Nuevos escenarios muestran cómo el mundo podría limitar el calentamiento a 1.5C en 2100

Nuevos escenarios muestran cómo el mundo podría limitar el calentamiento a 1.5C en 2100

En el 2015 Acuerdo de París sobre el cambio climático, casi todos los países de la Tierra se comprometieron a mantener las temperaturas globales "muy por debajo" de 2C por encima de los niveles preindustriales y a "continuar los esfuerzos para limitar el aumento de la temperatura incluso más allá de 1.5C".

Sin embargo, en ese momento, los científicos solo habían modelado el sistema de energía y las vías de mitigación del carbono para alcanzar el objetivo 2C. Pocos estudios han examinado cómo el mundo podría limitar el calentamiento a 1.5C.

Ahora un papel en Naturaleza Cambio Climático presenta los resultados de un nuevo ejercicio de modelado utilizando seis "modelos de evaluación integrados" (IAM) diferentes para limitar las temperaturas globales en 2100 por debajo de 1.5C.

Los resultados sugieren que 1.5C se puede lograr si las emisiones globales alcanzan su pico en los próximos años y se eliminan cantidades masivas de carbono de la atmósfera en la segunda mitad del siglo mediante una tecnología propuesta conocida como bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECCS).

Definiendo el objetivo 1.5C

Un desafío con el objetivo de limitar el calentamiento a 1.5C por encima de los niveles preindustriales es que era no está claramente definido en el texto del Acuerdo de París. Por ejemplo, los científicos no están de acuerdo en qué, exactamente, eran las temperaturas preindustriales y cómo mejor definirlos, así como qué conjunto de datos usar.

Tampoco hay un consenso claro si el objetivo debería ser apuntar a tener probabilidades de que el mundo alcance el calentamiento de 1.5C por parte de 2100, o intentar intentar y evitar que las temperaturas superen a 1.5C apuntando a una cantidad aún menor de calentamiento. Porque incertidumbres en la sensibilidad climática significa que podríamos tener algo entre el calentamiento 1.5C y 4.5C por el doble de las emisiones de CO2, los científicos tienden a planear evitar el peor caso donde la sensibilidad climática termina estando en el extremo superior del rango.

En el caso del objetivo 2C, el lenguaje "muy por debajo" del Acuerdo de París se ha interpretado como que garantiza que no hay más de un 33% de posibilidades de exceder 2C y, por lo tanto, un 66% de probabilidad de mantenerse por debajo. Pero el objetivo 1.5C podría ser interpretado ya sea para obtener un 50% de posibilidades de permanecer por debajo de 1.5C, o un 66% de posibilidades similar al objetivo 2C. Esto puede parecer una pequeña distinción, pero tiene un gran impacto en el presupuesto de carbono resultante y la facilidad de cumplir con el objetivo.

En su nuevo documento, un equipo de investigadores de energía 23 eligen la interpretación más estricta del objetivo, con el objetivo de obtener un 66% de posibilidades de evitar más que el calentamiento 1.5C en el año 2100. Sin embargo, permiten que las temperaturas excedan a 1.5C en el transcurso del siglo, siempre que vuelvan a caer por debajo de 1.5C para el año 2100. Esto se conoce como un escenario de "sobreimpulso".

1.5C solo es posible en algunas rutas futuras

Para evaluar vías viables para limitar el calentamiento a 1.5C, los investigadores utilizan el nuevo Vías Socioeconómicas Compartidas (SSP) desarrollados en preparación para el próximo informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) a principios de la próxima década. Estos SSP, que Carbon Brief explorará en mayor profundidad en las próximas semanas, presentan cinco posibles mundos futuros que difieren en su población, crecimiento económico, demanda de energía, igualdad y otros factores.

Cada mundo podría tener múltiples trayectorias climáticas diferentes, aunque a algunas les resultará mucho más fácil reducir las emisiones que otras. La nueva trayectoria climática asociada con evitar más que el calentamiento 1.5C en 2100 se denomina ruta de concentración representativa 1.9 ("RCP1.9"), que es un mundo donde el forzamiento radiativo de gases de efecto invernadero está limitado a no más de 1.9 vatios por metro cuadrado (W / m2) por encima de los niveles preindustriales. Esto es más bajo que el rango de RCP que utilizaron anteriormente los modeladores del clima, que pasó de 2.6 a 8.5W / m2.

Las seis IAM encuentran escenarios viables de 1.5C en SSP1, que es una vía que se centra en el "desarrollo inclusivo y sostenible". Cuatro de los seis modelos encuentran vías en SSP2, que es un escenario de medio camino donde las tendencias siguen en gran medida los patrones históricos. Ningún modelo muestra vías 1.5C viables en SSP3, que es un mundo de "rivalidad regional" y "nacionalismo resurgente" con poca cooperación internacional.

Finalmente, solo uno de los modelos tiene una ruta 1.5C en SSP4, que es un mundo de "alta desigualdad", mientras que dos modelos tienen vías viables en SSP5, un mundo de "crecimiento económico rápido" y "estilos de vida intensivos en energía".

Las emisiones deben alcanzar su punto máximo rápidamente

Para limitar el calentamiento por debajo de 1.5C, todos los modelos que los investigadores examinaron requieren que las emisiones globales alcancen un máximo en 2020 y disminuyan precipitadamente después de eso. Después de 2050, el mundo debe reducir las emisiones netas de CO2 a cero y las emisiones deben ser cada vez más negativas durante la segunda mitad del siglo 21.

Incluso con estas reducciones rápidas, todos los escenarios considerados aún sobrepasan el calentamiento 1.5C en los 2040, antes de descender a 1.3-1.4C por encima de los niveles preindustriales por 2100. Los modelos con reducciones más rápidas, generalmente asociados con SSP1, tienen menos sobrepaso de temperatura que aquellos con reducciones más graduales.

La figura a continuación muestra las emisiones CO2 (izquierda) y el calentamiento global por encima de la preindustria (derecha) en todos los modelos 1.5C examinados. Las líneas están coloreadas según el SSP utilizado.

Emisiones de CO2 en gigatoneladas (Gt) CO2 (izquierda) y temperatura superficial global media relativa a preindustrial (derecha) en todos los escenarios RCP1.9 / 1.5C incluidos en Rogelj y otros 2018. Datos disponibles en Base de datos IIASA SSP. Gráfico de Carbon Brief usando Highcharts.

Los modelos muestran un 1.5C restante "presupuesto de carbono"De 2018 a 2100 entre -175 y 400 gigatoneladas de CO2 (GtCO2). Este rango es consistente con las estimaciones desde el Informe de evaluación 5th del IPCC.

El amplio rango es en gran parte el resultado de las diferencias en las emisiones de gases de efecto invernadero distintos de CO2, como el metano y el óxido nitroso, que varían en un factor de entre dos y tres en los modelos de 2100. Algunos modelos con emisiones no-CO2 más altas tienen un presupuesto de carbono restante de menos de cero, lo que requiere que se elimine más CO2 de la atmósfera que el agregado para fines de siglo. En estas simulaciones, el presupuesto de carbono para 1.5C ya se ha agotado.

La estimación central a través de los modelos es que el presupuesto restante de carbono 2018-2100 está alrededor de 230 GtCO2. Con la tasa actual de emisiones, esto permitiría aproximadamente seis años hasta que se agote todo el presupuesto de 1.5C, con un rango de cero a 11 años en todos los modelos.

Reemplazar los combustibles fósiles con renovables

El estudio explora las diferentes formas en que pueden satisfacerse las necesidades energéticas mundiales, al tiempo que reduce las emisiones de GEI para cumplir con el objetivo de 1.5C. Limitar el calentamiento por debajo de 1.5C requiere que el mundo elimine rápidamente todos los tipos de combustibles fósiles, o al menos aquellos sin acompañamiento. captura y almacenamiento de carbono (CCS). Al mismo tiempo, el mundo necesita aumentar rápidamente el uso de fuentes de energía de carbono cero y netas negativas, cosas como BECCS que generan energía al tiempo que eliminan CO2 de la atmósfera.

La figura a continuación muestra el uso de energías renovables (izquierda), BECCS neta negativa (centro) y carbón sin CCS (derecha) en todos los modelos 1.5C. Los colores muestran qué SSP usan las simulaciones del modelo.

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Uso global de energía primaria en exajoules (EJ) para energías renovables no biomasa (izquierda), BECCS (centro) y carbón sin CCS (derecha) en todos los escenarios RCP1.9 / 1.5C. Adaptado de la Figura 2 en Rogelj y otros 2018.

En la mayoría de los modelos, el uso total de energía en realidad aumenta entre 2018 y 2100, entre -22% y + 83%, con un aumento central de 22%.

Sin embargo, los modelos también muestran que la eficiencia energética es bastante importante en el corto plazo, al menos, mientras que la mayoría de la energía proviene de los combustibles fósiles. Esto es particularmente importante en los sectores de transporte y construcción, donde la descarbonización rápida es más difícil que en la generación de energía.

Los modelos muestran un 60-80% estimado de toda la energía proveniente de fuentes renovables a nivel mundial por 2050. Algunos modelos también muestran un papel mucho más grande para la energía nuclear, aunque otros no lo hacen.

Para limitar el calentamiento a 1.5C, el uso de carbón sin captura de carbono disminuye en torno a 80% por 2040, y el aceite se elimina de manera similar por 2060. Esto requeriría que la mayoría de los vehículos de gasolina o diésel sean eliminados por 2060, con vehículos eléctricos u otros vehículos de bajo consumo de combustible alternativo que constituyan la gran mayoría de las ventas mucho antes de esa fecha. El futuro uso del gas natural está más mezclado en los modelos, y algunos muestran aumentos y disminuciones a mediados de siglo.

Las emisiones deben ir negativas

Emisiones negativas son necesarios en la segunda mitad del siglo para sacar el CO2 extra de la atmósfera. Esto se debe a que las emisiones no pueden caer lo suficientemente rápido en los modelos para evitar exceder el presupuesto de carbono permitido para evitar el calentamiento de 1.5C.

La mayoría de los modelos emiten aproximadamente 50-200% más CO2 que el presupuesto de carbono permitido en el transcurso del siglo, antes de volver a sacar el CO2 extra.

Los modelos asumen la adopción generalizada de BECCS que comienza entre 2030 y 2040 y luego se amplía rápidamente. Por 2050, muchos modelos tienen BECCS produciendo más de 100 exajoules (EJ), más o menos la misma cantidad de energía a nivel mundial que el carbón proporciona en la actualidad. Por 2100, BECCS estará alrededor de 200EJ en comparación con 300EJ para toda la energía renovable que no sea biomasa.

La figura a continuación muestra la cantidad de CO2 secuestrada por CCS (tanto de BECCS como de combustibles fósiles) en todos los modelos. La captura de carbono aumenta después de 2020 y podría ser 20 GtCO2 o superior para fines de siglo, que es alrededor de la mitad de las emisiones globales de CO2 en 2018.

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CO2 anual secuestrado por captura y almacenamiento de carbono en gigatones (Gt) CO2 por año y SSP en todos los escenarios de RCP1.9 / 1.5C. Adaptado de la Figura 3 en Rogelj y otros 2018.

Los modelos producen estimaciones de los cambios en la cobertura forestal mundial entre -2% y 26% entre hoy y 2100, y la mayoría de los modelos muestran aumentos significativos en la cubierta forestal. Tanto BECCS como la forestación requieren una gran cantidad de tierra. La mayoría de los modelos muestran una disminución en los escenarios mundiales de tierras de cultivo aproximadamente iguales al área actualmente utilizada para la agricultura en toda la Unión Europea.

Sin embargo, la mayoría de los modelos utilizados en el estudio no incluyen la forestación como una opción de mitigación explícita, por lo que la forestación y otros Tecnologías de emisiones negativas "naturales" podría jugar un papel más importante en el futuro. Las tecnologías específicas utilizadas para futuras emisiones negativas pueden ser diferentes y de alguna manera menos dependientes de BECCS, pero los enfoques que no son BECCS están en gran parte excluidos de los modelos debido a las incertidumbres restantes en cuanto a costo y efectividad a escala.

De manera similar, la cantidad de BECCS utilizada difiere bastante entre los modelos y entre los SSP, con SSP1 que requiere las emisiones menos negativas y SSP5 que requiere más debido a sus reducciones de emisiones más lentas y al mayor uso de energía en general.

Dr. Joeri Rogelj, el autor principal del artículo del Instituto Internacional para el Análisis de Sistemas Aplicados (IIASA) en Austria, dice Carbon Brief:

"Esto indica que centrarse en estilos de vida sostenibles que limitan la demanda de energía puede reducir fuertemente la dependencia de BECCS".

Una consecuencia interesante del objetivo 1.5C es un uso reducido de combustibles fósiles combinado con CCS, en comparación con lo que se encuentra en los escenarios de 2C. Esto se debe a que los combustibles fósiles con CCS todavía resultan en emisiones de metano provenientes de la extracción de carbón o de la manipulación de gas, así como de las emisiones de CO2 debido a una captura y fuga imperfectas. Estas emisiones adicionales pueden volverse demasiado importantes para permitir a gran escala en un mundo 1.5C.

Mucho más difícil de alcanzar 1.5C que 2C

Además de explorar los detalles de lo que llevaría limitar el calentamiento a 1.5C, el documento también lo compara con los escenarios 2C existentes en una serie de categorías diferentes. La figura siguiente muestra la diferencia entre los escenarios 1.5C y 2C en las métricas de reducción económica y CO2. Cada línea punteada representa un aumento de 100% en el costo o esfuerzo en un mundo 1.5C en comparación con un mundo 2C.

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Incrementos relativos en el costo y las métricas de reducción de CO2 para los escenarios 1.5C en comparación con los escenarios 2C para varios SSP. Cada línea punteada representa un aumento de 100% en el costo o cantidad de reducción, hasta un aumento de 500%. Tomado de la figura 4 en Rogelj y otros 2018.

Los mayores aumentos se producen en los precios del carbono, que deben estar entre 200% y 400% más altos, y en los costos a corto plazo, que son 200% superiores a 300% más. Estos aumentos en los costos a corto plazo son impulsados ​​por las reducciones de emisiones más severas a corto plazo que se necesitan. Los costos a largo plazo también se espera que sean alrededor de 200% más altos.

Para las métricas de reducción CO2, un mundo 1.5C requiere reducciones de CO2 de aproximadamente dos a tres veces mayores desde edificios y transporte que en un mundo 2C. Estos sectores son más difíciles de descarbonizar que la generación de energía ya que implican la combustión directa de combustibles fósiles que son reemplazados con menor facilidad.

Difícil, pero posible?

Los nuevos escenarios en este estudio son importantes porque muestran que hay posibles trayectorias tecnológicas y caminos que pueden limitar el calentamiento por debajo de 1.5C en 2100. Sin embargo, todos los modelos incluyeron un sobreimpulso 1.5C de calentamiento a mediados de siglo. La mayoría también confía en cantidades masivas de aún no probado emisiones negativas a finales de siglo para permitir una reducción gradual más factible de las emisiones en el corto plazo.

As Dr. Glen Peters, un investigador senior en el Centro CICERO de Investigación Climática Internacional en Noruega, que no participó en el estudio, dice Carbon Brief:

"Limitar la temperatura a 1.5C es acercarse a lo que los modelos pueden ofrecer, con solo ciertos supuestos socioeconómicos, tecnológicos y de recursos susceptibles de las vías 1.5C. Cómo transformar los resultados del modelo en una transformación viable de la sociedad sigue siendo el elefante en la habitación. Los escenarios 1.5C requieren reducciones radicales en el uso constante de combustibles fósiles, la rápida expansión de fuentes de energía no fósiles y la eliminación de dióxido de carbono a escala planetaria. Si no se cumple con ninguno de esos componentes fundamentales, 1.5C será rápidamente inviable ".

Nota: Acompañando la publicación del estudio es una actualización reciente Base de datos de emisiones y escenarios de SSP, que incluye datos para todos los escenarios de SSP.

Rogelj, J. y col. (2018) Escenarios para limitar el aumento de la temperatura media mundial por debajo de 1.5C, Nature Climate Change,

doi:10.1038/s41558-018-0091-3

Este artículo apareció originalmente en Resumen de carbono

Sobre el Autor

Zeke Hausfather cubre la investigación en ciencia del clima y energía con un enfoque en los Estados Unidos. Zeke tiene una maestría en ciencias ambientales de la Universidad de Yale y Vrije Universiteit Amsterdam, y está completando un doctorado en ciencias del clima en la Universidad de California, Berkeley. Pasó los últimos años de 10 trabajando como científico de datos y emprendedor en el sector de tecnología limpia.

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