Насколько горячей станет Земля к 2100 году?

Когда мировые лидеры собрались, чтобы отметить начало 2050 года, они оглянулись на пандемию коронавируса 30 лет назад как на поворотный момент в стремлении обуздать глобальное потепление. Страны объединились, чтобы победить пандемию, и это положило начало новой эре сотрудничества для предотвращения климатической катастрофы. Инвестиции в зеленую энергетику и новые технологии привели к быстрому сокращению выбросов углекислого газа, что позволило миру ограничить глобальное потепление примерно на 1,5 °C выше доиндустриального уровня.

А может и нет. В 2050 году мир может оглянуться назад и увидеть в пандемии не более чем всплеск долгих и по большей части тщетных усилий по предотвращению глобального потепления. Несмотря на временное снижение выбросов углерода в результате вспышки 2020 года, страны обратились к дешевым ископаемым видам топлива, чтобы оживить свою экономику после кризиса. Выбросы углерода резко возросли, а за ними последовали и температуры, что подготовило почву для потепления на 5 ° C к концу века.

Это всего лишь два возможных видения будущего. Никто не знает, как будет развиваться нынешняя пандемия; также неясно, объединится ли человечество в конечном итоге, чтобы избежать потенциальной климатической катастрофы. Но исследователям климата необходимо изучить, какие проблемы могут возникнуть при разных уровнях потепления. Поэтому они разработали набор сценариев, предназначенных для представления различных вариантов будущего, с которыми может столкнуться человечество 1 . Их цель — исследовать, как различные меры могут повлиять на выбросы углерода и как планета отреагирует на весь этот улавливающий тепло газ.

На одном конце спектра оптимистичные сценарии исследуют миры, в которых правительства объединяют усилия для продвижения низкоуглеродных технологий, одновременно сокращая бедность и неравенство. С другой стороны, страны наращивают использование дешевого ископаемого топлива, стремясь к экономическому росту любой ценой.

Исследовательские группы впервые прогнали эти сценарии (см. «Разнообразие вариантов будущего») с помощью основных мировых климатических моделей, предоставив прогнозы того, как Земля может реагировать на различные социально-экономические сценарии. Эти модели послужат основой для исследований климата на долгие годы и сыграют центральную роль в следующей крупной оценке глобального потепления Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК), которая должна быть опубликована в следующем году. Исследование также может сыграть ключевую роль в переговорах о новом наборе обязательств по сокращению выбросов в рамках Парижского соглашения по климату 2015 года.

Эти сценарии обновляют набор, который использовался в течение последнего десятилетия, включая одну экстремальную — и спорную — версию, согласно которой к 2100 году температура повысится примерно на 5 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем. играет центральную роль в исследованиях климата уже более десяти лет, вводит в заблуждение, поскольку включает нереальные объемы использования угля — примерно пятикратное увеличение к 2100 году. Но многие исследователи отвергают эту критику, говоря, что даже такие сценарии с высокими выбросами имеют пока люди понимают лежащие в их основе предположения и ограничения. Массовый выброс метана из вечной мерзлоты в Арктике, например, может привести к таким же последствиям, как резкое увеличение использования ископаемого топлива.

«Мы пытаемся понять риски, а не предсказать будущее», — говорит Дональд Вьюбблс, ученый-атмосферник из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне и ведущий автор-координатор первого тома последней опубликованной Национальной оценки климата США 2 . в 2017 г. Сценарии предназначены не для прогнозирования выбросов, а для исследования различных уровней потепления и типов экономического развития.Они помогают широкому кругу исследователей: специалисты по моделированию климата используют их для проверки своих моделей и прогнозирования воздействия увеличения выбросов парниковых газов; они нужны экономистам для изучения издержек политики; и экологи полагаются на них, чтобы предсказать изменения в экосистемах по всему миру.

«Это не научная фантастика», — говорит Кристи Эби, исследователь окружающей среды из Вашингтонского университета в Сиэтле, которая является сопредседателем комитета, разработавшего новые сценарии. «Нам нужны эти результаты моделирования, чтобы дать нам представление о последствиях нашего выбора, и теперь мы можем это сделать».

Необычный бизнес

В апреле 1989 года группа экспертов, которым было поручено прогнозировать потенциальное будущее, встретилась в Билтховене, Нидерланды, для подготовки к первой оценке МГЭИК, которая должна была выйти в следующем году. Они создали сценарии, описывающие, сколько двуокиси углерода, метана и других удерживающих тепло газов страны могут производить в следующем столетии 3 . И эти возможные будущие миры — от чрезвычайно загрязненных до исключительно чистых — предоставили создателям моделей климата сырой материал для прогнозирования реакции планеты.

С тех пор МГЭИК несколько раз обновляла основные сценарии выбросов. Но ситуация изменилась в 2006 г., когда МГЭИК решила выйти из бизнеса по разработке сценариев из-за давления со стороны Соединенных Штатов и других стран, которые утверждали, что организация должна оценивать, а не направлять науку.

Куда текут климатические деньги и почему их недостаточно

Так, в 2010 году самопровозглашенная группа во главе с климатологом Ричардом Моссом, в то время работавшим в Объединенном научно-исследовательском институте глобальных изменений в Колледж-Парке, штат Мэриленд, опубликовала новую основу для создания и использования сценариев, предназначенных для руководства исследованиями для последней оценки МГЭИК4. , выпущенный в 2013–2014 годах.

Группа представила набор из четырех прогнозов будущих уровней загрязнения углеродом, получивших название репрезентативных путей концентрации (RCP), которые могли бы использоваться группами по моделированию климата по всему миру для составления прогнозов о судьбе планеты 5 . РТК были выбраны для отображения различных уровней радиационного воздействия — числа, отражающего степень дополнительного потепления в результате выбросов парниковых газов. RCP не предназначались для описания конкретных тенденций выбросов или прогнозирования того, как экономика и технологии могут измениться. Эта работа была оставлена ​​другим исследователям, которые позже получат наборы тенденций выбросов, которые могут влиять на концентрацию парниковых газов таким образом, чтобы имитировать RCP.

Мосс говорит, что RCP были разработаны, чтобы охватить спектр возможностей потепления в научной литературе и создать достаточно значительный диапазон между высокими и низкими прогнозами, чтобы специалисты по моделированию климата могли их различать. И одна из главных привлекательных сторон сценария с повышением глобальной температуры на 5 °C, вызвавшего столько критики, называемого RCP8.5, заключается в том, что он дает разработчикам моделей мощный сигнал. «Мы хотели дать достаточно подробностей, чтобы специалисты по моделированию климата могли выполнять свою работу», — говорит Мосс. Что касается отдельных сценариев, добавляет он, «мы никогда не собирались придавать им какой-то особый вес».

Однако со временем РКП зажили собственной жизнью. Хотя для тех, кто знает, где искать, есть все предостережения и оговорки, многие ученые и другие лица начали использовать RCP8.5 для представления мира без агрессивного воздействия на климат.

«Очень заманчиво использовать RCP8.5 по целому ряду причин, но это также довольно нереально», — говорит Глен Питерс, исследователь климатической политики в Центре международных исследований климата в Осло и соавтор недавнего комментария к вопрос 6 . «Вопрос в том, как вы уравновешиваете эти проблемы и сообщаете, что они представляют».

Моделирование и управление меняющейся геополитикой энергетики

Неверная характеристика RCP8.5 — как проекции того, что может произойти в обычном бизнесе, в котором правительства не принимают климатическую политику, — является эндемичным, говорит Роджер Пилке-младший, исследователь в области науки и политики из Университета Колорадо в Боулдере. . Пилке говорит, что даже крупные научные обзоры, такие как национальная оценка климата США, по умолчанию используют RCP8.5 в качестве базового сценария де-факто, в котором выбросы продолжают расти. По его словам, это завышает прогнозы последствий глобального потепления, а также цены бездействия.

Wuebbles защищает решение использовать RCP8.5 в оценке США 2 . В документе RCP8.5 упоминается просто как «более высокий» сценарий. В нем отмечается, что выбросы соответствовали этому сценарию в течение 15–20 лет, пока они не выровнялись на несколько лет примерно в 2014 году.

Кроме того, RCP8.5 предоставляет ученым сценарий высокого риска, который полезен для понимания рисков, связанных с экстремальными климатическими явлениями, говорит Селин Гивар, экономист по изменению климата из Центра международных исследований окружающей среды и развития (CIRED) в Ножане. -сюр-Марн, Франция. Многие ученые утверждают, что даже если использование угля не вырастет катастрофическим образом, потепление на 5 °C может произойти за счет других факторов, включая таяние вечной мерзлоты.

После того, как в 2010 году были опубликованы РКП, планировалось в течение двух лет подготовить новый набор более точных социально-экономических сценариев. Они должны были быть учтены в отчетах МГЭИК, вышедших в 2013 и 2014 годах, в которых было обнаружено, что скорость потепления с 1950 года является беспрецедентной в масштабе времени от столетий до тысячелетий, и заложили основу для Парижского соглашения по климату 2015 года.

Но процесс оказался намного сложнее и занял гораздо больше времени, чем предполагалось. Сценарии нового поколения, известные как общие социально-экономические пути (SSP), не вводились до 2015 года.Только сейчас, когда основные центры моделирования климата по всему миру проводят свои эксперименты для оценки МГЭИК 2021 года, они занимают центральное место в исследованиях климата.

Жестокая правда об изменении климата — в цифрах

Хотя новые сценарии основаны на старых RCP, они впервые представляют полностью детализированные повествования о том, как может развиваться мир. Каждый из них представляет собой широкую сюжетную линию о том, как мир может измениться, а также цифры для ключевых демографических тенденций — населения, экономической производительности, урбанизации и образования — в каждой стране на Земле, которые затем используют моделисты для моделирования выбросов и планетарных воздействий.

Команды, разработавшие SSP, намеренно не учитывали климатическую политику. Этот подход позволяет ученым проводить свои собственные эксперименты и проверять влияние различных решений правительств и общества, говорит Эби. Гибкость позволяет ей и другим исследователям в области общественного здравоохранения сравнивать и сопоставлять пользу для здоровья от климатической политики, которая одновременно сокращает выбросы углерода и приводит к более чистому воздуху.

«Раньше вы не могли этого сделать», — говорит Эби. «Это позволяет климатическому сообществу задавать вопросы, которые мы не могли задать».

каменистая дорога

Хотя сценариям SSP всего несколько лет, они были разработаны в мире, сильно отличающемся от сегодняшнего. Они сформировались перед политическими потрясениями 2016 года, когда Великобритания проголосовала за выход из Европейского Союза, а Соединенные Штаты избрали президента Дональда Трампа, который пообещал поставить Америку на первое место и выйти из Парижского соглашения по климату.

Но команды, составившие SSP, вообразили сюжетную линию, очень близкую к пути, по которому идут Соединенные Штаты и другие крупные державы. Сценарий SSP3, названный «региональное соперничество — тернистый путь», определяется возрождением национализма. Он видит, что опасения по поводу экономической конкурентоспособности и безопасности приводят к торговым войнам.По прошествии десятилетий национальные усилия по ограничению поставок энергии и продовольствия тормозят глобальное развитие. Инвестиции в образование и технологии сокращаются. В таком мире было бы сложно ограничить выбросы парниковых газов, а адаптироваться к изменению климата было бы не легче. Согласно этому сценарию, прогнозируется, что средняя глобальная температура поднимется более чем на 4 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем.

Для Эби это урок смирения, потому что сценарий казался диковинным, когда он был разработан. Но в этом суть.

«Когда мы начали работать над этим, не было обсуждения Америки в первую очередь, не было Brexit, не было торговых войн между Соединенными Штатами и Китаем», — говорит она. «Это неудобно, но у вас должен быть такой путь. Мы не знаем, каким будет будущее».

Природа 580, 443-445 (2020)

использованная литература

1. О’Нил, B.C. и другие.Глоб. Окружающая среда. Изменять42, 169–180 (2017). СтатьяGoogle Scholar
2. Программа исследования глобальных изменений США. Четвертая национальная оценка климата, тома I–II (Программа исследований глобальных изменений США, 2017–2018 годы). Google ученый
3. Межправительственная комиссия по изменению климата. Изменение климата: Научная оценка МГЭИК [Первый оценочный отчет МГЭИК] (Cambridge Univ. Press, 1990). Google ученый
4. Межправительственная комиссия по изменению климата. Изменение климата 2014: Обобщающий отчет. Вклад рабочих групп I, II и III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК, 2014 г.). Google ученый
5. Мосс, Р. Х. и другие.Природа463, 747–756 (2010). СтатьяPubMedGoogle Scholar
6. Хаусфатер З. и Петерс Г.П. Природа577, 618–620 (2020). СтатьяPubMedGoogle Scholar