologias de emissões negativas “naturais” poderia potencialmente desempenhar um papel maior no futuro. As tecnologias específicas usadas para futuras emissões negativas podem ser diferentes e um pouco menos dependentes do BECCS, mas abordagens não-BECCS são amplamente excluídas dos modelos devido às incertezas remanescentes em custo e eficácia em escala.
Da mesma forma, a quantidade de BECCS usada difere um pouco entre os modelos e entre os SSPs, com SSP1 exigindo as menos negativas e SSP5 exigindo mais devido a suas reduções de emissões mais lentas e maior uso geral de energia.
Dr Joeri Rogelj, o principal autor do artigo do Iiasa (IIASA) na Áustria, diz Carbon Brief:
"Isso indica que um foco em estilos de vida sustentáveis que limitam a demanda de energia pode reduzir fortemente a dependência do BECCS".
Uma consequência interessante do objetivo 1.5C é a redução do uso de combustíveis fósseis combinado com o CCS, comparado com o que é encontrado nos cenários 2C. Isso ocorre porque os combustíveis fósseis com CCS ainda resultam em emissões de metano da mineração de carvão ou manuseio de gás, bem como as emissões de CO2 devido à captura e vazamento imperfeitos. Estas emissões extras podem se tornar muito importantes para permitir em larga escala em um mundo 1.5C.
Muito mais difícil alcançar o 1.5C do que o 2C
Além de explorar os detalhes do que seria necessário para limitar o aquecimento ao 1.5C, o documento também o compara a cenários 2C existentes em várias categorias diferentes. A figura abaixo mostra a diferença entre os cenários 1.5C e 2C nas métricas de redução econômica e CO2. Cada linha tracejada representa um aumento de 100% no custo ou esforço em um mundo 1.5C comparado a um mundo 2C.
Aumentos relativos nas métricas de redução de custo e CO2 para cenários 1.5C em comparação com cenários 2C para vários SSPs. Cada linha tracejada representa um aumento de 100% no custo ou redução, até um aumento de 500%. Tomado da figura 4 em Rogelj e outros 2018.
Os maiores aumentos estão nos preços do carbono, que devem estar entre 200% e 400% maiores, e nos custos de curto prazo, que são 200% acima de 300% maiores. Esses aumentos nos custos de curto prazo são impulsionados pelas reduções de emissões de curto prazo mais severas necessárias. Os custos de longo prazo também devem ser em torno de 200% maiores.
Para as métricas de redução CO2, um mundo 1.5C requer reduções de CO2 de aproximadamente duas a três vezes maiores em construções e transporte do que em um mundo 2C. Esses setores são mais difíceis de descarbonizar do que a geração de energia, pois envolvem a combustão direta de combustíveis fósseis que são substituídos com menos facilidade.
Difícil, mas é possível?
Os novos cenários deste estudo são importantes porque mostram que existem possíveis trajetórias e caminhos tecnológicos que podem limitar o aquecimento para abaixo do 1.5C no 2100. No entanto, todos os modelos incluíram o superaquecimento do 1.5C no aquecimento do meio do século. A maioria também depende de quantidades massivas de ainda não comprovado emissões negativas no final do século, para permitir uma redução gradual mais viável das emissões no curto prazo.
As Dr Glen Peters, pesquisador sênior do Centro CICERO de Pesquisa Internacional sobre o Clima na Noruega, que não esteve envolvido no estudo, diz Carbon Brief:
“Limitar a temperatura ao 1.5C está chegando perto do que os modelos podem oferecer, com apenas certos pressupostos socioeconômicos, tecnológicos e de recursos passíveis de serem passíveis de caminhos 1.5C. Como transformar os resultados do modelo em uma transformação viável da sociedade continua sendo o elefante na sala. Os cenários do 1.5C requerem reduções radicais no uso de combustíveis fósseis, na rápida expansão de fontes de energia não-fósseis e na remoção de dióxido de carbono em escala planetária. Deixar de atender a qualquer um desses blocos básicos fará com que o 1.5C seja rapidamente inviável. ”
Observação: Acompanhando a publicação do estudo é um recém-atualizado Emissões de SSP e banco de dados de cenário, que inclui dados para todos os cenários do SSP.
Rogelj, J. et al. (2018) Cenários para limitar o aumento da temperatura média global abaixo de 1.5C, Nature Climate Change,
doi:10.1038/s41558-018-0091-3
Este artigo foi publicado originalmente em Breve Carbono
Sobre o autor
Zeke Hausfather cobre pesquisas em ciência do clima e energia com foco nos EUA. Zeke tem mestrado em ciências ambientais pela Universidade de Yale e Vrije Universiteit Amsterdam, e está completando seu doutorado em ciência do clima na Universidade da Califórnia, Berkeley. Ele passou os últimos anos da 10 trabalhando como cientista de dados e empresário no setor de tecnologia limpa.
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