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Yearly CO2 Emission (Gigatones)
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0
Emission Mitigation Pathways
1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
-Current Emissions-2000 (-3.9%)
-2005 (-5.6%)
-2010 (-7.4%) -2015 (-10.7%)
-2020 (-17.4%)
-2025 (-45.5%)
https://folk.uio.no/roberan/
It's getting harder and harder to limit ourselves to 2°C
NOTE: This web page is relatively old. The remaining carbon budget is highly uncertain. Check out my colleague Glen Peters' short thread on Twitter here.First published: 2016. Updated 13 November 2017, 23 April 2019, 15 January 2020.
"The carbon budget for 1.5°C depends on several factors, including:
- the likelihood with which warming will be be halted at 1.5°C
- the extent to which non-CO? greenhouse emissions such as methane are reduced
- uncertainties in how the climate responds these emissions."
Source: The 1.5°C global warming limit is not impossible - but without political action it soon will be
The road to 2°C is steep; the road to 1.5°C is a cliff.
Negative Emissions ★
初版:2016年。2017年11月13日、2019年4月23日、2020年1月15日更新。
「1.5°Cの炭素収支は、以下を含むいくつかの要因に依存します。
- 1.5°Cで温暖化が停止する可能性
- どの非COまでですか?メタンなどの温室効果ガスが削減される
- 気候がこれらの排出量にどのように反応するかについての不確実性。
2°Cへの道は急で、1.5°Cへの道は崖です。
理論的には、産業革命前の気温を1.5°C以下に保つことは可能ですが、その仕事は記念碑的です。実際、モデルは1.5°C以下で温暖化を維持する*将来のシナリオを生成するのに苦労していますが、その目標をオーバーシュートした後、温度を1.5°C以下に戻すことができます。それでも、これらのモデルのいくつかは、2010年以来、世界的な炭素税が導入されていることを前提としています(ありません)。
必要なのは、温室効果ガスの世界的な排出量(CO2)だけでなく、CO2を空気から引き出し、再び安全に保管するための新技術の開発(「負の」排出量)です。
毎年、私たちは残りの予算をむさぼり食うのを遅らせます。1.5°Cの場合、毎年排出量を削減しないため、残りの予算の10%以上を消費します。しかし、私たちはパニックに道を譲ってはいけません。パニックは衰弱させ、行動が必要です。はい、1.5°Cの世界の結果はきれいではなく、私たちはこれを非常に真剣に受け止め、それを避けるためにグローバル社会として最善を尽くすべきです。おそらく私たちは成功しないだろうが、私たちが行うこれらの努力は温暖化を抑えることに非常に貢献するだろう。温暖化の結果は温度が上昇するにつれて増加し、2°Cは1.5°Cよりも悪く、2.5°Cは2°Cよりも悪い。
道は硬くて長いですが、待つことは選択肢ではありません。
負の排出量
1.5°C以下で温暖化し続けるための残りの炭素収支は小さい。モデリングは、これを達成するための「最良の」方法は、大気からCO2を積極的に除去することである「負の排出量」であることを示しています。これを行うことで、実際の正の排出量の余地が増えます。
現時点では、私たち自身から私たちを救うために充電する負の排出のこの広大な騎兵隊は夢にすぎません。さまざまな技術と昔ながらの植樹が検討されていますが、すべてに大きな限界があります。行動を遅らせるのは、将来の技術(技術楽観主義)におけるこの希望の一部です。
以下のアニメーションでは、2014年のラウパッハらの機能形式を使用して、正の排出量、現在のレベルの5%の残留、緩和が困難な排出量、およびコサイン関数のランプを使用した負の排出量を追加します。Σは2019-2100年の累積排出量を示しています。
これが実際に可能であり、2100年のこのチャートの正と負の排出量が2100を超えて続く場合、地球の気温上昇は1.5°C以下で後退し始めます。
(このアニメーションは、各ループの最後に8秒間一時停止します。)
反事実
「X年目に緩和し始めていたらどうだろう」という単純な反事実について疑問に思うのは緩和曲線で魅力的ですが、この中に発展途上国で何が起こったかについての隠された仮定があります。2000年以来の増加のほとんどは中国にあるため、その年以前に始まる世界的な緩和策は、中国の排出量がそれほど増加しなかったことを事実上直接前提としており、それがどのように起こったのか自問する必要があります。彼らは経済的に発展しなかったか、規範的な仮説が西洋帝国主義の告発につながる可能性があるか、石炭以外のものを使って開発に拍車をかけましたが、想像するのは難しいです。代替案は、先進国が排出量を大幅に削減し、中国の成長を補ったと仮定することですが、これも想像するのはかなり難しいです。グラフ上の曲線は一つのことですが、意味は別のものです。
データソース
CDIAC/グローバルカーボンプロジェクトからの2017年までの過去の排出量、グローバルカーボンプロジェクトからの2018年までの予測(ル・ケレら)2018年)。上の画像の真下にある「データ」リンクを使用して、緩和曲線を含むデータをダウンロードできることに注意してください。
メソッド
世界の累積CO2排出量予算は、1.5°Cに関するIPCC特別報告書(Rogelj et al 2018)からのものです。1.5°Cの66%で420 GtCO2、2°Cの66%で1170 GtCO2。緩和曲線は、クォータを超えないように、おおよそ指数関数的な崩壊経路を記述します(Raupach et al., 2014を参照)。しかし、これらは指数関数的な経路ではないことに注意してください。緩和率は毎年同じではありません。これは、石油タンカーがダイムをオンにできないという認識から来ています。私たちは一晩で変更できない巨大なインフラ(社会的、政治的、物理的)を持っています。したがって、これらの曲線は、緩和の初期にいくつかの慣性を可能にします。
緩和曲線は、緩和曲線に続く過去の累積排出量と累積排出量の合計が2100年の世界の排出量割当を正確に満たすように定義されています。
残りの炭素予算は、IPCCの第5次評価報告書以来数回再検討されており、今ではかなりの範囲があります。ポイントは変わりません。他のすべては等しく、以前の緩和はより簡単だったでしょう。毎年、世界の排出量が減少しないため、私たちはこれを大幅に困難にしています。特に1.5°Cまでの経路は非常に困難です。
これらの数字の短い歴史
温暖化を制限するために排出量を含むという考えは新しいものではありません。例えば、1989年、フロレンティン・クラウス、ウィルフリッド・バッハ、ジョン・クーミーは、彼らの著書「温暖化運命から温暖化限界まで:地球気候条約のベンチマーク」で、地球温暖化を安定させる理論的な経路を示す図を発表しました。著者らは、温度制限と炭素収支の関連性を明確に示した。
炭素収支の概念は、地球の気温上昇が二酸化炭素の総累積排出量とほぼ直線的に関連していることを示した2009年に発表された研究で、より広く認識された。重要なことに、特定の範囲内では、排出量が年々重要ではなく、時間の経時的な合計のみでした。Meinshausenら、Allenら、Matthewsらによるこれらの研究は、排出量を制限し、2°Cなどの特定の地球温上昇の下にとどまることについての会話を変えました。
炭素収支の歴史の概要については、ラーンのこの記事を参照してください。
同年後半、アリソンらは、おそらく、排出量がピークに達した時期に応じて、限られた炭素予算のこのアイデアを特定の理想化された緩和経路に変換した最初の人でした。
2009年12月に合意されたコペンハーゲン協定は、温度制限を明示的に含む最初の世界協定でした:2°C。
2011年、ラウパッハらは、ピーク温暖化と累積排出量の関係を綿密に研究する研究を発表し、分析ソリューションを提供するための数学を開発しました。
2014年9月、私たちはマイク・ラウパッチ率いる自然気候変動で、共有予算によって制限された潜在的な将来の排出経路を含む国家間の世界的な炭素予算を共有する作業を発表しました。グローバルレベルでは、曲線は補足情報に図S4a(以下に再現)として示されました。この機能的な形は新しいものでした。単に指数関数的な崩壊に従うのではなく、マイクの曲線は、社会的およびインフラの変化に関連する最初の慣性を考慮に入れました。
同時に、炭素収支を要約し、経済成長の予測と経済の排出強度の改善の継続的な傾向に基づいて、今後6年間の世界的な排出予測を提示したネイチャージオサイエンスの並行作業を発表しました。当時、この投影について何か奇妙なものがあると考える人はほとんどいませんでした。
2015年5月、ラウパッハらとフリードリングシュタインらのアイデアを組み合わせて、2°Cの炭素収支内にとどまる反事実的な歴史的および将来の排出経路を示す図を作成しました(図2015年5月4日)。これらの反事実は、私たちが以前に世界的な緩和を開始していたら何が必要だったかについての(非常に)理論的な考えを提示します。グレン・ピーターズがツイートしたこの数字は、「誰も認めたくない気候変動についてのひどい真実」と題した作品のためにVoxのデビッド・ロバーツによってすぐに取り上げられました。この数字は化石燃料の排出量のみを示しており、土地利用の変化排出量を省略していましたが、これらは計算に含まれていました。また、負の排出量についても仮定しません。常にポジティブな純グローバル排出量を示し、正の排出量と負の排出量の両方で構成される可能性があります。つまり、オーバーシュートすることなく、したがって正味負の排出量を必要とせずに、予算内にとどまるために必要なものを提示します。
パリでの議論が予期せず1.5°Cを真剣に含め始めたとき、当時の予算を考えると、私たちは急いで残りの炭素収支を計算し、ほとんど何も残っていないことがわかりました(図2015年12月9日):
2017年後半、カーボンブリーフからの要請を受けて、緩和曲線の数値を更新しました。この更新には、世界の排出量における明らかで予期せぬ高原の出現を考えると、排出量予測の大幅な変更が含まれていました。今、私たちは単にシナリオを導入しました:今後10年間の一定の排出量(図は2017年11月8日)。
その後まもなく、緩和率を示すために数値を変更しました(図は2017年11月13日)。
2018年12月、私たちはこれらの数字に戻り、1.5°Cに関するIPCC特別報告書に記載されている新しい炭素収支を使用して更新しました。これらの数字は、グローバルカーボンプロジェクトの2018年カーボンフィギュアセットと一緒に公開されました。以前は2°Cの数値に焦点を当てていましたが、1.5°Cバージョンの需要が高かった(元の図は2018年12月5日)。1.5°Cの数値を大幅に回避した理由は、地球物理学的制約以上のものが導入されたときに1.5°Cは達成不可能であるという私たちの意見だったからですが、その後、公共の談話は1.5°Cの目標に急激に変わりました。
これらの数値に最初に示された緩和率は、緩和期間全体の平均レートとして2100まで計算されます。これは実際には、関連する努力の特に有用な指標ではなく、そうでない場合、これらが指数曲線(したがって毎年同じ減少率を持つ)であると仮定する人もいます。結局のところ、1.5°Cの数値に表示された18%/年率は「正確」ですが、誤解しやすく、政策には役に立ちません。しかし、この数字の主な結論は影響を受けません。1.5°Cに必要な緩和率は非常に高いです。世界的な緩和なしでさらに2〜3年でも、これらの曲線を急勾配にするだけです。
選択されたカバレッジ
デイブ・ロバーツ、Vox、2015年5月15日:誰も認めたくない気候変動についてのひどい真実Zeke Hausfather & Rosamund Pearce、CarbonBrief、2017年2月11日:分析:WRIデータは、49カ国で排出量がすでに「ピーク」していることを示唆している
nature.comに関するこのコメントは、上記の図に基づく数字を使用しています:28/6/17:私たちの気候を守るために3年
ガーディアン、2018年9月17日:カリフォルニア州はパリの気候目標を達成する方法を世界に示す予定です
Instagramのグレタ・トゥンバーグ、2019年9月4日:もう一度、私たちが何をする必要があるかを思い出させます。
Clayton Aldern, Grist, 14/5/20: 気候変動のために、曲線を平らにする時間がなくなってきている
参考文献
Friedlingstein, P., Andrew, R.M., Rogelj, J., Peters, G.P., Canadell, J.G., Knutti, R., Luderer, G., Raupach, M.R., Schaeffer, M., van Vuuren, D.P., QuéCO2排出量の持続的な成長と気候目標達成への影響。自然地球科学7(709-715)。
Le Quéré、C.、Andrew、R.M.、その他71人の著者、2018年。2018年世界炭素予算。地球システム科学データ10(2141–2194)。[オープンアクセス]
Raupach MR、Davis SJ、Peters GP、Andrew RM、Canadell JG、Friedlingstein P、Jotzo F、Quéré CL 2014。累積炭素排出量のクォータを共有する。自然気候変動4(873-879)。
Rogelj, J., Shindell, D., Jiang, K., Fifita, S., Forster, P., Ginzburg, V., Handa, C., Kheshgi, H., Kobayashi, S., Kriegler, E., Mundaca, L., Séférian, R.,持続可能な開発の文脈で1.5°Cと互換性のある緩和経路: Masson-Delmotte, V., Zhai, P., Pörtner, H.-O., Roberts, D., Skea, J., Shukla, P.R., Pirani, A., Moufouma-Okia, W., Péan, C., Pidcock, R., Connors, S., Matthews, J.B.R., Chen, Y., Zhou, X., Gomis, M.I., Lonnoy, E., Maycock, T., Tignor, M., Waterfield, T.(編)、1.5°Cの地球温暖化。気候変動の脅威に対する世界的な対応を強化し、持続可能な開発し、貧困撲滅する取り組みの文脈で、産業革命前のレベルを上回る1.5°Cの地球温暖化の影響と関連する地球温室効果ガス排出経路に関するIPCC特別報告書。[オープンアクセス]
It's tempting with the mitigation curves to wonder about the simple counterfactual of 'what if we'd started mitigating in year X', but within this are hidden assumptions about what would have happened in developing countries. Most of the increase since 2000 is in China, so a global mitigation starting before that year effectively directly assumes that emissions in China did not increase anywhere near as much, and you have to ask yourself how that could have happened. Either they didn't develop economically, which normative hypothesis leads potentially to accusations of Western imperialism, or they used something other than coal to spur their development, which is difficult to imagine. The alternative is to assume that developed countries managed to reduce their emissions so much that they compensated for China's growth, which also is rather difficult to imagine. Curves on a graph are one thing, but what they mean is another.
A short history of these figures
The idea of constaining emissions to constrain warming is not new. In 1989, for example, Florentin Krause, Wilfrid Bach, and Jon Koomey presented a figure showing theoretical pathways to stabilise global warming in their book From Warming Fate to Warming Limit: Benchmarks for a Global Climate Convention. The authors clearly laid out the link between temperature limits and carbon budgets.
The concept of a carbon budget gained wider recognition with studies published in 2009 that showed that global temperature increase was approximately linearly related to the total cumulative emissions of carbon dioxide. Importantly, within certain bounds, it didn't matter what emissions were from year to year, only what their total over time was. These studies, by Meinshausen et al., Allen et al. and Matthews et al., changed the conversation about limiting emissions and staying under specified global temperature increases, such as 2°C.
For a summary of the history of the carbon budget, see this article by Lahn.
Later that same year, Allison et al. were perhaps the first to convert this idea of a limited carbon budget to specific, idealised mitigation pathways, dependent on when emissions peaked.
The Copenhagen Accord agreed in December 2009 was the first global agreement to explicitly include a temperature limit: 2°C.
In 2011, Raupach et al. published work closely studying the relationship between peak warming and cumulative emissions, developing mathematics to provide analytical solutions.
In September 2014 we published work in Nature Climate Change led by Mike Raupach on sharing the global carbon budget between nations, which included potential future emission pathways constrained by the shared budget. At the global level, the curves were shown in the supplementary information as Figure S4a (reproduced below). This functional form was new: rather than simply following an exponential decay, Mike's curve took into account the initial inertia associated with societal and infrastructural change.
At the same time we published parallel work in Nature Geosciencesummarising the carbon budgets and presenting a global emissions projection for the following six years based on forecast economic growth and continued trends in improvements in emissions intensity of the economy. At that time few thought there was anything odd about this projection.
In May of 2015 we combined the ideas from Raupach et al. and Friedlingstein et al. to produce a figure showing counterfactual historical and possible future emissions pathways to remain within the 2°C carbon budget (figure date 4 May 2015). These counterfactuals present the a (very) theoretical idea of what would have been required if we had started global mitigation earlier. This figure, tweeted by Glen Peters, was quickly picked up by David Roberts at Vox for a piece entitled "The awful truth about climate change no one wants to admit". This figure showed only fossil-fuel emissions, omitting land-use change emissions, although these were included in the calculations. It also makes no assumption about negative emissions: it shows always-positive net global emissions, which could be composed of both positive and negative emissions. That is, it presents what is required to stay within the budget, without overshoot, and therefore without requirement for net-negative emissions.
When discussion in Paris unexpectedly started to seriously include 1.5°C, we hurriedly calculated the remaining carbon budget, given budgets at the time, and found that almost nothing was left (figure date 9 December 2015):
In late 2017, following a request from Carbon Brief, we updated the mitigation curves figure. This update included a substantial modification of the emissions forecast, given the appearance of an apparent and unexpected plateau in global emissions. Now we simply introduced a scenario: constant emissions for the next ten years (figure date 8 November 2017).
Shortly afterwards we modified the figure to show the mitigation rates (figure date 13 November 2017).
In December 2018 we returned to these figures and updated them using the new carbon budgets provided in the IPCC's Special Report on 1.5°C. These figures were published alongside the Global Carbon Project's full 2018 Carbon Figure set. While previously we had focussed on the 2°C figure, there was high demand for a 1.5°C version (original figure dates 5 December 2018). The reason we had largely avoided the 1.5°C figure was that it was our opinion that 1.5°C was unachievable when anything more than geophysical constraints were introduced, but public discourse has since turned sharply to the 1.5°C target.
The mitigation rates originally shown on these figures are calculated as the average rates over the entire mitigation period to 2100. This is in fact not a particularly useful indicator of the effort involved, and it has generated some confusion, with some assuming these are exponential curves (thus having the same rate of decline each year), when they are not. At the end of the day, while the 18%/yr rate that appeared on the 1.5°C figure is 'accurate', it is too easy to misinterpret and not useful for policy. But the main conclusion of the figure remains unaffected: the mitigation rates required for 1.5°C are extremely high. Even another two or three years without global mitigation will only steepen these curves.
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