我们如何以最低成本限制全球变暖?

A factory is seen releasing climate changing gas into the environment.
We still don’t need to fundamentally change the concept of how to value greenhouse gases.Image: Unsplash/Patrick Hendry
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  • 一项新研究探讨了我们如何以最低成本限制全球变暖。

  • 研究人员建议,我们应当改变对不同温室气体的价值评估方式。

  • 有观点认为,在某些时期,以甲烷等短寿命气体为目标可能更为有效。

根据《巴黎协定》,世界需要将全球变暖幅度控制在远低于2°C的水平,并努力将升温幅度限制在较工业化前水平高出1.5°C以内。我们如何以最低成本实现这一目标?在一项2021年5月的研究中,我们尝试回答这一问题。我们的研究发现,如果改变对不同温室气体的价值评估方式,就能以更低的成本实现这些目标。

并非所有温室气体对全球气温的影响方式都相同。长寿命气体会在较长时间内在大气中不断积累,而短寿命气体在排放后相对较快地从大气中消失。

二氧化碳是长寿命气候气体的典型例子,甲烷则是短寿命气候气体的典型例子。二氧化碳排放会导致气温升高,且这种升温效应可持续数百年。另一方面,甲烷排放对气温的影响仅持续几十年。这意味着我们需要在不同的时间段内对它们进行不同的价值评估。

每吨减排量所对应的气候行动成本,取决于所采取行动的类型以及实施的时间。例如,您可以选择为房屋加装保温层(一项成熟技术),也可以选择改用电动汽车(一项尚不够成熟且仍然昂贵的技术)。如今选择前一种方案的成本较低,而后一种方案则可以推迟到以后实施。新技术会随着逐步成熟而变得更便宜、更高效,因此我们需要认真分析在何时采取何种行动才是恰当的。

不同温室气体也是如此——二氧化碳和甲烷的价值应当根据时间段以及我们所面临的不同全球变暖情景而有所变化。

毫无疑问,二氧化碳排放需要大幅削减,才能实现《巴黎协定》的长期温度目标。但我们的研究表明,在某些时期,将重点更多地放在减少短寿命气候气体排放上可能会更有帮助。

全球变暖潜能值

目前用于比较不同温室气体影响的指标被称为全球变暖潜能值(Global Warming Potential,简称GWP)。它有助于我们了解在给定时间范围内,每种温室气体的排放如何影响地球的能量平衡。根据时间范围的不同,短寿命或长寿命温室气体的相对评估结果可能会发生逆转。

目前全球变暖潜能值采用的时间范围为100年,这一做法受到批评,因为它与《巴黎协定》的目标并非明确相关。

在我们的研究中,我们发现无需从根本上改变温室气体价值评估的理念。只需在推进过程中调整全球变暖潜能值所采用的时间范围,而不是将其固定为100年即可。

超调情景

只有当我们进入“超调情景”时,我们的研究结果才最具相关性。这种情景是指我们未能将全球气温升幅控制在1.5°C(或2°C)以内,在某一时期超出目标,之后才将升幅重新降低。

在这种情景下,减少甲烷及其他短寿命气候气体的排放可能发挥重要作用,尤其是在需要降低气温时。这是因为甲烷对气温的短期影响比二氧化碳更大。

下图展示了全球平均气温的五种路径(第一幅图)。1.5°C中等超调情景和2°C稳定情景可被视为符合《巴黎协定》的目标,而其余超调情景则显示了未能实现这些目标的情况。我们涵盖了多种未来情景,包括峰值升温约达3°C的情况,该情景反映了当前的气候政策。图中显示了以最低成本实现每条路径所采用的时间范围(第二幅图)。

将全球气温控制在较工业化前水平高出2°C以内至关重要。Image: Katsumasa Tanaka, Johannes Morfeldt, Olivier Boucher

我们看到,随着超调期结束的时间临近,时间范围正逐步从100年转向20年。在超出目标之后,我们将利用甲烷把气温重新降低。具体做法是在该时期赋予甲烷更高的价值(在100年时间范围内,一吨甲烷相当于28吨二氧化碳;而在20年时间范围内,则相当于多达84吨二氧化碳)。赋予甲烷更高的全球变暖价值,意味着我们在超调期间排放的甲烷会更少,从而使气温更快地回落。

我们发现,在我们所分析的所有情景中,100年时间范围在未来数十年内总体表现良好。因此,这并不是一个紧迫的问题。但如果我们确实进入超调情景,这一时间范围是一项重要保障,使我们能够以相对较低的成本重回正轨。

调整时间范围

实现这一目标的重要基石之一,是在卡托维兹第24次缔约方大会(COP24)上通过《巴黎规则手册》。该规则手册实质上规定了各国为实现《巴黎协定》的目标应如何相互协作。其中一项规则是在权衡不同温室气体时应采用何种方法,这在气候领域被称为“通用指标”。

各国商定的通用指标,是IPCC第五次评估报告中以100年为时间范围的全球变暖潜能值。该方法不仅用于统计,也用于设计未来情景、各国的减排计划,以及实施气候政策,例如欧盟可再生能源指令。

该方法为所有国家所共用,这是使各国之间的排放和行动更易于比较的重要进步。因此,若不开启新的讨论,将来该规则可能难以改变。

相反,我们建议随着未来的温度路径逐步展开,评估采用不同全球变暖潜能值时间范围的成本。这可以成为雄心提升五年周期技术评估的一部分。五年周期是《巴黎协定》的基石,其中包括“全球盘点”,各国在此会面,讨论其在实现目标方面的集体进展。

这将是一个绝佳的机会,可借此讨论“全球变暖潜能值”的时间范围是否适用于可能的温度路径,并据此提出相应调整建议。如果在适当的时候进行时间范围调整,将节省成本,并使我们能够通过减缓措施更有效地应对气候变化的影响。

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