De nouveaux scénarios montrent comment le monde pourrait limiter le réchauffement à 1.5C dans 2100

De nouveaux scénarios montrent comment le monde pourrait limiter le réchauffement à 1.5C dans 2100

Dans le 2015 Accord de Paris En ce qui concerne les changements climatiques, presque tous les pays du monde se sont engagés à maintenir les températures mondiales «bien au-dessous» de 2C au-dessus des niveaux préindustriels et à «poursuivre leurs efforts pour limiter encore l'augmentation des températures à 1.5C».

Cependant, à l'époque, les scientifiques n'avaient modélisé que les voies d'atténuation du carbone et du système énergétique pour atteindre la cible 2C. Peu d'études ont examiné comment le monde pourrait limiter le réchauffement à 1.5C.

Maintenant un papier dans Les changements climatiques Nature présente les résultats d'un nouvel exercice de modélisation utilisant six différents «modèles d'évaluation intégrés» (IAM) pour limiter les températures globales de 2100 à 1.5C.

Les résultats suggèrent que 1.5C est réalisable si les émissions mondiales atteignent leur maximum au cours des prochaines années et que des quantités massives de carbone sont aspirées dans l'atmosphère dans la seconde moitié du siècle grâce à une technologie appelée bioénergie avec capture et stockage du carbone (BECCS).

Définir la cible 1.5C

Un défi dans le but de limiter le réchauffement à 1.5C au-dessus des niveaux pré-industriels est qu'il était pas clairement défini dans le texte de l'Accord de Paris. Par exemple, les scientifiques sont en désaccord sur ce que, exactement, les températures pré-industrielles étaient et comment les définir au mieux, aussi bien que quel jeu de données utiliser.

Il n'y a pas non plus de consensus clair si la cible devrait viser à ce que 1.5C atteigne 2100C, ou chercher à éviter que les températures dépassent 1.5C en visant un réchauffement encore plus faible. Car incertitudes dans la sensibilité au climat signifie que nous pourrions avoir quelque chose entre réchauffement 1.5C et 4.5C par doublement des émissions de CO2, les scientifiques ont tendance à planifier pour éviter le pire des cas où la sensibilité climatique finit par être sur la partie supérieure de la gamme.

Dans le cas de la cible 2C, le langage "bien en-dessous" de l'Accord de Paris a été interprété comme garantissant qu'il n'y a pas plus de 33% de chance de dépasser 2C - et donc une chance 66 de rester en dessous. Mais la cible 1.5C pourrait être interprété comme visant soit une chance 50% de rester en dessous de 1.5C, soit une chance de 66% similaire à la cible 2C. Cela peut sembler une petite distinction, mais il a un grand impact sur le bilan carbone résultant et la facilité de rencontrer la cible.


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Dans leur nouveau papier, une équipe de chercheurs en énergie 23 a choisi l'interprétation la plus stricte de la cible, en visant une chance 66% d'éviter plus de réchauffement 1.5C dans l'année 2100. Cependant, ils permettent que les températures dépassent 1.5C au cours du siècle, à condition qu'elles retombent en dessous de 1.5C d'ici l'année 2100. Ceci est connu comme un scénario de dépassement.

1.5C seulement possible dans certaines voies futures

Pour évaluer les voies viables pour limiter le réchauffement à 1.5C, les chercheurs utilisent le nouveau Voies socio-économiques partagées (SSP) élaborés en préparation du prochain rapport d'évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), prévu pour la prochaine décennie. Ces SSP - que Carbon Brief explorera de manière plus approfondie dans les semaines à venir - présentent cinq mondes futurs possibles qui diffèrent par leur population, leur croissance économique, leur demande en énergie, leur égalité et d'autres facteurs.

Chaque monde pourrait avoir plusieurs trajectoires climatiques différentes, bien que certaines aient beaucoup plus de facilité à réduire les émissions que d'autres. La nouvelle trajectoire climatique associée à l'évitement d'un réchauffement 1.5C supérieur à 2100 s'appelle Représentation Concentration Pathway 1.9 («RCP1.9»), un monde où le forçage radiatif des gaz à effet de serre est limité à 1.9 watts par mètre carré (W / m2) au-dessus des niveaux préindustriels. Ceci est inférieur à la gamme de RCP précédemment utilisée par les modélisateurs climatiques, qui sont passés de 2.6 à 8.5W / m2.

Les six IAM trouvent tous des scénarios 1.5C viables dans SSP1, un parcours axé sur le «développement inclusif et durable». Quatre des six modèles trouvent des voies dans SSP2, qui est un scénario de milieu de route où les tendances suivent largement les tendances historiques. Aucun modèle ne montre des voies 1.5C viables dans SSP3, qui est un monde de «rivalité régionale» et de «nationalisme renaissant» avec peu de coopération internationale.

Enfin, seul un des modèles a un chemin 1.5C dans SSP4, qui est un monde de «forte inégalité», alors que deux modèles ont des voies viables dans SSP5, un monde de «croissance économique rapide» et de «modes de vie énergivores».

Les émissions doivent atteindre un pic rapidement

Pour limiter le réchauffement au-dessous de 1.5C, tous les modèles que les chercheurs ont examinés exigent que les émissions globales atteignent un sommet de 2020 et diminuent rapidement par la suite. Après 2050, le monde doit réduire à zéro les émissions nettes de CO2 et les émissions doivent être de plus en plus négatives tout au long de la seconde moitié du 21ème siècle.

Même avec ces réductions rapides, tous les scénarios considérés dépassent encore le réchauffement 1.5C dans les 2040, avant de baisser autour de 1.3-1.4C au-dessus des niveaux pré-industriels par 2100. Les modèles avec des réductions plus rapides - généralement associées à SSP1 - ont un dépassement de température inférieur à ceux avec des réductions plus graduelles.

La figure ci-dessous montre à la fois les émissions de CO2 (à gauche) et le réchauffement de la planète au-dessus du niveau préindustriel (à droite) pour tous les modèles 1.5C examinés. Les lignes sont colorées en fonction du SSP utilisé.

Émissions de CO2 en gigatonnes (Gt) CO2 (gauche) et température de surface moyenne mondiale par rapport à la température préindustrielle (droite) dans tous les scénarios RCP1.9 / 1.5C inclus dans Rogelj et al 2018. Données disponibles dans le Base de données SSP de l'IIASA. Graphique par fiche de carbone en utilisant Highcharts.

Les modèles montrent un 1.5C restant "budget carbone"De 2018 à 2100 entre -175 et 400 gigatonnes de CO2 (GtCO2). Cette plage est compatible avec les estimations du 5th Rapport d'évaluation du GIEC.

Cette large gamme résulte en grande partie des différences dans les émissions de gaz à effet de serre autres que CO2, tels que le méthane et l'oxyde nitreux, qui varient d'un facteur entre deux et trois dans les modèles de 2100. Certains modèles ayant des émissions non CO2 plus élevées ont un bilan carbone restant inférieur à zéro, ce qui nécessite plus de CO2 à éliminer de l'atmosphère que ce qui a été ajouté à la fin du siècle. Dans ces simulations, le bilan carbone de 1.5C a déjà été épuisé.

L'estimation centrale pour tous les modèles est que le bilan carbone 2018-2100 restant est autour de 230 GtCO2. Au rythme actuel des émissions, cela permettrait environ six ans jusqu'à ce que le budget 1.5C soit épuisé, avec une fourchette de zéro à 11 années dans tous les modèles.

Remplacer les combustibles fossiles par des énergies renouvelables

L'étude explore les différentes façons dont les besoins énergétiques mondiaux peuvent être satisfaits, tout en réduisant les émissions de GES afin d'atteindre l'objectif de 1.5C. Limiter le réchauffement au-dessous de 1.5C exige que le monde supprime rapidement tous les types de combustibles fossiles - ou du moins ceux qui ne s'accompagnent pas capture et stockage du carbone (CCS). Dans le même temps, le monde doit accélérer rapidement l'utilisation de sources d'énergie carbonées nuls et négatives - des choses telles que les BECCS qui génèrent de l'énergie tout en éliminant le CO2 de l'atmosphère.

La figure ci-dessous montre l'utilisation d'énergies renouvelables (à gauche), de BECCS net-négatif (au centre) et de charbon sans CCS (à droite) dans tous les modèles 1.5C. Les couleurs montrent quels SSP les simulations de modèles utilisent.

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Consommation d'énergie primaire mondiale en exajoules (EJ) pour les énergies renouvelables autres que la biomasse (à gauche), BECCS (au centre) et charbon sans CCS (à droite) dans tous les scénarios RCP1.9 / 1.5C. Adapté de la figure 2 dans Rogelj et al 2018.

Dans la plupart des modèles, la consommation globale d'énergie augmente entre 2018 et 2100, entre -22% et + 83%, avec une augmentation centrale de 22%.

Cependant, les modèles montrent également que l'efficacité énergétique est très importante à court terme - du moins, alors que la plus grande partie de l'énergie provient des combustibles fossiles. Ceci est particulièrement important dans les secteurs du transport et de la construction, où la décarbonisation rapide est plus difficile que dans la production d'électricité.

Les modèles montrent un 60-80% de toute l'énergie provenant des énergies renouvelables au niveau mondial par 2050. Certains modèles montrent également un rôle beaucoup plus important pour l'énergie nucléaire, bien que d'autres ne le fassent pas.

Pour limiter le réchauffement à 1.5C, l'utilisation du charbon sans capture de carbone diminue d'environ 80% par 2040, le pétrole étant en grande partie éliminé par 2060. Cela exigerait que la plupart des véhicules à essence ou diesel soient éliminés par 2060, les véhicules électriques ou autres véhicules à carburant alternatif à faible émission de carbone représentant la grande majorité des ventes bien avant cette date. L'utilisation future du gaz naturel est plus mitigée dans les modèles, certains affichant des augmentations et d'autres diminuant au milieu du siècle.

Les émissions doivent devenir négatives

Émissions négatives sont nécessaires dans la dernière moitié du siècle pour tirer le CO2 supplémentaire hors de l'atmosphère. En effet, les émissions ne peuvent pas tomber assez vite dans les modèles pour éviter de dépasser le budget carbone autorisé pour éviter le réchauffement 1.5C.

La plupart des modèles émettent environ 50-200% plus de CO2 que le budget carbone autorisé au cours du siècle, avant de retirer le CO2 supplémentaire.

Les modèles supposent une adoption généralisée de BECCS commençant entre 2030 et 2040, puis une mise à l'échelle rapide. Par 2050, de nombreux modèles ont BECCS produisant plus que 100 exajoules (EJ), à peu près la même quantité d'énergie globalement que le charbon fournit aujourd'hui. Par 2100, BECCS sera autour de 200EJ par rapport à 300EJ pour toute l'énergie renouvelable non-biomasse.

La figure ci-dessous montre la quantité de CO2 séquestrée par CCS (à la fois de BECCS et de combustibles fossiles) dans tous les modèles. La capture du carbone s'accélère après 2020 et pourrait être 20 GtCO2 ou supérieure à la fin du siècle, ce qui représente environ la moitié des émissions mondiales de CO2 dans 2018.

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CO2 annuel séquestré par capture et stockage du carbone en gigatonnes (Gt) CO2 par année et par SSP dans tous les scénarios RCP1.9 / 1.5C. Adapté de la figure 3 dans Rogelj et al 2018.

Les modèles produisent des estimations des changements du couvert forestier mondial entre -2% et 26% entre aujourd'hui et 2100, la plupart des modèles montrant des augmentations significatives du couvert forestier. Les deux BECCS et le boisement nécessitent beaucoup de terres. La plupart des modèles montrent une diminution des scénarios de terres cultivées mondiales à peu près égale à la superficie actuellement utilisée pour l'agriculture dans l'ensemble de l'Union européenne.

Cependant, la plupart des modèles utilisés dans l'étude n'incluent pas le boisement comme option d'atténuation explicite, donc le boisement et d'autres Technologies d'émissions négatives "naturelles" pourrait potentiellement jouer un plus grand rôle dans le futur. Les technologies spécifiques utilisées pour les futures émissions négatives peuvent être différentes et un peu moins dépendantes de BECCS, mais les approches non-BECCS sont largement exclues des modèles en raison des incertitudes restantes en termes de coût et d'efficacité à grande échelle.

De même, la quantité de BECCS utilisée varie considérablement entre les modèles et entre les SSP, SSP1 nécessitant les émissions les moins négatives et SSP5 nécessitant le plus en raison de ses réductions d'émissions plus lentes et de sa consommation énergétique globale plus élevée.

Dr Joeri Rogelj, l'auteur principal du papier du Institut international pour l'analyse des systèmes appliqués (IIASA) en Autriche, raconte Carbon Brief:

"Cela indique que l'accent mis sur les modes de vie durables qui limitent la demande d'énergie peut fortement réduire la dépendance sur BECCS."

Une conséquence intéressante de la cible 1.5C est la réduction de l'utilisation des combustibles fossiles combinée au CSC, par rapport à ce que l'on trouve dans les scénarios 2C. En effet, les carburants fossiles avec CCS entraînent toujours des émissions de méthane provenant de l'extraction du charbon ou de la manipulation du gaz, ainsi que des émissions de CO2 dues à une capture et une fuite imparfaites. Ces émissions supplémentaires peuvent devenir trop importantes pour permettre à grande échelle dans un monde 1.5C.

Beaucoup plus difficile d'atteindre 1.5C que 2C

En plus d'explorer les détails de ce qu'il faudrait pour limiter le réchauffement à 1.5C, le document compare également les scénarios 2C existants à un certain nombre de catégories différentes. La figure ci-dessous montre la différence entre les scénarios 1.5C et 2C dans les mesures de réduction économiques et CO2. Chaque ligne en pointillé représente une augmentation de 100% du coût ou de l'effort dans un monde 1.5C par rapport à un monde 2C.

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Augmentation relative des coûts et des mesures de réduction CO2 pour les scénarios 1.5C par rapport aux scénarios 2C pour divers fournisseurs de services partagés. Chaque ligne en pointillés représente une augmentation de 100% du coût ou du montant de la réduction, jusqu'à une augmentation de 500%. Pris à partir de la figure 4 dans Rogelj et al 2018.

Les augmentations les plus importantes concernent les prix du carbone, qui doivent être compris entre 200% et 400% plus élevés, et les coûts à court terme, qui sont de 200% à 300% plus élevés. Ces augmentations des coûts à court terme sont motivées par les réductions d'émissions à court terme plus sévères nécessaires. Les coûts à long terme devraient également être environ 200% plus élevés.

Pour les mesures de réduction CO2, un monde 1.5C nécessite environ deux à trois fois plus de réductions de CO2 par rapport aux bâtiments et au transport que dans un monde 2C. Ces secteurs sont plus difficiles à décarboniser que la production d'électricité car ils impliquent la combustion directe de combustibles fossiles qui sont moins facilement remplacés.

Difficile, mais possible?

Les nouveaux scénarios de cette étude sont importants car ils montrent qu'il existe des trajectoires possibles et des voies technologiques qui peuvent limiter le réchauffement au-dessous de 1.5C dans 2100. Cependant, tous les modèles inclus dépassement 1.5C du réchauffement au milieu du siècle. La plupart comptent également sur des quantités massives de toujours non prouvé émissions négatives plus tard dans le siècle pour permettre une réduction progressive des émissions à plus ou moins long terme.

As Dr Glen Peters, un chercheur senior au Centre CICERO pour la recherche internationale sur le climat en Norvège qui n'a pas participé à l'étude, raconte à Carbon Brief:

"Limiter la température à 1.5C se rapproche de ce que les modèles peuvent offrir, avec seulement certaines hypothèses socio-économiques, technologiques et de ressources accessibles aux voies 1.5C. Comment transformer les résultats du modèle en une transformation de la société viable reste l'éléphant dans la salle. Les scénarios 1.5C nécessitent des réductions radicales de l'utilisation de combustibles fossiles non renouvelés, l'expansion rapide des sources d'énergie non fossiles et l'élimination du dioxyde de carbone à l'échelle planétaire. Ne pas rencontrer l'un de ces éléments constitutifs rendra 1.5C rapidement infaisable. "

Veuillez noter que : Accompagnant la publication de l'étude est un nouvellement mis à jour Émissions de SSP et base de données de scénarios, qui inclut des données pour tous les scénarios SSP.

Rogelj, J. et al. (2018) Scénarios visant à limiter l'augmentation de la température moyenne mondiale en dessous de 1.5C, Nature Climate Change,

doi:10.1038/s41558-018-0091-3

Cet article a paru sur Coussin carbone

A propos de l'auteur

Zeke Hausfather couvre la recherche en science du climat et de l'énergie avec un accent américain. Zeke est diplômé en sciences de l'environnement de l'université de Yale et de la Vrije Universiteit Amsterdam, et prépare un doctorat en science du climat à l'université de Californie à Berkeley. Il a passé les années 10 passées à travailler en tant que chercheur de données et entrepreneur dans le secteur des technologies propres.

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