Hvilke valg skal verden træffe for at holde den globale opvarmning under 2 grader Celsius?

Da Paris-aftalen fra 2015 satte et langsigtet mål om at holde den globale opvarmning "godt under 2 grader Celsius sammenlignet med førindustrielle niveauer" for at undgå de værste konsekvenser af klimaændringer, specificerede den ikke, hvordan dens næsten 200 underskrivende nationer i fællesskab kunne nå det mål. Hver nation blev overladt til sig selv for at reducere drivhusgasemissionerne i overensstemmelse med 2C-målet. Nu giver en ny modelleringsstrategi udviklet på MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change, der udforsker hundredvis af potentielle fremtidige udviklingsveje, ny indsigt i de energi- og teknologivalg, der er nødvendige for, at verden kan nå dette mål.

Beskrevet i en undersøgelse, der vises i tidsskriftet Earth's Future , kombinerer den nye strategi to velkendte computermodelleringsteknikker for at afsløre de energi- og teknologivalg, der er nødvendige i de kommende årtier for at reducere emissionerne tilstrækkeligt til at nå Paris-målet.

Den første teknik, Monte Carlo-analyse, kvantificerer usikkerhedsniveauer for snesevis af energi- og økonomiske indikatorer, herunder tilgængelighed af fossile brændstoffer, omkostninger til avanceret energiteknologi og befolknings- og økonomisk vækst; leverer denne information ind i en multiregional multi-økonomisk sektormodel af verdensøkonomien, der fanger de tværsektorielle virkninger af energiomstillinger; og kører den model hundredvis af gange for at estimere sandsynligheden for forskellige udfald. MIT-undersøgelsen fokuserer på fremskrivninger gennem år 2100 af økonomisk vækst og emissioner for forskellige sektorer af den globale økonomi, såvel som energi- og teknologibrug.

Den anden teknik, scenarieopdagelse, bruger maskinlæringsværktøjer til at screene databaser med modelsimuleringer for at identificere resultater af interesse og deres betingelser for at forekomme. MIT-undersøgelsen anvender disse værktøjer på en unik måde ved at kombinere dem med Monte Carlo-analysen for at udforske, hvordan forskellige resultater er relateret til hinanden (f.eks. involverer lavemissionsresultater nødvendigvis store andele af vedvarende elektricitet?). Denne tilgang kan også identificere individuelle scenarier, ud af de hundredvis af undersøgte, der resulterer i specifikke kombinationer af resultater af interesse (f.eks. scenarier med lave emissioner, høj BNP-vækst og begrænset indvirkning på elpriserne), og også give indsigt i forholdene nødvendig for den kombination af resultater.

Ved at bruge denne unikke tilgang finder forskere fra MIT Joint Program adskillige mulige mønstre for energi- og teknologiudvikling under et specificeret langsigtet klimamål eller økonomisk resultat.

"Denne tilgang viser, at der er mange veje til en vellykket energiomstilling, som kan være en win-win for miljøet og økonomien," siger Jennifer Morris, en MIT Joint Program-forsker og studiets hovedforfatter. "Med henblik herpå kan den bruges til at vejlede beslutningstagere i regeringen og industrien til at træffe fornuftige energi- og teknologivalg og undgå skævheder i opfattelsen af, hvad der 'skal' ske for at opnå bestemte resultater."

For eksempel, mens 2 C-målet nås, kan det globale niveau for kombineret vind- og solenergiproduktion i 2050 være mindre end tre gange eller mere end 12 gange det nuværende niveau (som er lidt over 2.000 terawatttimer). Det er meget forskellige energiveje, men begge kan være i overensstemmelse med 2 C-målet. Tilsvarende er der mange forskellige energiblandinger, der kan være i overensstemmelse med at opretholde høj BNP-vækst i USA og samtidig nå 2C-målet, med forskellige mulige roller for vedvarende energi, naturgas, kulstofopsamling og -lagring og bioenergi. Undersøgelsen finder, at vedvarende energi er den mest robuste elinvesteringsmulighed, med en betydelig vækst forudset under hvert af de langsigtede temperaturmål, der er undersøgt.

Forskerne finder også, at langsigtede klimamål har ringe indflydelse på det økonomiske output for de fleste økonomiske sektorer frem til 2050, men kræver, at hver sektor markant accelererer reduktionen af ​​sin drivhusgasemissionsintensitet (emissioner pr. enhed af økonomisk output) for at nå næsten nul niveauer i midten af ​​århundredet.

"I betragtning af rækken af ​​udviklingsveje, der kan være i overensstemmelse med at opfylde et 2 grader C-mål, kan politikker, der kun er rettet mod specifikke sektorer eller teknologier, unødigt indsnævre løsningsrummet, hvilket fører til højere omkostninger," siger tidligere MIT Joint Program Co-Director John Reilly , en medforfatter af undersøgelsen. "Vores resultater tyder på, at politikker designet til at fremme en portefølje af teknologier og sektorspecifikke handlinger kan være en klog strategi, der afdækker risici."