Расчет промышленных климатических систем: Характеристики и расчет кондиционеров

Здесь сложно дать полный перечень всех шагов, связанных с расчетом выбросов, но ниже перечислены некоторые из ключевых шагов, которые имеют основополагающее значение для расчета выбросов для любого бизнеса, независимо от его размера или отрасли. Они предназначены для того, чтобы дать общее представление о процессе и о том, что в него входит.

Прежде чем приступить к сбору данных, бизнес должен определить границы, которые он устанавливает для себя. Это означает масштаб его операций и влияние. Есть несколько вариантов сделать это. Корпоративный стандарт Протокола по выбросам парниковых газов, наиболее используемый во всем мире стандарт для расчета выбросов и отчетности, предусматривает два основных варианта. Это:

1. Подход с долевым участием
2. Подход с контролем с подопциями:
   • Оперативный контроль
   • Финансовый контроль

Как следует из названий, они различаются определением границы, в пределах которой компания будет рассчитывать свои выбросы, либо по процентной доле финансового капитала, которой она владеет, например, в объекте, либо по тому, что она имеет операционный или финансовый контроль над. После выбора опции все дальнейшие расчеты выполняются в соответствии с этой опцией.

После того, как компания выбрала способ определения своих организационных границ, она должна решить, какие операции она хочет включить в свои расчеты выбросов. В первую очередь выбросы делятся на две категории: прямые и косвенные выбросы. Проще говоря, прямые выбросы — это выбросы, произведенные источниками, которые либо принадлежат компании, либо контролируются ею, а косвенные выбросы — это те, которые происходят в результате деятельности компании, но производятся источниками, не принадлежащими компании.

Эти две категории образуют три области, в которых рассчитываются выбросы.

Группа 1: относится к прямым выбросам

Группа 2: Косвенные выбросы от покупной электроэнергии

Группа 3: Все прочие косвенные выбросы компания может выбирать, по каким областям отчитываться, это обычная практика и требуется отчетность для большинства стандартов расчета выбросов и отчетности, чтобы рассчитать, по крайней мере, области 1 и 2.

После того, как компания решила, какой подход к организационным границам она хочет использовать и в каких объемах она хочет отчитываться, начинается сбор данных. Этот процесс начинается с идентификации источников. В случае Протокола по ПГ источники подразделяются на четыре широкие категории:

1. Стационарное сжигание
2. Передвижное сжигание
3. Технологические выбросы
4. Неорганизованные выбросы 

Далее следует сбор данных. Это можно сделать либо путем прямого мониторинга, либо путем сбора данных об использовании топлива и последующего применения к ним коэффициентов выбросов. Подход с коэффициентом выбросов является наиболее часто используемым подходом для расчета выбросов ПГ, поскольку для предприятий проще и дешевле получить доступ к своим данным об использовании, а не создавать системы и устанавливать механизмы для прямого мониторинга.

Коэффициент выбросов представляет собой репрезентативную величину, которая пытается связать количество загрязнителя, выброшенного в атмосферу, с деятельностью, связанной с выбросом этого загрязнителя. Эти факторы обычно выражаются как вес загрязняющего вещества, разделенный на единицу веса, объема, расстояния или продолжительности деятельности, выбрасывающей загрязнитель (например, килограммы твердых частиц, выбрасываемых на мегаграмм сожженного угля). Такие факторы облегчают оценку выбросов от различных источников загрязнения воздуха. В большинстве случаев эти коэффициенты представляют собой просто средние значения всех имеющихся данных приемлемого качества и обычно считаются репрезентативными долгосрочными средними значениями для всех объектов в категории источников (т. е. средними значениями по совокупности).

EPA (Агентство по охране окружающей среды США)

Понятно, что общей целью учета и отчетности всех выбросов является сокращение во времени. Чтобы облегчить это сокращение и позволить отслеживать любой прогресс в этом сокращении, любая компания, рассчитывающая свои выбросы, должна иметь базовый год. Базовый год часто является первым годом, за который компания проводит инвентаризацию выбросов. Выбранный базовый год остается неизменным, если только в компании не происходят конкретные существенные изменения, такие как слияния, поглощения и т. д. После того, как базовый год установлен, выбросы будущих лет можно сравнивать с ним, чтобы отслеживать и отображать изменения в выбросах.

Существует ряд стандартов и руководств, которые помогают обеспечить подробные основы для расчета выбросов и отчетности. Инвентаризация выбросов, рассчитанная с использованием стандартов, обеспечивает достоверность и, в частности, для данных категорий 1 и 2 уровень сопоставимости внутри отраслей.

Стандарты протокола по выбросам парниковых газов : Наиболее широко используемый в мире и один из наиболее полных наборов стандартов для расчета и отчетности по выбросам парниковых газов. Протокол по выбросам парниковых газов обеспечивает полную экосистему, включающую множество стандартов, руководств по конкретным областям и инструментов расчета. . Запасы, рассчитанные с использованием стандартов Протокола по выбросам парниковых газов, принимаются во всем мире. Расчеты, выполненные с использованием корпоративного стандарта по выбросам парниковых газов, также совместимы с ISO 14064-1.

ISO 14064-1 : Часть СЕМЕЙСТВА стандартов экологического менеджмента ISO 14000, ISO 14064-1 «определяет принципы и требования на уровне организации для количественной оценки и отчетности по выбросам и удалению парниковых газов (ПГ). Он включает требования к проектированию, разработке, управлению, отчетности и проверке инвентаризации парниковых газов организации».

Учет парниковых газов и отчетность для сектора прямых инвестиций : Этот стандарт, разработанный организацией Initiative Climat International (iCI) совместно с ERM, предназначен для генеральных партнеров прямых инвестиций (GP) и обеспечивает им основу для раскрытия данных о климате и сокращении выбросов парниковых газов в рамках их портфелей.

Жаркий климат, холодная торговля : Это руководство специально создано для компаний сферы услуг и содержит пошаговые инструкции по расчету инвентаризации парниковых газов и управлению ими с течением времени. Он также содержит примеры и тематические исследования компаний сектора услуг и их реакции на изменение климата.

Возможно, лучшим сообщением для лиц, принимающих решения в вашей компании, является то, что управление выбросами парниковых газов, то есть измерение выбросов парниковых газов в вашей компании, установление цели по сокращению и реализация вашей стратегии сокращения, может создать корпоративную ценность и принести прибыль вашей компании. .

ЖАРКИЙ КЛИМАТ, ПРОХЛАДНАЯ ТОРГОВЛЯ: Руководство по управлению выбросами парниковых газов для сектора услуг

Эта статья началась с рассказа об общих предубеждениях компаний относительно расчета выбросов. После краткого ознакомления с процессом расчета выбросов можно с уверенностью сказать, что реальность лежит где-то посередине. Для компании, впервые приступающей к расчету своих выбросов, этот процесс не обязательно должен быть всеобъемлющим, т. е. есть несколько вариантов, например:

• Компания может начать с того, что, как и большинство компаний, просто Области охвата 1 и 2 сообщают или включают выбранные категории Области охвата 3. Это экономит время и средства, а также знакомит компанию с процессом, который она может постепенно масштабировать в ближайшие годы.
• Во-вторых, нет необходимости производить расчет самостоятельно. Используя NDA (Соглашение о неразглашении информации), компания может легко сотрудничать с агентствами по устойчивому развитию, передавая свои расчеты и отчетность на аутсорсинг, сохраняя при этом все свои данные в абсолютной безопасности. Это обычная практика здесь, в Аскеле. По нашему опыту, такая схема гарантирует, что расчеты выбросов компании будут выполняться с высокой степенью точности, при этом экономя время и деньги.

Несмотря на то, что предприятиям необходимо рассчитывать и сообщать о своих выбросах парниковых газов, конечной целью всегда является их сокращение. Пока что это самый сильный инструмент в их арсенале для борьбы с изменением климата. Кроме того, помимо демонстрации намерений и воздействия на реальные изменения, знание и работа над сокращением выбросов парниковых газов в вашем бизнесе с точки зрения соблюдения нормативных требований и социальных норм все чаще становится вопросом чистой адаптации к быстро меняющемуся миру, вызванному климатическим кризисом.

Если ваша компания хочет рассчитать свои выбросы парниковых газов или заинтересована в других оценке устойчивого развития, отчетности и консультационных услугах , которые мы предоставляем, свяжитесь с нами через нашу контактную страницу .

Глобальный калькулятор | электронная таблица v.3.99.0

Поле

2011

2050

Ваш путь

УФП 1

УФП 2

УФП 3

УФП 4

ЦФП 5

УФП 6

КФП 7

Выбросы и температура

Выбросы ПГ (т CO2-экв. ) на душу населения

Суммарные выбросы к 2100 г. (Гт CO2-экв.)

Изменение температуры в 2100 г. (⁰C)

Демография и долгосрочная перспектива

Население (млрд человек)

% городского населения

Энергия

Общее энергоснабжение (ЭДж/год)

Общая потребность в энергии (ЭДж/год)

Потребность в энергии (кВтч) на душу населения

Доля первичной энергии из ископаемого топлива

Поставка биоэнергии (ЭДж/год)

% запасов нефти (на 2011 г. ), оставшихся в недрах

% оставшихся в недрах запасов газа (на 2011 г.)

907:40

% запасов угля (на 2011 г. ), оставшихся в недрах

Электричество

Спрос на электроэнергию (кВтч) на душу населения

Ветровая мощность (ГВт)

Солнечная мощность (ГВт)

Атомная мощность (ГВт)

Гидроэнергетическая мощность (ГВт)

CCS для мощности (ГВт)

Неизменная мощность ископаемого топлива (ГВт)

Емкость хранилища (ГВт)

Эффективность непрерывного производства электроэнергии на ископаемом топливе

Эффективность производства электроэнергии на ископаемом топливе CCS

Интенсивность выбросов (среднемировой г CO2-экв. /кВтч)

Транспорт

Количество легковых автомобилей на дорогах (тыс.)

% городских автомобилей с нулевым уровнем выбросов (электрические/водородные)

Экономичность городских автомобилей с ДВС (лгэ на 100км)

Общий пробег пассажирских транспортных средств на душу населения в км

Всего пройдено пассажирскими транспортными средствами на душу населения плюс инт.

% пассажиро-километров, пройденных автомобилями (исключая международные и авиаперелеты)

Расстояние, пройденное воздушным транспортом на одного человека (среднемировое значение)

Внутренние перевозки (тонн-км/на душу населения)

Международные перевозки (тонн-км/на душу населения)

Воздушные перевозки (в % от международных грузовых тонно-километров)

Здания

Количество приборов на домохозяйство

Количество стиральных машин в среднем городском домохозяйстве

Средняя мощность холодильника (Вт) в городах

Температура здания в теплые месяцы (⁰C)

Температура здания в холодные месяцы (⁰C)

Изоляция дома/здания (коэффициент тепловых потерь в ГВт / М га*℃)

% городских домохозяйств, использующих безуглеродное отопление помещений (тепловые насосы и солнечная энергия)

% городских домохозяйств, имеющих доступ к электричеству

Производство

Производство чугуна, стали и алюминия (Гт)

Бумага и прочая продукция (Гт)

Производство химикатов (Гт)

Производство цемента (Гт)

Объем производства древесины (Гт)

Глобальная технология кислородной стали (% снижения потребления энергии по сравнению с 2011 г. )

Глобальная целлюлозно-бумажная промышленность: целлюлозно-бумажные технологии (% снижения спроса на энергию по сравнению с 2011 г.)

Global Chemicals: High Value Chemicals technology (снижение спроса на энергию по сравнению с 2011 г. , %)

Global Cement technology (% снижения потребления энергии по сравнению с 2011 г.)

% производственных выбросов, улавливаемых CCS

Спрос на потребительскую упаковку (% от спроса в тоннах 2011 г. )

Спрос на электрооборудование (% от спроса в тоннах 2011 г.)

Срок службы холодильника (лет) в городских условиях

Земля

Урожайность (ЭДж на М га)

Урожайность (Вт/м2)

Поголовье коров и другого крупного рогатого скота (увеличение по сравнению с 2011 г. неинтенсивного поголовья скота и пропускной способности пастбищ в %)

% продуктивных земель, используемых для биоэнергетики

% продуктивных земель, используемых для коммерческого лесоводства

Продукты питания

Калории, потребляемые на душу населения (ккал/человек/день)

Калории из мяса (ккал/человек/день)

Сокращение выбросов

Сокращение выбросов за счет спекулятивных технологий удаления ПГ (Гт CO2-экв. /год)

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

Лаборатория глобального мониторинга NOAA – ЕЖЕГОДНЫЙ ИНДЕКС ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ NOAA (AGGI)

Введение

Увеличение содержания парниковых газов в атмосфере после промышленной революции в основном является результатом деятельности человека и в значительной степени ответственно за наблюдаемое повышение глобальной температуры [МГЭИК 2014] . Поскольку прогнозы климата имеют большие модельные неопределенности, превосходящие неопределенности измерений парниковых газов, мы представляем здесь индекс, основанный на наблюдениях, который пропорционален изменению прямого влияния потепления с начала промышленной революции (также известного как воздействие на климат), полученному от эти газы. Этот индекс основан на наблюдаемом количестве долгоживущих парниковых газов в атмосфере и содержит небольшую неопределенность.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) определяет воздействие на климат как «наведенное извне возмущение баланса радиационной энергии климатической системы Земли, т.е. через изменения солнечной радиации, изменения альбедо Земли или изменения атмосферных газов и аэрозольных частиц». Таким образом, климатическое воздействие — это «изменение» статус-кво, вызывающее изменение климата. МГЭИК берет за основу доиндустриальную эпоху (выбранную как 1750 год), хотя некоторые утверждают, что 1800 год является более репрезентативным. Возмущение прямого воздействия на климат (также называемое «радиационным воздействием»), имеющее наибольшую величину и наименьшую научную неопределенность, — это воздействие, связанное с изменениями глобального содержания в атмосфере долгоживущих, хорошо перемешанных парниковых газов, в частности углерода. диоксид (СО ₂ ), метан (CH ₄ ), закись азота (N ₂ O) и галогенсодержащие соединения (в основном CFC).

Измеренное глобальное содержание парниковых газов в атмосфере используется для расчета изменений радиационного воздействия, начиная с 1979 года, когда глобальная сеть отбора проб воздуха NOAA значительно расширилась. Изменение среднегодового общего радиационного воздействия всех долгоживущих парниковых газов с доиндустриальной эпохи также используется для определения годового индекса парниковых газов NOAA (AGGI), который был введен в 2006 г. на основе измерений до 2004 г. [Hofmann et al., 2006a] и ежегодно обновляется.

Наблюдения

Пробы воздуха собираются через Глобальную справочную сеть по парниковым газам NOAA, которая предоставляет образцы из 80 глобальных объектов фонового воздуха, в том числе некоторые из них взяты с интервалом в 5 градусов широты от маршрутов судов (см. Рисунок 1).

Рис. 1. Глобальная справочная сеть по парниковым газам NOAA (GGGRN), в которой парниковые газы измеряются в окружающем воздухе. Результаты по подгруппам этих участков используются для определения глобальных фоновых концентраций парниковых газов и AGGI. Нажмите на изображение, чтобы просмотреть фигуру в полном размере.

Еженедельные данные из самых удаленных мест, показанных на рисунке 1, используются для создания сглаженных профилей широты север-юг, на основе которых рассчитываются глобальные средние значения и тренды (рисунок 2). Например, атмосферное содержание CO ₂ увеличивалось в среднем на 1,88 частей на миллион в год за последние 42 года (1979-2021). Это увеличение CO ₂ ускоряется — хотя в среднем оно составляло около 1,6 частей на миллион в год в 1980-х и 1,5 частей на миллион в 1990-х годах, скорость роста увеличилась до 2,4 частей на миллион в год в течение последнего десятилетия (2011-2021). Годовой объем CO ₂ увеличение с 1 января 2021 г. по 1 января 2022 г. составило 2,60 ± 0,08 промилле (см. https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/global.html).

Содержание метана в атмосфере увеличивалось за последние два года быстрее, чем в любой другой момент текущих измерений, которые начались в 1983 г. Недавнее быстрое увеличение произошло в период с 1999 по 2006 г., когда атмосферный CH ₄ нагрузка была почти постоянной. Причины недавнего увеличения до конца не выяснены, но высокие температуры в Арктике в 2007 г. и увеличение количества осадков в тропиках в 2007 и 2008 гг.2668 [Dlugokencky et al., 2009] внесли свой вклад в первые годы. Изотопные измерения свидетельствуют о продолжающемся увеличении микробных выбросов после 2008 г. (например, вероятно, из водно-болотных угодий или сельского хозяйства) [Schaefer et al., 2016; Nisbet et al., 2019, Lan et al., 2021] . С 2016 г. глобальное ежегодное увеличение содержания метана составляет в среднем 10,8 ± 4,3 ppb в год ^-1 по сравнению со среднегодовым увеличением 6,9 ± 3,2 ppb в год ^-1 за предыдущие 5 лет (между 2009 и 2015 гг. ; https:/ /gml.noaa.gov/ccgg/trends_ch5/). Годовой прирост метана в 2021 году составил 16,94 ± 0,38 ppb, а в течение 2020 г. – 15,29 ± 0,38 ppb.

Нагрузка закиси азота на атмосферу со временем продолжает расти. Кроме того, увеличивается его годовой прирост, составивший в среднем 1,0 миллиардных долей в год 92 706 -1 92 707 за последнее десятилетие. Годовой прирост, измеренный для N ₂ O в 2021 и 2000 годах, является одним из самых быстрых, зарегистрированных с момента начала измерений. Что касается других газов, прямое радиационное воздействие от суммы наблюдаемых изменений ХФУ перестало увеличиваться примерно в 2000 г. и с тех пор продолжает снижаться, несмотря на временное увеличение выбросов ХФУ-11 с 2013 по 2018 г. [Montzka et al., 2021] . Увеличение содержания ГХФУ и ГФУ компенсировало сокращение выбросов ХФУ, так что радиационное воздействие от суммы этих трех химических классов за последнее десятилетие изменилось очень мало (+0,01 Вт·м ^-2 ). Эти тенденции являются ответом на глобальные меры контроля, введенные в отношении производства и торговли ХФУ и ГХФУ в соответствии с полностью скорректированным и дополненным Монреальским протоколом по веществам, разрушающим озоновый слой .

Рисунок 2.

Среднее глобальное содержание основных, хорошо перемешанных, долгоживущих парниковых газов — двуокиси углерода, метана, закиси азота, ХФУ-12 и ХФУ-11 — по данным глобальной сети отбора проб воздуха NOAA с момента начало 1979. На эти пять газов приходится около 96 % прямого радиационного воздействия долгоживущих парниковых газов с 1750 года. Остальные 4 % приходится на 15 других галогенсодержащих газов, включая ГХФУ-22 и ГФУ-134a, для которых также проводятся наблюдения NOAA. показано здесь. Данные по метану до 1983 г. представляют собой среднегодовые данные Д. Этериджа [Etheridge et al., 1998] , скорректированные по калибровочной шкале NOAA [Dlugokencky et al. , 2005] .

Нажмите на изображение, чтобы просмотреть фигуру в полном размере.

Расчеты радиационного воздействия

Чтобы определить общее радиационное воздействие парниковых газов для AGGI, мы использовали рекомендуемые выражения IPCC [Ramaswamy et al., 2001] для преобразования изменений глобального содержания парниковых газов по сравнению с 1750 годом в мгновенное радиационное воздействие (см. Таблицу 1). ). (В отдельном анализе мы используем 1800 год в качестве базового года и добавляем дополнительные газы, но это мало влияет на тенденцию или величину радиационного воздействия.) Эти эмпирические выражения получены из моделей переноса излучения в атмосфере и обычно имеют неопределенность около 10%. Напротив, неопределенности в измеренных глобальных средних содержаниях долгоживущих парниковых газов намного меньше (<1%).

Таблица 1. Выражения для расчета радиационного воздействия*

Поскольку мы ищем точный показатель, мы включили только прямое воздействие этих газов. Обратные связи, зависящие от модели, например из-за водяного пара и истощения стратосферного озона, не включены. Другие пространственно неоднородные, короткоживущие агенты, воздействующие на климат, такие как аэрозоли и тропосферный озон, сильно изменчивы и имеют неопределенную глобальную величину и также не включены сюда для обеспечения точности.

Результаты за 2021 год

На рисунке 3 показано радиационное воздействие для CO ₂ , CH ₄ , N ₂ O и групп газов, которые фиксируют изменения преимущественно в CFC, HCFC и HFC до 2021 года. общее воздействие этих газов и метана является вторым по величине фактором.

Рис. 3. Радиационное воздействие относительно 1750 года практически всех долгоживущих парниковых газов. Ежегодный индекс парниковых газов NOAA (AGGI), который индексируется до 1 за 19 год.90, показано на правой оси. В группу «CFC*» входят некоторые другие долгоживущие газы, которые не являются CFC (например, CCl ₄ , CH ₃ CCl ₃ и галоны), но на CFC приходится большинство (95% в 2021 г. ). ) этого радиационного воздействия. Группа «ГХФУ» включает три наиболее распространенных из этих химических веществ (ГХФУ-22, ГХФУ-141b и ГХФУ-142b). Группа «ГФУ*» включает наиболее распространенные ГФУ (ГФУ-134a, ГФУ-23, ГФУ-125, ГФУ-143a, ГФУ-32, ГФУ-152a, ГФУ-227ea и ГФУ-365mfc) и SF6 для полноты, хотя на SF6 приходилось лишь небольшая часть радиационного воздействия этой группы в 2021 г. (13%).

Нажмите на изображение, чтобы просмотреть фигуру в полном размере.

Атмосферное содержание и радиационное воздействие трех основных долгоживущих парниковых газов в атмосфере продолжают увеличиваться. В то время как комбинированное радиационное воздействие этих и всех других долгоживущих, хорошо смешанных парниковых газов, включенных в AGGI, выросло на 49% с 1990 по 2021 год (на ~ 1,06 Вт м ^-2 ), CO ₂ составило около 80% этого увеличения (~ 0,85 Вт · м ^-2 ), что делает его, безусловно, самым большим фактором увеличения воздействия на климат с 1990. Метан и N ₂ O внесли почти одинаковый вклад в увеличение радиационного воздействия с 1990 г. (6,3 и 7,6%). Если бы озоноразрушающие газы не регулировались Монреальским протоколом и поправками к нему, по оценкам, воздействие на климат было бы на 0,3 Вт м ^-2 больше в 2010 г. [Velders et al., 2007] , или более половины увеличения радиационного воздействия только из-за CO ₂ с 1990 года . Хотя прямое радиационное воздействие ХФУ и родственных им газов (ХФУ* на рис. 3) в последние годы снизилось, текущее потепление от этой группы химических веществ все еще больше, чем от ГХФУ и ГФУ вместе взятых. Из озоноразрушающих газов и их заменителей наибольший вклад в прямое потепление в 2021 году внесли ХФУ-12, за которыми следуют ХФУ-11, ГХФУ-22, ХФУ-113 и ГХФУ-134а. Хотя радиационное воздействие ГФУ было небольшим по сравнению с другими парниковыми газами, возможность значительного увеличения в будущем привела к принятию мер контроля за производством ГФУ в Кигалийской поправке к Монреальскому протоколу. К концу 2015 г. концентрация ГХФУ-22 в удаленной атмосфере превысила концентрацию ХФУ-11 (рис. 2), но радиационное воздействие, создаваемое ГХФУ-22, по-прежнему составляет всего 90% от CFC-11, потому что CFC-11 более эффективно улавливает инфракрасное излучение в расчете на молекулу.

Ежегодный индекс парниковых газов (AGGI) рассчитывается как отношение общего прямого радиационного воздействия этих газов в данном году к его общему значению в 1990 г. 1990 г. был выбран, поскольку он является базовым годом для Киотского протокола и годом публикации первая научная оценка изменения климата МГЭИК. Большая часть этого увеличения связана с CO ₂ . На 2021 год AGGI составлял 1,49., что представляет собой увеличение общего прямого радиационного воздействия от антропогенных выбросов этих газов на 49% с 1990 года.

Изменения радиационного воздействия до 1978 года получены из атмосферных измерений CO ₂ , начатых C.D. Keeling [Keeling et al., 1958] , и по измерениям CO ₂ и других парниковых газов в воздухе, задержанном снегом и льдом в Антарктиде и Гренландии [Etheridge et al. , 1996; Butler et al., 1999] . Эти результаты определяют изменения состава атмосферы начиная с 1750 года и изменения радиационного воздействия с доиндустриальных времен (рис. 4). Этот долгосрочный обзор показывает, как увеличение концентрации парниковых газов за последние ~ 70 лет (с 1950) приходится три четверти (72%) общего прироста AGGI за последние 260 лет.

Рисунок 4. Изменения эквивалентного содержания CO ₂ и AGGI до 1978 года на основе текущих измерений всех парниковых газов, представленных здесь, измерения CO ₂ , восходящие к 1950-м годам от C.D. Килинг [Keeling et al., 1958] и атмосферные изменения, вызванные воздухом, захваченным льдом и снегом над ледниками [Machida et al., 1995, Battle et al., 1996, Etheridge et al., 1996; Батлер и др., 1999] . Эквивалентные количества CO ₂ в атмосфере (в частях на миллион) получены с учетом соотношения (таблица 1) между концентрациями CO ₂ и радиационным воздействием всех долгоживущих парниковых газов.

Нажмите на изображение, чтобы просмотреть фигуру в полном размере.

Таблица 2. Глобальное радиационное воздействие, CO ₂ -эквивалентное соотношение смеси и AGGI 1979-2019

* список химических веществ, включенных в «ХФУ*» и «ГФУ*», см. в подписи к Рисунку 3
* годовое изменение (в %) рассчитано по отношению к 1990 г.
например, %изменение Yr2 – Yr1 = 100 * (RFYr2 – RFYr1)/RF1990

Щелкните здесь, чтобы загрузить эту таблицу в виде значений, разделенных запятыми (csv).
Щелкните здесь, чтобы загрузить измеренные глобальные среднегодовые мольные доли сухого воздуха, использованные для получения значений радиационного воздействия, представленных в Таблице 2 и AGGI.

Благодарности

Ядром AGGI являются высококачественные данные GML, в которые внесли свой вклад многие ученые и техники GML. Внимание к деталям, калибровка и контроль качества являются отличительными чертами данных, которые используются для получения AGGI. Многие сотрудники GML на протяжении многих лет вносили свой вклад в данные, используемые для этого индекса. Среди них Эд Длугокенски, Питер Танс, Эндрю Кротуэлл, Том Конвей, Ли Уотерман, Том Меффорд, Патрисия Лэнг, Дуэйн Китзис, Эрик Молья, Брэд Холл, Бен Миллер, Рик Майерс, Каролина Сисо, Исаак Вимонт, Мэтт Джентри, Дебби Мондил, Джеймс Элкинс, Тейн Томпсон и другие бывшие и нынешние сотрудники GML. Мы особенно благодарны нашим сотрудникам и партнерам по всему миру, которые настойчиво и тщательно собирают и еженедельно отправляют образцы в Боулдер для анализа.

Каталожные номера

• Баттл, М., Бендер М., Соуэрс Т., П.П. Танс, Дж.Х. Батлер, Дж.В. Элкинс, Дж.Т. Эллис, Т. Конвей, Н. Чжан, П. Ланг и А. Д. Кларк (1996) Концентрации атмосферных газов за последнее столетие, измеренные в воздухе из фирна на Южном полюсе, Природа, 383, 231-235.
• Батлер, Дж. Х., М. Баттл, М. Бендер, С.А. Монцка, А.Д. Кларк, Э.С. Зальцман, К. Сачер, Дж. Северингхаус, Дж.В. Элкинс (1999), Рекорд двадцатого века об атмосферных галоидоуглеродах в полярном фирновом воздухе, Природа, 399, 749-755.
• Длугокенски, Э. Дж., К. А. Масари, П. М. Ланг и П. П. Танс, (1998) Продолжающееся снижение темпов роста атмосферной метановой нагрузки, Природа, 393, 447-450.
• Длугокенски, Э. Дж., С. Хаувелинг, Л. Брухвилер, К. А. Масари, П. М. Ланг, Дж. Б. Миллер и П. П. Танс, (2003), Атмосферный метан выравнивается: временная пауза или новое стационарное состояние?, Геофиз. Рез. Lett., 19, doi:10.1029/2003GL018126.
• Длугокенский, Э.Дж., Р.К. Майерс, П.М. Ланг, К.А. Масари, А.М. Кротвелл, К.В. Тонинг, Б.Д. Холл, Дж.В. Элкинс и Л.П. Стил (2005 г.), Преобразование мольных долей Ch5 атмосферного сухого воздуха NOAA в стандартную шкалу, подготовленную гравиметрически, Ж. Геофиз. Рез., 110, D18306, doi:10.1029/2005JD006035.
• Длугокенски, Э.Дж., Л. Брюхвилер, Дж.В.К. Уайт, Л.К. Эммонс, П.К. Новелли, С.А. Монцка, К.А. Масари, П.М. Ланг, А.М. Crotwell1, J.B. Miller и L.V. Гатти (2009 г.)), Наблюдательные ограничения на недавнее увеличение нагрузки Ch5 в атмосфере, Геофиз. Рез. Письма, 36, L18803, doi:10.1029/2009GL039780
• Этеридж Д.М., Л.П. Стил, Р.Л. Лангенфельдс и Р.Дж. Фрэнси (1996), Естественные и антропогенные изменения атмосферного СО2 за последние 1000 лет из воздуха в антарктических льдах и фирнах, Ж. Геофиз. Рез. 101, 4115–4128.
• Этеридж Д.М., Л.П. Стил, Р.Дж. Фрэнси и Р.Л. Лангенфельдс (1998), Атмосферный метан между 1000 г. н.э. и настоящим временем: свидетельство антропогенных выбросов и изменчивости климата, Ж. Геофиз. Рез, *103*, 15,979-15,993.
• Форстер и др., (2007), Изменения в компонентах атмосферы и радиационное воздействие, Глава 2 в «Изменении климата, 2007 г. : Основы физических наук». Кембриджский ун-т. Press , Нью-Йорк, США.
• Хофманн, Д. Дж., Дж. Х. Батлер, Э. Дж. Длугокенски, Дж. В. Элкинс, К. Масари, С. А. Монцка и П. Танс, (2006a), Роль двуокиси углерода в воздействии на климат с 1979 по 2004 год: введение ежегодного индекса парниковых газов, Теллус Б, 58Б, 614-619.
• МГЭИК (2014 г.), Изменение климата 2013: Физическая научная основа. Кембриджский ун-т. Press, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.
• Keeling, C.D., (1958), Концентрация и содержание изотопов углекислого газа в атмосфере в сельской местности , Geochimica et Cosmochimica Acta, 13, 322–334.
• Lan, X., Basu, S., Schwietzke, S., Bruhwiler, L.M.P., Dlugokencky, E.J., Michel, S.E., et al. (2021). Улучшены ограничения на глобальные выбросы и стоки метана с использованием δ13C-Ch5. Глобальные биогеохимические циклы , 35, e2021GB007000. https://дои. орг/10.1029/2021GB007000.
• Мачида Т., Т. Наказава, Ю. Фуджи, С. Аоки и О. Ватанабэ (1995 г.), Увеличение концентрации закиси азота в атмосфере за последние 250 лет, Геофиз. Рез. Lett., 22, 2921-2924.
• Монцка, С.А., Э.Дж. Длугокенски и Дж.Х. Батлер, (2011), Парниковые газы, не связанные с CO2, и изменение климата, Природа, 476, 43-50.
• Монцка, Стивен А., и др. , (2021), Снижение глобальных выбросов ХФУ-11 в 2018–2019 гг., Природа, 590, 7846, 428-432, 10.1038/s41586-021-03260-5
• Нисбет, Э.Г., Мэннинг, М.Р., Длугокенски, Э.Дж., Фишер, Р.Е., Лоури, Д., Мишель, С.Е., и соавт. (2019) Очень сильный рост метана в атмосфере за 4 года 2014–2017 гг.: последствия для Парижского соглашения. Глобальные биогеохимические циклы , 33, 318–342. https://doi.org/10.1029/2018GB006009.
• Рамасвами и др. , (2001), Радиационное воздействие изменения климата, глава 6 в «Изменении климата, 2001 г.: Научная основа». Кембриджский ун-т. Press, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.
• Шефер Х. и др. (2016), Переход в 21 веке от ископаемого топлива к биогенным выбросам метана, обозначенный ¹³ CH ₄ , Наука , 352, 80–84.
• Велдерс, Г.Дж.М., С.О. Андерсен, Дж.С. Дэниел, Д.В. Фэйи и М. МакФарланд, (2007), Важность Монреальского протокола в защите климата, Проц. Нац. акад. наук 104, 4814-4819.

Что мы можем сделать – Центр климатических и энергетических решенийЦентр климатических и энергетических решений

Всем нам потребуются усилия, чтобы построить будущее с чистой энергией и чистым транспортом. Некоторые из политик, технологий и действий, которые могут помочь, описаны ниже. По мере того, как мы движемся к более устойчивому обществу, нам потребуются большие мыслители, изобретатели, исследователи и политики для разработки решений. Будете ли вы одним из них?

Сокращение выбросов парниковых газов

Наш первый шаг — сократить выбросы парниковых газов, ответственных за изменение климата. Нам нужно использовать больше чистой энергии — и использовать эту энергию более эффективно — для питания всего, от наших мобильных телефонов до наших домов, офисов и заводов. Нам нужно водить автомобили и грузовики, которые потребляют меньше бензина или работают на электричестве или других альтернативных видах топлива. Каждый может сыграть свою роль, включая учеников и учителей.

Наш «углеродный след » обусловлен потреблением энергии дома, на работе и в пути. Такие инструменты, как калькулятор прохладного климата Беркли и калькулятор углеродного следа , помогают нам оценить наше влияние и сравнить его с другими в нашем сообществе. Узнайте больше о том, что вы можете сделать, чтобы повлиять на изменение климата.

Решение проблемы изменения климата будет осуществляться обществом, в том числе местными, государственными и национальными правительствами, в области электричества, строительства, транспорта, землепользования и промышленности.

Двадцать девять процентов выбросов парниковых газов в США приходится на производство электроэнергии. Большая часть электроэнергии используется в наших домах, офисах и на фабриках для питания всего, от систем отопления и охлаждения до освещения, компьютеров, холодильников и сотовых телефонов.

Некоторые способы сокращения выбросов электроэнергии включают:

• Возобновляемая энергия: Возобновляемая энергия использует энергию ветра, солнца, воды, приливов и других планетарных ресурсов (например, геотермальное тепло, которое исходит от ядра Земли). ) для производства электроэнергии. Сельскохозяйственные продукты «биомасса» также могут быть использованы для выработки электроэнергии и тепла при сжигании угля. Возобновляемые источники энергии производят электроэнергию без образования парниковых газов или производят очень мало по сравнению с традиционными источниками энергии.
  • Знаете ли вы? Более чем в половине штатов страны действуют правила, согласно которым определенное количество энергии должно поступать из возобновляемых источников. Ознакомьтесь с этой картой , чтобы найти стандарты портфеля возобновляемых источников энергии в вашем штате.
  • Узнайте больше о возобновляемых источниках энергии.
• Атомная энергетика: Ядерная энергетика обеспечивает примерно 20 процентов электроэнергии в США практически без выбросов парниковых газов. Тем не менее, чтобы ядерная энергетика играла более важную роль, отрасли необходимо преодолеть высокие затраты и опасения по поводу захоронения ядерных отходов.
  • Узнайте больше об атомной энергетике.
• Улавливание и хранение углерода: Улавливание и хранение углерода (CCS) — это технология, которая улавливает выбросы углекислого газа заводами и электростанциями и хранит их под землей. Технологии CCS могут улавливать до 90 процентов выбросов углерода на объекте.
  • Почти дюжина коммерческих проектов по улавливанию углерода работает по всему миру, и еще 22 находятся в стадии разработки.
  • Узнайте больше об улавливании углерода.

Игры и мероприятия

Они помогут вам и вашим друзьям оказывать влияние и быть хорошими защитниками окружающей среды.

Energy Kids — Управление энергетической информации США
Energy Hog Game для детей (требуется Flash player)
Energy Star Kids (требуется Flash player)
Water, Use It Wisely — игры, забавные факты и уроки по экономии воды

Здания

Выбросы парниковых газов из зданий происходят главным образом в результате питания осветительных приборов, приборов, а также систем отопления и охлаждения.

• Существует множество способов повысить энергоэффективность зданий, включая установку более эффективного освещения, приборов, сертифицированных EnergyStar, таких как водонагреватели, и лучшую изоляцию.
• Выбросы парниковых газов можно сократить, производя электроэнергию на месте с использованием возобновляемых источников энергии и других благоприятных для климата источников энергии. Примеры включают солнечные панели на крыше, солнечное водонагревание, маломасштабную ветроэнергетику, топливные элементы, работающие на природном газе или возобновляемом водороде, и геотермальную энергию.

Узнайте больше о снижении энергопотребления зданий.

Шевроле Вольт 2011 года. X11CH_VT118 (10/7/2010)

Транспорт является крупнейшим источником выбросов парниковых газов в Соединенных Штатах, главным образом из-за легковых и грузовых автомобилей, работающих на бензине и дизельном топливе. Некоторые способы сокращения этих выбросов включают:

• Повышение эффективности использования топлива: Стандарты, согласованные федеральными агентствами, Калифорнией и автомобильной промышленностью, направлены на повышение средней экономии топлива для легковых автомобилей до 54,5 миль на галлон (мили на галлон). ) для модельного года 2025.
• Электромобили: Все электрические и гибридные автомобили с подключаемым модулем можно заряжать дома или на общественной зарядной станции. Эти транспортные средства питаются от того же электричества, которое поступает от местных электростанций и часто чище, чем бензин или дизельное топливо.
• Смешивание топлива : Смешивание биотоплива с бензином создает меньше выбросов и может компенсировать 10-24 процента текущих выбросов парниковых газов в США. Этанол на основе кукурузы является доминирующим биотопливом в Соединенных Штатах. В будущем целлюлозный этанол и этанол на основе сахарного тростника могут обеспечить сокращение до 100 процентов.
• Усовершенствованные дизели и гибриды: Дизели и гибриды используют двигатели, отличные от стандартных двигателей внутреннего сгорания; дизели также используют другое топливо. Эти технологии обеспечивают значительное улучшение экономии топлива, а также потому, что они используют меньше газа и производят меньше выбросов парниковых газов по сравнению с другими легковыми и грузовыми автомобилями. Когда обе технологии объединены в дизельном гибридном автомобиле, это может снизить выбросы парниковых газов на милю на 65 процентов.
• Водородные топливные элементы : Водородные топливные элементы, являющиеся одним из основных элементов космической программы США, производят энергию путем объединения кислорода с водородом, при этом единственным «выбросом выхлопной трубы» является водяной пар. Технологические достижения и снижение затрат, связанных с топливными элементами, могут способствовать будущему с большим количеством вариантов транспорта на основе водорода. Крупные компании уже экспериментируют с водородными автомобилями.

Узнайте больше о транспорте.

Около пятой части выбросов парниковых газов в США приходится на промышленность, включая производство железа и стали, цемента и алюминия.

• Выбросы можно сократить за счет улавливания, восстановления и/или переработки выбросов в другой промышленный продукт или процесс. Также помогло бы расширение сотрудничества между отраслями, которые могли бы использовать улавливаемые выбросы.
• Многие компании устанавливают цели по выбросам и предпринимают шаги по сокращению выбросов от промышленных процессов.
• Узнайте больше о промышленности.

На сельское хозяйство приходится 9 процентов от общего объема выбросов парниковых газов в США. Выбросы происходят от выращивания сельскохозяйственных культур, таких как рис или кукуруза, а также от животноводства. Мы можем сократить выбросы, изменив методы выращивания сельскохозяйственных культур и домашнего скота и управления ими.

• Тяжелые химикаты и удобрения на основе нефти составляют 50 процентов выбросов в этом секторе.
• Домашний скот (особенно коровы) выделяет большое количество метана, поэтому снижение зависимости от домашнего скота в качестве пищи и улучшение управления кормлением помогут сократить выбросы.
• Навоз является побочным продуктом животноводства и составляет 14 процентов выбросов в этом секторе. Поиск инновационных решений для управления навозом, таких как аэробная изоляция, позволит снизить выбросы.

Землепользование

Еще одна область, заслуживающая внимания, — это землепользование, которое включает изменения в землепользовании и лесное хозяйство. Этот сектор аккумулирует больше выбросов парниковых газов в почве и растениях, чем может выбрасывать. Таким образом, землепользование считается «поглотителем», и, по оценкам экспертов, на него приходится 11 процентов выбросов в США.

Для получения полной информации о выбросах в США посетите Агентство по охране окружающей среды.

Источники и поглотители

Некоторые виды деятельности производят парниковые газы и считаются источником. Автомобиль, который сжигает бензин и выделяет углекислый газ, является источником выбросов парниковых газов. Другие действия и вещи, которые улавливают парниковые газы, называются поглотителями. Лес является поглотителем углерода, потому что деревья и растения естественным образом собирают и хранят углекислый газ.

Повышение устойчивости к климатическим воздействиям

Изменение климата будет продолжаться и ускоряться в ближайшие годы, оказывая значительное воздействие на здоровье наших океанов, лесов, пресной воды и наших городов. Хотя мы должны сократить выбросы парниковых газов, чтобы избежать наихудших последствий изменения климата, мы также должны быть готовы к последствиям, таким как повышение уровня моря и более частые и интенсивные экстремальные погодные условия, которых мы не можем избежать.

Некоторые системы и общества более уязвимы к последствиям изменения климата, чем другие, из-за того, где они расположены или насколько хорошо функционирует их экономика или правительство. Многие развивающиеся страны и даже некоторые регионы США ограничены экономическими или технологическими ресурсами, что затрудняет подготовку.

Чтобы адаптироваться и повысить устойчивость к изменению климата, необходимо подумать о том, как изменение климата повлияет на то, где и как мы выращиваем пищу и строим дома, мосты и дороги. Это также означает, что нужно подумать о затратах и ​​преимуществах подготовки по сравнению с реагированием. Во многих случаях действовать сейчас, чтобы ограничить ущерб от изменения климата, зачастую разумнее — и в долгосрочной перспективе это обходится дешевле — чем действовать позже.

Изменение климата и его последствия будут сильно различаться от места к месту, поэтому подготовка должна осуществляться на местном и региональном уровнях. Успешное планирование зависит от вклада многих людей, включая представителей федеральных, государственных и местных органов власти; ученые и специалисты; предприятия; и члены местного сообщества. Эти лидеры рассматривают многие важные вопросы, такие как:

• Какие воздействия (например, засухи, аномальная жара, наводнения, повышение уровня моря) могут затронуть нашу территорию?
• Сколько людей и видов в нашей области могут пострадать от этих изменений?
• Почувствуем ли мы последствия очень скоро или только через много лет?

Что вы можете сделать, чтобы повысить устойчивость?

Имейте план готовности к экстремальным погодным условиям. У Красного Креста есть отличные советы по планированию и созданию аварийного комплекта на случай экстремальных погодных явлений, таких как сильный шторм или аномальная жара. Аварийный комплект включает в себя важные телефонные номера и копии важных документов, фонарики, зарядные устройства для сотовых телефонов, непортящиеся продукты, воду и т. д.

Планирование устойчивости США

• Местные действия:  Местные сообщества стремятся повысить устойчивость, поскольку прибрежные города, фермы и другие районы испытывают все большее воздействие климата. Многие города взяли на себя обязательства по внедрению инновационных и экономически эффективных решений, и каждый год все больше городов завершают планы по адаптации.
• Действия штатов:   Несколько штатов признают необходимость планирования адаптации и начали предпринимать шаги, чтобы убедиться, что они готовы к климатическим воздействиям.
• Федеральная роль: Федеральное правительство может играть важную роль, поддерживая исследования в области климатологии и воздействий, обновляя федеральные планы готовности к чрезвычайным ситуациям, чтобы включить в них потенциальные последствия изменения климата, предоставляя инструменты планирования, чтобы помочь сообществам и предприятиям определить, что происходит. риски, а также финансирование образовательных и обучающих программ для обеспечения полной информированности граждан.

Узнайте больше о планировании устойчивости.

C2ES благодарит Фонд Alcoa за поддержку, которая позволила нам разработать контент для нашего класса Climate Classroom. Как полностью независимая организация, C2ES несет единоличную ответственность за свои позиции, программы и публикации.

Усовершенствованный расчет эквивалентных потеплению выбросов короткоживущих загрязнителей климата

Усовершенствованный расчет эквивалентных потеплению выбросов короткоживущих загрязнителей климата

Скачать PDF

Скачать PDF

• Артикул
• Открытый доступ
• Опубликовано: 04 сентября 2019

• Мишель Кейн ORCID: orcid. org/0000-0003-2062-6556 ^1,2 ,
• Джон Линч ORCID: orcid.org/0000-0001-7863-1767 ³ ,
• Майлз Р. Аллен ^1,3 ,
• Ян С. Фуглестведт ORCID: orcid.org/0000-0001-6140-8374 ⁴ ,
• Дэвид Дж. Фрейм ⁵ и
• …
• Адриан Х. Мейси ^{6,7 8}

• npj Наука о климате и атмосфере том 2 , Номер статьи: 29 (2019) Процитировать эту статью

  • 24 тыс. обращений

  • 89 цитирований

  • 220 Альтметрический

  • Сведения о показателях

  Предметы

  • Моделирование климата и системы Земли
  • Смягчение последствий изменения климата
  • Политика в области изменения климата

  Abstract

  Антропогенное глобальное потепление в данный момент времени в значительной степени определяется суммарными кумулятивными выбросами (или запасами) долгоживущих загрязнителей климата (LLCP), преимущественно двуокиси углерода (CO ₂ ), и темпами выбросов (или потоком ) короткоживущих загрязнителей климата (SLCP) непосредственно перед этим. В соответствии с Рамочной конвенцией Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН) отчетность о выбросах парниковых газов была стандартизирована с точки зрения CO 9 .2672 2 -эквивалент (CO ₂ -e) выбросов с использованием потенциала глобального потепления (ПГП) за 100 лет, но обычное использование ПГП не отражает должным образом различное поведение LLCP и SLCP или их влияние на глобальное среднее температура поверхности. Альтернативное использование ПГП, обозначаемое как ПГП*, решает эту проблему, приравнивая увеличение скорости выбросов SLCP к одноразовому «импульсному» выбросу CO ₂ . Мы показываем, что этот подход, хотя и является улучшением традиционного использования, немного недооценивает влияние недавнего увеличения выбросов SLCP на текущие темпы потепления, поскольку климат не реагирует мгновенно на радиационное воздействие. Мы решаем эту проблему с помощью модификации определения ПГП*, которое включает термин для каждой краткосрочной и долгосрочной реакции климата на изменения радиационного воздействия. Измененная версия позволяет «CO ₂ -тепловой эквивалент» (CO ₂ -we) выбросы должны быть рассчитаны непосредственно на основе зарегистрированных выбросов. Таким образом, SLCP могут быть включены непосредственно в углеродные балансы в соответствии с долгосрочными целями по температуре, потому что каждая единица выбрасываемого нами CO ₂ генерирует примерно одинаковое количество тепла, независимо от того, выбрасывается ли она в виде SLCP или LLCP. Это не относится к традиционно полученному CO ₂ -e.

  Введение

  Комплексная климатическая политика должна учитывать ряд парниковых газов и аэрозолей, которые могут значительно различаться по своей радиационной эффективности и продолжительности существования в атмосфере, а следовательно, и по характеру своего воздействия на климат. ¹ Чтобы отразить это, различные загрязнители климата часто выражаются с использованием общей метрики выбросов. Для отчетности по выбросам в соответствии с Рамочной конвенцией Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИКООН) теперь требуется использовать 100-летний потенциал глобального потепления (GWP 92 672·100 9 ).2673 ) для учета всех газов в эквиваленте диоксида углерода (CO ₂ -e). Несмотря на его преобладание в РКИК ООН и национальной климатической политике, GWP подвергся критике, ^2,3,4 не в последнюю очередь из-за того, что его нельзя использовать для оценки целей, связанных с температурой, ⁵ и другие показатели эквивалентности были предложены. ^6,7,8,9 Действительно, Shine ³ отмечает, что были сделаны серьезные оговорки, когда GWP был представлен в первом оценочном отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата ¹⁰ : «Следует подчеркнуть, что не существует общепринятой методологии для объединения всех соответствующих факторов в один [показатель]… Здесь был принят простой подход [т. е. ПГП], чтобы проиллюстрировать трудности, присущие концепции ». Рабочая группа 1 Пятого оценочного отчета, ДО5, не рекомендовала какой-либо показатель и подчеркнула, что выбор показателя зависит от конкретной цели климатической политики. Однако в ДО4 ПГП был рекомендованным показателем для сравнения воздействия долгоживущих парниковых газов9.2706 11 и значения AR5 ПГП ₁₀₀ в настоящее время приняты для отчетности по выбросам (см. текстовое предложение от 12 декабря 2018 г. о рамках прозрачности для действий и поддержки, упомянутых в статье 13 Парижского соглашения: https://unfccc .int/process/bodies/subsidiary-bodies/ad-hoc-working-group-on-the-paris-agreement-apa/information-on-apa-item-agenda-5).

  Реакция температуры на выбросы неоднозначна в соответствии с ПГП ^1,12,13 , и эта неоднозначность особенно актуальна в контексте Парижского соглашения, учитывая его заявленную цель «удержать повышение средней глобальной температуры значительно ниже 2 °». C выше доиндустриального уровня и усилия по ограничению повышения температуры до 1,5 °C». Помимо ссылки на баланс выбросов из источников и абсорбции поглотителями задолго до конца должны быть достигнуты, а показатели, используемые для оценки прогресса, четко не указаны. ¹⁴ Tanaka and O’Neill ¹⁵ демонстрируют, что нулевые совокупные выбросы CO ₂ -e на основе ПГП ₁₀₀ (который часто считается определением баланса источников и поглотителей, описанным в Парижском Соглашение) не являются существенными для ограничения потепления до 1,5 °C. Wigley ¹⁶ утверждает, что баланс источников и поглотителей в статье 4.1 Парижского соглашения с научной точки зрения несовместим с температурными целями в статье 2.1. Эти документы показывают, что переход от целей по температуре, сформулированных в Парижском соглашении, к целям и профилям выбросов не является чем-то, с чем в настоящее время хорошо справляется традиционный учет углерода; они также показывают, что эта область вновь подвергается тщательному изучению, поскольку страны, фирмы и отраслевые органы пытаются разработать собственные стратегии смягчения последствий.

  В этом документе демонстрируется метод, который однозначно связывает совокупные выбросы парниковых газов с их последствиями для потепления в масштабах времени от десятилетия до века, позволяя включать короткоживущие загрязнители климата (SLCP) в структуру углеродного бюджета. ¹⁷ Он предназначен для информирования о политике, которая специально направлена ​​на ограничение глобального потепления, как того требует Парижское соглашение. Этот метод основан на пересмотренном использовании ПГП, обозначенном как ПГП*, предложенном в Allen et al., ^12,18 дом на Блеск, др. ⁶ В частности, мы устраняем недостаток в первоначально предложенном определении ПГП*, заключающемся в том, что оно не учитывало запаздывающую температурную реакцию на увеличение выбросов SLCP в прошлом, в результате чего совокупные выбросы приближались к обоим CO ₂ -вынужденным -эквивалентные выбросы ¹⁹ и температурный отклик.

  Результаты

  Пересмотренное определение ПГП*

  Новое использование ПГП, обозначаемое как ПГП*, позволяет более последовательно выражать выбросы короткоживущих и долгоживущих загрязнителей климата (SLCP и LLCP) в рамках одной метрики с помощью приравнивая изменение скорости выброса SLCP к одиночному импульсу выброса долгоживущего загрязнителя. Как первоначально определено в Allen, et al., ¹⁸ скачкообразное изменение скорости выброса SLCP (Δ E _SLCP тонн в год) эквивалентно разовому импульсному выбросу Δ E _SLCP  × GWP _{H 92 668 H 92 669 тонн CO 92 672 2 92 673 , где ПГП 92 672 92 668 H 92 669 92 673 представляет собой обычный потенциал глобального потепления по отношению к CO 92 672 2 92 673 , интегрированный по временному горизонту 92 668 H 92 669 лет. Выбросы LLCP, определяемые здесь как выбросы со сроком службы в атмосфере более H , по-прежнему будет вести себя как кумулятивный загрязнитель в пределах временного горизонта H , и поэтому эквивалентные выбросы для LLCP получаются простым умножением этих выбросов на GWP H .}

  Эта основанная на скорости эквивалентность для SLCP преодолевает проблемы, присущие GWP (или любому показателю, основанному на импульсах), поскольку они неадекватно различают их преимущественно некумулятивное поведение. Однако, хотя устойчивый уровень выбросов SLCP приведет к стабильной концентрации в атмосфере и, следовательно, сохранит тот же уровень воздействия, некоторое дополнительное долгосрочное потепление произойдет, пока климатическая система все еще уравновешивается прошлым увеличением выбросов SLCP. Обратите внимание, что это не кумулятивное воздействие выбросов, отражающее воздействие CO 9 .2672 2 : это, скорее, отсроченная реакция, связанная с уравновешиванием прошлого увеличения воздействия. После достаточно длительного периода постоянных выбросов (порядка столетий) потепление, вызванное SLCP, стабилизируется, тогда как потепление, вызванное CO ₂ , продолжает увеличиваться до тех пор, пока выбросы CO ₂ остаются выше нуля. После того, как выбросы CO ₂ достигнут нуля, продолжающаяся термическая корректировка температуры поверхности в значительной степени уравновешивается поглощением CO _{2 9 океаном.2673 , ²⁰ по крайней мере в отсутствие сильных обратных связей Земной системы. ²¹ Многовековой компонент тепловой реакции климатической системы вместе с обратными связями углеродного цикла ²² действует на продление воздействия выбросов SLCP на потепление. ²³ Как отмечено в Allen, et al., ¹² , это может быть включено «путем включения небольшого вклада, который масштабируется с интегрированными по времени выбросами [SLCP]».}

  Этот компонент не рассматривался в Allen, et al. ¹² для простоты и потому, что вклад этой многовековой корректировки в прошлое увеличение выбросов SLCP невелик по сравнению с влиянием текущих изменений в выбросах SLCP по сценариям, рассмотренным в этом документе (см. их рис. 2 и дополнительный рис. 1 к этой статье). Тем не менее, это может быть значительным для отдельных стран, чьи выбросы SLCP увеличились за последние полвека или около того и в настоящее время примерно стабильны.

  Таким образом, мы предлагаем новое определение ПГП*, чтобы включить обе временные шкалы, а также предоставить теоретическое обоснование ниже. 2672 2 -эквивалент потепления (CO ₂ -we) выбросы и результирующее потепление (подробности см. ниже и в методах). Рассчитано с использованием этого переопределенного ПГП*, CO ₂ -we определены выбросы SLCP в данном году:

  $$E_{{\mathrm{CO}}_2{\mathrm{we}}} = { \mathrm{GWP}}_H \times \left[ {r \times \frac{{\Delta E_{{\mathrm{SLCP}}}}}{{\Delta t}} \times H + s \times E_{ {\mathrm{SLCP}}}} \right]$$

  (1)

  где ПГП _H – обычный потенциал глобального потепления для данного SLCP во временном горизонте H , Δ E _SLCP изменение интенсивности выбросов SLCP по сравнению с предыдущим Δ t лет, E _SLCP присвоенные значения выбросов SLCP за этот год, а _{8 r} к процентным и фондовым вкладам соответственно. Единственное различие между этой формулировкой и формулой Allen et al. ^12,18 заключается в том, что они использовали r  = 1 и с  = 0. Включая период времени Δ t распространяет CO ₂ -we импульс, соответствующий изменению скорости эмиссии SLCP за Δ t . Аллен и др. ¹² предполагает не менее 20 лет, что приводит к снижению летучести выбросов CO ₂ -we и улучшению соответствия температурным характеристикам. Первый («скорость») член в правой части, \(r \times \frac{{\Delta E_{{\mathrm{SLCP}}}}}{{\Delta t}} \times H \times {\mathrm{GWP}}_H\) представляет собой реакцию на изменение интенсивности выбросов SLCP. Второй («фондовый») член, с  ×  E _SLCP  × GWP _H добавляется для представления долгосрочного уравновешивания прошлых увеличений воздействия, которое может быть аппроксимировано малосрочным масштабированием с кумулятивными выбросами SLCP. Другими словами, член скорости аппроксимирует краткосрочную реакцию климата на изменение радиационного воздействия; запасной член приближается к уравновешиванию в долговременном масштабе, которое происходит даже при постоянном радиационном воздействии.

  Точные значения r и s будут зависеть от точных временных масштабов реакции климата на радиационное воздействие, от того, как давно произошло увеличение выбросов SLCP, и от обратных связей углеродного цикла, все из которых являются неопределенными и зависят от сценария. Ограничение r  +  s  = 1 гарантирует, что общие выбросы CO ₂ -we за 100 лет, соответствующие устойчивым выбросам SLCP, начиная с года 1, будут такими же, как и общие выбросы CO ₂ -e, что соответствует первоначальный вывод GWP*, представленный Allen, et al. ¹⁸ Отношение s /( rH ) соответствует частичной скорости снижения выбросов SLCP, чтобы они считались эквивалентными нулевой скорости выбросов CO ₂ -we и, следовательно, не вызывали дальнейшего потепления. Это зависит от SLCP и деталей рассматриваемого сценария. Наша цель — простой и надежный индикатор взаимосвязи между выбросами и недавним потеплением и потеплением в ближайшем будущем, связанным с крупнейшими климатическими факторами, не связанными с CO ₂ , поэтому мы оцениваем r и s с использованием множественной линейной регрессии на реакцию на выбросы метана в обычно используемых сценариях (репрезентативные траектории концентрации, РТК) с акцентом на период времени 1900–2100 гг.

  Метод применим к другим SLCP, но оптимальные значения r и s могут различаться для каждого SLCP в зависимости от прошлых выбросов. Поскольку многие короткоживущие промышленные газы начали выбрасываться только в последние десятилетия, реакция потепления на эти газы, вероятно, отличается от реакции на метан, с большим упором на непосредственные последствия изменения интенсивности выбросов и, таким образом, не обязательно отражает ту же самую реакцию. 9Значения 2668 r и s получены для метана здесь. Тем не менее, GWP*, как и любой другой показатель, зависит от строгих предположений о линейности, поэтому дополнительная точность может не стоить дополнительной сложности. Применение ПГП* к конкретным другим газам выходит за рамки данной статьи, но требует дальнейшего изучения, учитывая, что их воздействие существенно и потенциально возрастает. Например, радиационное воздействие от общего количества галоидоуглеводородов (долгоживущих и короткоживущих) составляет менее половины от воздействия метана ¹ , но может расти по мере увеличения спроса на кондиционеры.

  Эмпирическая оценка вклада потоков и запасов

  Реакция (ΔT) глобальной средней приземной температуры (СГПТ) на радиационное воздействие метана из сценариев RCP2.6, 4.5 и 6, взятых из базы данных ДО5, ²⁴ были получены с использованием конфигурация по умолчанию простой климатической модели FaIR. ²⁵ Метан был выбран, поскольку он оказывает наибольшее воздействие на радиационное воздействие из всех SLCP, и эти сценарии использовались, поскольку они представляют собой пути распространения, приблизительно соответствующие текущей политике, а также более амбициозный путь (RCP 2.6). Затем была использована множественная линейная регрессия, чтобы найти значения r и s для наилучшего соответствия взаимосвязи между кумулятивными выбросами CO ₂ -we и Δ T (используя выбросы RCP из базы данных AR5), с ограничениями, такими как r  = +  9266 , Используя этот подход, r  = 0,75 и s  = 0,25 являются средними значениями, основанными на трех RCP, и установлено, что они хорошо подходят для всех трех (см. Раздел методов ниже).

  Чтобы продемонстрировать улучшенную эквивалентность ПГП* потеплению, кумулятивные выбросы (левые оси) показаны рядом с соответствующим потеплением на рис. 1. Изменение СГПТ, рассчитанное на основе радиационного воздействия метана, показано в виде временного ряда (черная пунктирная линия). , правая ось) для RCP 2.6 (верхний), RCP 4.5 (средний) и RCP 6 (нижний). Совокупный CO 9Выбросы 2672 2 -e, рассчитанные с использованием ПГП ₁₀₀ (голубой), показывают, что нет соответствия между выбросами CO ₂ -e и потеплением, когда выбросы метана стабильны или снижаются. CO ₂ -выбросы, рассчитанные с учетом ПГП*, особенно когда учитываются характеристики стока и текучести (фиолетовый), показывают явное улучшение, когда совокупные выбросы соответствуют температурному отклику.

  Рис. 1

  Суммарные выбросы метана (левая ось) по историческим данным с 19 года00 в сочетании с RCP 2.6 (вверху), RCP 4. 5 (в центре) и RCP 6 (внизу) показаны в совокупности с использованием ПГП ₁₀₀  = 28 (голубой), ПГП* с включенными только свойствами потока (оранжевый) и ПГП* с включенными свойства запаса и текучести с использованием r  = 0,75 и s  = 0,25 (фиолетовый). Реакция температуры относительно 1900 г., смоделированная FaIR, по радиационному воздействию метана в базе данных RCP показана на правой оси (черная пунктирная линия). Годовые выбросы метана показаны пунктирными линиями (внутренняя левая ось). Ось температуры масштабируется вместе с осью кумулятивных выбросов на 1,8 K TtC ⁻¹ или 0,49 K TtCO ₂ ⁻¹ , что является приблизительным наклоном на рис. 2 для потока и запаса ПГП* (фиолетовый)

  Изображение в натуральную величину – мы сохраняем выбросы, сохраняя только член потока, т. е. установив r  = 1, s  = 0 в уравнении 1, что эквивалентно определению в ссылке ¹² , которое масштабируется со сглаженными годовыми выбросами (пунктирная линия, внутренняя левая ось). ). ПГП*, определяемый только изменением скорости выбросов метана (т. е. в соответствии с первоначальным определением), завышает оценку охлаждения, которое могло бы произойти при уменьшении выбросов метана, поскольку он не принимает во внимание реакцию в масштабе столетия на более раннее увеличение выбросов метана.

  На рис. 2 показаны кумулятивные выбросы метана CO ₂ -e и CO ₂ -we в зависимости от смоделированной температурной реакции относительно 19:00 и до 21:00 для RCP. Линейная зависимость между кумулятивными выбросами CO 92 672 2 92 673 и потеплением является основой концепции углеродного баланса, которая описывает, сколько CO 92 672 2 92 673 может быть выброшено до того, как будет достигнут какой-либо заданный порог глобального среднего потепления. Предыдущие исследования ^26,27 вычисляли CO ₂ бюджеты, обусловленные конкретными сценариями для форсирования без CO ₂ . ПГП* позволяет включать воздействия, не связанные с CO ₂ , в сам баланс углерода, поскольку он описывает линейную зависимость между кумулятивными выбросами CO ₂ -we SLCP и потеплением, как показано фиолетовым цветом на рис. 2.

  Рис. 2

  Совокупные выбросы метана (1900–2100 гг.) за исторический период плюс РТК 2,6 (сплошные), РТК 4,5 (пунктир) и РТК 6 (пунктир) в пересчете на CO _{2 9Выбросы 2673-e с использованием ПГП 100 (голубой), ПГП* с использованием только свойств потока (оранжевый), ПГП* для свойств потока и стока с использованием r  = 0,75 и s  = 0,25 (фиолетовый) по сравнению с модельным реакция потепления на радиационное воздействие метана из базы данных сценариев. Значения TCRE 1,5 (наименьший градиент), 2,0 и 2,5 K на триллион тонн Углеродного эквивалента (или 0,41, 0,55 и 0,68 K на триллион тонн CO 2 -we) показаны серыми линиями}

  Полноразмерное изображение

  При GWP ₁₀₀ (голубой) это соотношение полностью нарушается, когда выбросы SLCP начинают снижаться. Нефизически ПГП, как он обычно используется, подразумевает, что снижение интенсивности выбросов метана по-прежнему способствует увеличению кумулятивного содержания CO ₂ -e, хотя на самом деле они вызывают охлаждение. Следовательно, отрицательный градиент к концу голубого сценария на рис. 2. Если рассматривать только свойства потока метана (оранжевый), снижение скорости выброса метана теперь эквивалентно отрицательному CO ₂ , поэтому линия «поворачивается» сама на себя, поскольку совокупные выбросы снижаются вместе с понижением температуры. Хотя зависимость гораздо ближе к линейной, чем ПГП ₁₀₀ , в этой версии, основанной исключительно на скорости, теперь удаляется больше CO ₂ -мы, чем можно было бы ожидать для объяснения данного количества охлаждения, если мы учтем, что действительно эквивалентное отношение должно имитировать соотношение выбросов CO ₂ и температурного отклика, которое является приблизительно линейным. ²⁸ Это связано с тем, что формулировка, основанная на скорости, сама по себе не учитывает продолжающееся потепление от теплового равновесия до увеличения выбросов метана в прошлом. Включение термина, объясняющего такое поведение, как было предложено выше (фиолетовые линии), в значительной степени решает проблему, обеспечивая точное соответствие линейной зависимости для протестированных здесь сценариев. Показанная здесь взаимосвязь соответствует переходной реакции климата на кумулятивные выбросы углерода (TCRE, или количество потепления на единицу выбросов углерода, показанное серыми линиями на рис. 2) примерно 1,8 °C на TtC в течение исторического периода и немного меньше в прогнозах RCP. Наклон изменяется из-за временной задержки реакции климата, поэтому отрицательные выбросы не сразу обращают вспять эффекты того же количества выбросов. Об этом эффекте сообщили Zickfeld et al. ²⁹ для CO ₂ удаления. TCRE напрямую зависит от заданного TCR модели FaIR, используемой для получения температуры: но, что особенно важно, он будет одинаковым для всех воздействий, не связанных с CO ₂ , при условии, что их различная эффективность принимается во внимание с использованием эффективного радиационного воздействия. ¹ Добавление небольшой поправки, учитывающей тот факт, что климатической системе требуется время для уравновешивания с более высоким воздействием, позволяет получить физически правдоподобную интерпретацию «эквивалентности» при расчете углеродных балансов. Это повышает точность температурного результата метрики эквивалентности, однако следует отметить, что это все еще приложение GWP 9.2672 100 и, следовательно, не охватывает всего, что включает в себя климатическая модель. Коллинз и др. ⁹ исследуют влияние метана на остаточный углеродный баланс, используя модель климата и углерода промежуточной сложности, и отмечают, что их результаты показывают близкое соответствие метрике GWP*, предложенной Allen, et al. ¹⁸

  Физическая интерпретация и обоснование

  Мы можем проиллюстрировать физическую интерпретацию r и s значений, рассмотрев несколько более идеализированных сценариев. Приравняв левую часть уравнения 1 (выбросы CO ₂ -we) к нулю, мы можем рассчитать тренд метана, который должен быть эквивалентен отсутствию дальнейших выбросов CO ₂ : Δ E _SLCP / Δ t  = −[ s /( rH )] E _SLCP , что требуется для создания траектории радиационного воздействия, которая приблизительно стабилизирует температуры в течение периода времени Δt. Следовательно, с r  = 0,75, s  = 0,25 и H  = 100 лет, [ s /( rH )] = 0,3 % . Это делает нулевые выбросы CO ₂ -we при ПГП* совместимыми со стабильными температурами, что соответствует температурной реакции на нулевые выбросы CO ₂ .

  Определение CO ₂ – мы используем GWP*, не зависит от срока службы SLCP (предполагается, что он намного короче H ), но это действительно зависит от истории воздействия SLCP: если температуры близки к равновесию после очень постепенного увеличения воздействия в течение многих столетий, почти нулевая скорость снижения (почти постоянные выбросы SLCP) будет соответствовать отсутствию дальнейшего потепления. . Потребуются более высокие темпы снижения, чтобы не допустить дальнейшего потепления после быстрого увеличения воздействия SLCP, потому что климатическая система будет дальше от равновесия. Здесь мы основываем коэффициенты и, следовательно, скорость снижения на комбинации исторических (1900 и далее) и будущих сценариев выбросов, чтобы охватить реакцию климата в ближайшем будущем на выбросы за последнее столетие.

  Мы использовали эмпирический метод, чтобы найти определение ПГП*, которое сохраняет связь между выбросами и вызываемым ими потеплением в среднесрочной перспективе до 2100 года. Физическая интерпретация уравнения 1 заключается в том, что член потока (с коэффициентом r ) представляет собой быструю реакцию климата на изменение радиационного воздействия, вызванную реакцией смешанных слоев атмосферы и океана. ³⁰ Временная шкала этого ответа составляет около 4 лет. ³¹ Член запаса (с коэффициентом s ) представляет собой более медленную во времени реакцию климата на изменение радиационного воздействия из-за глубоководной реакции океана. Этот эффект означает, что климат медленно реагирует на прошлые изменения радиационного воздействия, и именно поэтому климат в настоящее время далек от равновесия. Мы аппроксимировали эту реакцию, рассматривая четверть реакции климата на SLCP как «кумулятивную». Сроки для этого ответа неизвестны, ³² и составляет порядка нескольких столетий, как обсуждается ниже.

  Экспоненциальное снижение на 0,3% в год соответствует постоянной времени около 300 лет, что соответствует временной шкале равновесия климатической системы. Эта временная шкала в значительной степени определяется глубинной адаптацией океана к относительно недавнему усилению воздействия, выявленному Geoffroy et al. ³² (мультимодельное среднее за 290 лет со стандартным отклонением 107 лет). Если бы шкала времени уравновешивания климатической системы была короче, то с будет ниже. Если бы шкала времени отклика глубоководного океана была такой же, как шкала времени атмосферы и смешанного океана (около 4 лет), то r было бы равно 1, с было бы равно 0, а определение ПГП* от Allen, et al. ¹² не изменится.

  Скорость, с которой должны снижаться глобальные выбросы метана, чтобы свести скорость потепления, вызванного метаном, к нулю, систематически не исследовалась с помощью сложных моделей и будет зависеть от деталей атмосферной химии. Указание скорости снижения выбросов общего SLCP, необходимого для стабилизации потепления, вызванного SLCP, после линейного увеличения выбросов SLCP в течение нескольких десятилетий, может быть получено путем рассмотрения общего ответа на следующий широко изученный сценарий: линейный увеличение форсирования до эквивалента CO ₂ удвоение за 70 лет с последующим постоянным форсированием. Если термическая реакция климатической системы характеризуется коротким (суть десятилетия, атмосфера и смешанный слой океана) временем адаптации, сут ₁ , и длительным (многовековая, глубоководная океанская глубина) временем адаптации, сут. ₂  ≫ 70 лет, температуры после 70-го года экспоненциально корректируются от своего значения в 70-й год (Переходная реакция климата, или TCR) до своего долгосрочного равновесного значения (Равновесная климатическая чувствительность, или ECS) со шкалой времени корректировки d ₂ . Следовательно, потепление будет увеличиваться с относительной скоростью (ECS-TCR)/( d ₂  × TCR) в год в течение десятилетий сразу после того, как воздействие будет оставаться постоянным (см. дополнительный рис. 2). В масштабах времени в несколько десятилетий, превышающих время жизни SLCP, выбросы SLCP должны будут падать с той же дробной скоростью, чтобы не вызвать дальнейшего потепления, поскольку скорость выбросов SLCP масштабируется с воздействием, вызванным SLCP, а температурная реакция является линейной по воздействию.

  Для репрезентативных значений (ECS = 2,75 °C, TCR = 1,6 °C, д ₂  = 239 лет, по Millar, et al. ³¹ ) это указывает на скорость снижения, (ECS-TCR)/( d ₂  × TCR), 0,3% в год, что соответствует временной шкале 333 года (обратно 0,3%/год). ). Это согласуется с нашими оценками R = 0,75 и S = 0,25 для H = 100 лет, которые дают временную шкалу ( R / S ) × H 9269 из 300 лет. Это указывает на приблизительную скорость снижения выбросов метана, необходимую для прекращения дальнейшего потепления. Однако этот временной масштаб зависит от многовековой реакции климатической системы и обратных связей углеродного цикла, все из которых плохо ограничиваются доступными наблюдениями и моделированием: целевые эксперименты, варьирующие темпы роста и снижения выбросов метана, дадут более точное указание.

  Зависимость между стабильными или снижающимися выбросами метана показана на рис. 3 для ряда параметров модели в простой климатической модели FaIR (при условии постоянного времени жизни метана). Разными цветами показано моделирование с диапазоном 1 сигма d ₂ значений из Geoffroy, et al., ³² и для диапазона реализованных фракций потепления (отношение TCR:ECS) на основе этого в CMIP5 ансамбль. ³³ Пунктирные линии показывают сценарий, в котором выбросы метана остаются стабильными в течение 130 лет после 70-летнего нарастания примерно до сегодняшних уровней выбросов. Для всех комбинаций параметров постоянные выбросы метана вызывают продолжающееся потепление. Сплошные линии показывают сценарии, которые сокращают выбросы на долю (ECS-TCR)/( d ₂  × TCR) в год, чтобы компенсировать медленную реакцию климата. Как и предсказывалось, они дают стабильные температуры в течение десятилетий после пика выбросов. Темпы снижения варьируются от 0,06% (TCR:1,6 °C, ECS:2,0 °C, d ₂ :397,0 лет) до 0,55% (TCR:1,6 °C, ECS:3,2 °C d _{2 2)} :183,0 года). Обратите внимание, что эти значения были рассчитаны на основе простой модели климата, которая имитирует реакцию сложных моделей климата. Остается значительная неопределенность в отношении того, как будет развиваться реальный климат, например, за счет обратных связей, которые еще не включены в климатические модели, которые могут не полностью отражаться в этом диапазоне оценок.

  Рис. 3

  Демонстрация того, как различные пути выбросов метана a приводят к различным долгосрочным температурным реакциям b в зависимости от чувствительности равновесного климата (ECS) и времени долгосрочной адаптации климата ( d ₂ ). Пунктирные линии показывают выбросы метана, поддерживаемые пиковыми темпами, в то время как сплошными линиями выбросы метана снижаются по сравнению с пиковыми темпами, необходимыми для достижения приблизительно стабильных температурных откликов при различных параметризациях климатической модели. Цвета представляют разные d ₂ значения (1-сигма значения τ _s из Geoffroy, et al. ³² выделены фиолетовым и красным, а значение по умолчанию из FaIR выделено зеленым). Затенение указывает на разные значения ECS, при этом самые темные оттенки показывают ECS = 2,0 K, а самые светлые показывают ECS = 3,2 K (более светлое затенение, т. долгосрочное потепление от устойчивых выбросов b ). Значения по умолчанию для FaIR показаны жирными зелеными линиями (ECS = 2,75 K, д ₂  = 239 лет). Дополнительные сведения см. в тексте.

  Изображение полного размера

  Хотя может показаться, что выбросы метана оказывают кумулятивное воздействие на глобальную температуру, это лучше интерпретировать как отсроченную реакцию на относительно недавние увеличения выбросов метана. Постоянные антропогенные выбросы метана, если они будут поддерживаться в течение неопределенного времени, явно не окажут дальнейшего воздействия на потепление (будучи неотличимы от постоянных естественных выбросов). Это очевидное кумулятивное воздействие имеет важное значение и отражает потенциальные выгоды раннего снижения выбросов метана 9. 2706 9 не проявляется исключительно из-за эквивалентности, основанной на скорости, но составляет всего около 25% ( s ) от воздействия, указанного GWP ₁₀₀ , и ближе к значению, указанному 100-летним потенциалом глобального изменения температуры (GTP). ), включая обратные связи углеродного цикла. Однако это не следует интерпретировать как простую поддержку более низкого значения показателя, чем ПГП ₁₀₀ : большинство сценариев и политических вмешательств включают изменения в темпах выбросов метана за пределами диапазона от нуля до -0,3%/год, и в этом случае первый член на RHS уравнения 1 (пренебрегаемый обычными метриками) доминирует.

  Обсуждение

  Мы продемонстрировали, как можно представить как короткоживущий характер метана, так и долгосрочную адаптацию климатической системы в едином показателе, ПГП*. Эта метрика позволяет преобразовать выбросы SLCP в выбросы, эквивалентные CO ₂ , и сохранить однозначную связь с глобальным потеплением, которое мы поэтому назвали CO ₂ -эквивалентом потепления. Так же, как много различных методов было предложено для расчета CO ₂ -эквивалентные выбросы, поэтому существует несколько способов расчета CO ₂ -эквивалентных выбросов CO. Некоторые, например GWP*, в значительной степени полагаются на линеаризацию; другие, такие как CO ₂ -эквивалентные выбросы CO ¹⁹ или явное моделирование температурной реакции, ⁹ имеют более сильное физическое обоснование и, вероятно, будут более точными для конкретных приложений за счет простоты и универсальности. Хотя полное устранение неоднозначности требует уточнения всех деталей, цель CO 9Выбросы 2672 2 -we ясны: рассчитать траекторию выбросов CO ₂ , которая дала бы такое же глобальное изменение температуры во всех соответствующих временных масштабах, как изменение, вызванное временной историей какого-либо климатического фактора, не связанного с CO ₂ . Учитывая эту цель, соответствующие методологические решения всегда должны давать в целом сходные траектории CO ₂ -we для одного и того же фактора, влияющего на климат, в резком контрасте с выбросами CO ₂ -e, для которых законные методологические решения, такие как выбор временного горизонта может изменить результаты более чем на порядок. Обычные показатели на основе импульсов рассматривают SLCP, такие как метан, только как основной загрязнитель, тем самым пренебрегая быстрой реакцией климата на изменения интенсивности выбросов SLCP, которые доминируют над температурной реакцией при изменении интенсивности выбросов.

  Показатели с одним числом, такие как GWP, обычно переоценивают кумулятивный эффект SLCP; но существует некоторое очевидное кумулятивное воздействие выбросов SLCP, которое возникает не потому, что они накапливаются в атмосфере, а потому, что компонент реакции климатической системы на усиление воздействия в прошлом характеризуется медленным временем уравновешивания. На основе исторических данных о выбросах и RCP 2.6, 4.5 и 6 установлено, что ПГП* лучше всего отражает влияние выбросов метана на температуру путем изменения определения, приведенного в Allen, et al. ¹² , чтобы взвесить реакцию потока (влияние изменения скорости выброса метана) на 0,75 и реакцию запаса (уравновешивание климатической системы на увеличение выбросов метана в прошлом) на 0,25.

  Преимущества ПГП* наиболее очевидны, когда интенсивность выбросов SLCP снижается, так как это происходит, когда выбросы CO ₂ -e, полученные из обычного ПГП ₁₀₀ , указывают на температурную реакцию неправильного знака (дальнейшее потепление вместо охлаждения). ). В соответствии с Парижским соглашением страны договорились ограничить глобальное потепление значительно ниже 2 °C и предпринять усилия по его ограничению до 1,5 °C. Использование GWP* для расчета CO 9Поэтому выбросы 2672 2 -we могут быть полезны для увязки сценариев выбросов с целевыми показателями температуры. Он использует ПГП ₁₀₀ по-новому и, таким образом, соответствует текущим требованиям, согласно которым страны должны использовать этот показатель при учете выбросов. ПГП* позволяет суммировать вклады всех факторов, воздействующих на климат, для получения общего глобального кумулятивного выброса CO 92 672 2 92 673 -we, который затем можно умножить на TCRE, чтобы получить оценку результирующего потепления за любой заданный период времени: Δ T  = TCRE × [∑CO ₂ −we + ∑CO ₂ − e ], where TCRE is the Transient Climate Response to cumulative carbon Emissions, ∑CO ₂ − we is the cumulative краткосрочные выбросы ПГ, агрегированные с использованием ПГП* и ∑CO ₂ − e – кумулятивные выбросы долгоживущих ПГ, агрегированные с использованием ПГП ₁₀₀ . Этот метод обеспечивает простой и прозрачный механизм, с помощью которого можно оценить, находятся ли страны на пути к достижению целей Парижского соглашения в рамках глобальной инвентаризации. Это также позволяет по-прежнему включать вместе SLCP и кумулятивные газы в отчеты о стремлениях по смягчению последствий, сохраняя взаимозаменяемость и улучшая экологическую целостность.

  Методы

  Метод получения r и s

  Данные из базы данных RCP использовались для изучения того, как выбросы метана связаны с потеплением и как различные показатели выбросов отражают это потепление.

  База данных РТК содержит уровни выбросов и радиационное воздействие для различных парниковых газов с 1765 по 2100 год для четырех сценариев РТК (РТК2.6, РТК4.5, РТК6 и РТК8.5). Здесь рассматривается представление метана на основе ПГП ₁₀₀ и ПГП*.

  Временные ряды выбросов метана для каждого сценария RCP преобразуются во временные ряды выбросов CO ₂ -e с использованием ПГП ₁₀₀ из 28. ¹ Реакция температуры на радиационное воздействие метана (из базы данных RCP) рассчитывается с использованием модели FaIR, ²⁵ , с коэффициентом 1,65, применяемым для учета вторичных эффектов озона и стратосферного водяного пара, как рекомендовано в Myhre, et al. ¹ Наш анализ согласуется с предположениями Myhre, et al. ¹ и, следовательно, не включает более свежие данные, например, обновленные данные о радиационном воздействии на Этминан и др. ³⁴ Во всех сценариях тенденция к потеплению не совсем соответствует совокупным выбросам CO ₂ -e, рассчитанным с использованием ПГП ₁₀₀ .

  Коэффициенты для взвешивания долгосрочных и краткосрочных эффектов находятся для каждого сценария с использованием модели линейной регрессии уравнения Δ T  =  a . С _ПГП*  +  б . C _GWP100 , where C _GWP100 is the cumulative CO ₂ -e emission of methane defined conventionally using GWP ₁₀₀ , and C _GWP* is the cumulative CO ₂ – e выбросы метана, определенные с помощью GWP* от Allen, et al. ¹² с Δ t   =  20 лет. Коэффициенты a и b были найдены с помощью обычной множественной линейной регрессии методом наименьших квадратов с использованием пакета statsmodels в python (http://www.statsmodels.org), а затем нормированные коэффициенты были установлены путем определения R = A /( A + B ) и S = B /( A + B /( A + B ), так что A + B ), так что A + B ). Таким

  Когда радиационное воздействие помещается в модель FaIR, температурный отклик рассчитывается с использованием функции импульсного отклика, как описано в Smith, et al., ²⁵ , с двумя временными масштабами отклика (239 и 4,1 года по умолчанию) и TCR по умолчанию. и ECS 1,6 и 2,75   K. Радиационные воздействия из базы данных IPCC AR5, используемые для управления этой моделью, были рассчитаны с использованием модели MAGICC, которая включает обратные связи углеродного цикла. Обратите внимание, что эта модель не включает менее хорошо изученные обратные связи земной системы, такие как обратные связи вечной мерзлоты, которые могут способствовать ускорению потепления. Таким образом, этот метод лучше всего подходит для использования в более амбициозных сценариях смягчения последствий, когда потепление происходит медленнее, а внезапная положительная обратная связь менее вероятна.

  В таблице 1 показаны значения для r и s , полученные с использованием описанного выше метода, для исторических данных с 1900 г. и данных RCP 2.6, 4.5 и 6 до 2100 г. Среднее значение и стандартное отклонение этих значений используются в эта работа для r и s . Период времени с 1900 по 2100 год выбран, поскольку он отражает недавнее историческое увеличение выбросов метана, а также охватывает три возможных варианта будущего.

  Таблица 1 Расчетные значения r и s , на основе исторических данных за период с 1900 по 2100 год и данных сценариев RCP 2. 6, 4.5 и 6

  Полная таблица

  Доступность данных

  Наборы данных RCP, проанализированные в ходе текущего исследования, доступны на http://www.iiasa .ac.at/веб-приложения/tnt/RcpDb.

  Доступность кода

  Код, используемый для расчета r и s , CO ₂ -выбросы и производство мы, рис. 1 и 2, доступен по адресу https://gitlab.ouce.ox.ac.uk/OMP_climate_pollutants /co2-согревающий-эквивалент.

  Ссылки

  1. Myhre, G. et al. Изменение климата 2013: основы физических наук . In Вклад Рабочей группы 1 в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (редакторы Стокер, Т. Ф. и др.) (издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 2013 г.).

  2. О’Нил, Британская Колумбия. Присяжные еще не определились с потенциалом глобального потепления. Клим. Смена 44 , 427–443 (2000).

     Артикул Google ученый

  3. Шайн, К. П. Потенциал глобального потепления — необходимость междисциплинарного повторного судебного разбирательства. Клим. Изменить 96 , 467–472 (2009).

     Артикул Google ученый

  4. Fuglestvedt, J. S. et al. Показатели изменения климата: оценка индексов радиационного воздействия и выбросов. Клим. Изменить 58 , 267–331 (2003).

     Артикул Google ученый

  5. Pierrehumbert, R. T. Кратковременное загрязнение климата. год. Преподобный Планета Земля. науч. 42 , 341–379 (2014).

     Артикул Google ученый

  6. Шайн, К. П., Фуглестведт, Дж. С., Хайлемариам, К. и Стубер, Н. Альтернативы потенциалу глобального потепления для сравнения воздействия выбросов парниковых газов на климат. Клим. Изменение 68 , 281–302 (2005).

     Артикул Google ученый

  7. Лаудер, А. Р. и др. Компенсация выбросов метана — альтернатива показателям эквивалентности выбросов. Междунар. Дж. Грин. Газ. Контроль 12 , 419–429 (2013).

     Артикул Google ученый

  8. Тол, Р. С. Дж., Бернтсен, Т. К., О’Нил, Б. К., Фуглестведт, Дж. и Шайн, К. П. Унифицирующая система показателей для агрегирования климатического воздействия различных выбросов. Окружающая среда. Рез. лат. 7 , 044006 (2012).

     Артикул Google ученый

  9. Collins, W.J. et al. Повышенная важность снижения содержания метана для цели в 1,5 градуса. Окружающая среда. Рез. лат. 13 , 054003 (2018).

     Артикул Google ученый

  10. МГЭИК. Изменение климата: Межправительственная группа экспертов по научной оценке изменения климата. (издательство Кембриджского университета, Кембридж, 1990).

      Google ученый

  11. Forster, P. et al. Изменение климата 2007: основы физической науки. В Вклад рабочей группы 1 в Четвертый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (под редакцией Соломона, С. и др.) (издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 2007 г.).

  12. Аллен, М. Р. и др. Решение проблемы искажения информации о выбросах короткоживущих загрязнителей климата в эквиваленте CO2 при амбициозных мерах по смягчению последствий. npj Клим. Атмос. науч. 1 , 16 (2018).

      Артикул Google ученый

  13. Фуглестведт, Дж. С., Бернтсен, Т. К., Годал, О. и Скодвин, Т. Климатические последствия сокращения выбросов парниковых газов на основе ПГП. Геофиз. Рез. лат. 27 , 409–412 (2000).

      Артикул Google ученый

  14. Fuglestvedt, J. et al. Последствия возможных интерпретаций «баланса парниковых газов» в Парижском соглашении. Фил. Транс. Р. Соц. A 376 , https://doi.org/10.1098/rsta.2016.0445 (2018).

      Артикул Google ученый

  15. Танака, К. и О’Нил, Б. К. Цель Парижского соглашения по нулевым выбросам не всегда согласуется с температурными целевыми показателями 1,5 °C и 2 °C. Нац. Клим. Изменение 8 , 319–324 (2018).

      Артикул Google ученый

  16. “>

      Wigley, T.M.L. Парижские цели потепления: требования к выбросам и последствия для уровня моря. Клим. Изменение 147 , 31–45 (2018).

      Артикул Google ученый

  17. Аллен, М. Р. и др. Потепление, вызванное кумулятивными выбросами углерода в сторону триллионной тонны. Природа 458 , 1163 (2009).

      Артикул Google ученый

  18. Allen, M. R. et al. Новое использование потенциалов глобального потепления для сравнения кумулятивных и короткоживущих загрязнителей климата. Нац. Клим. Изменение 6 , 773 (2016).

      Артикул Google ученый

  19. Дженкинс, С., Миллар, Р. Дж., Лич, Н. и Аллен, М. Р. Формулировка климатических целей с точки зрения кумулятивных выбросов CO ₂ -эквивалентных выбросов. Геофиз. Рез. лат. 45 , 2795–2804 (2018).

      Артикул Google ученый

  20. Соломон С., Платтнер Г.-К., Кнутти Р. и Фридлингштейн П. Необратимое изменение климата из-за выбросов углекислого газа. Проц. Натл акад. науч. 106 , 1704–1709 (2009).

      Артикул Google ученый

  21. Лоу, Дж. А. и Берни, Д. Влияние обратных связей системы Земли на углеродный баланс и реакцию климата. Филос. Транс. Р. Соц. А 376 , 20170263 (2018).

      Артикул Google ученый

  22. Collins, W.J. et al. Глобальные и региональные потенциалы изменения температуры для краткосрочных факторов, влияющих на климат. Атмос. хим. физ. 13 , 2471–2485 (2013).

      Артикул Google ученый

  23. “>

      Соломон, С. и др. Стойкость климатических изменений из-за ряда парниковых газов. Проц. Натл акад. науч. США 107 , 18354–18359 (2010 г.).

      Артикул Google ученый

  24. Meinshausen, M. et al. Концентрации парниковых газов RCP и их расширение с 1765 по 2300 гг. Clim. Изменение 109 , 213 (2011).

      Артикул Google ученый

  25. Smith, C.J. et al. FAIRv1.3: простая модель импульсного отклика и углеродного цикла на основе выбросов. Геофизика. Модель Дев. 11 , 2273–2297 (2018).

      Артикул Google ученый

  26. Миллар, Р. Дж. и др. Бюджеты и пути выбросов согласуются с ограничением потепления до 1,5 °C. Нац. Geosci. 10 , 741 (2017).

      Артикул Google ученый

  27. “>

      Rogelj, J. et al. Глобальное потепление на 1,5 °C. В Специальный отчет МГЭИК о воздействии глобального потепления на 1,5   °C выше доиндустриального уровня и соответствующих глобальных путей выбросов парниковых газов в контексте усиления глобального реагирования на угрозу изменения климата, устойчивого развития и усилий t o по искоренению бедности (ред. Masson-Delmotte, В. и др.) (2018) https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/chapter-2/.

  28. Collins, M. et al. Изменение климата 2013: основы физических наук . In Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по климату Change (под редакцией Stocker, TF et al.) (Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2013).

  29. Зикфельд, К., МакДугалл, А. Х. и Мэтьюз, Х. Д. О пропорциональности между глобальным изменением температуры и кумулятивными выбросами CO ₂ в периоды чистых отрицательных выбросов CO ₂ . Окружающая среда. Рез. лат. 11 , 055006 (2016).

      Артикул Google ученый

  30. Хелд, И. М. и др. Исследование быстрых и медленных компонентов глобального потепления путем резкого возвращения к доиндустриальному воздействию. Дж. Клим. 23 , 2418–2427 (2010).

      Артикул Google ученый

  31. Миллар, Р. Дж., Николлс, З. Р., Фридлингштейн, П. и Аллен, М. Р. Модифицированное представление импульсной характеристики глобальной приземной температуры воздуха и реакции концентрации в атмосфере на выбросы углекислого газа. атм. хим. физ. 17 , 7213–7228 (2017).

      Артикул Google ученый

  32. Жоффруа, О. и др. Переходная реакция климата в двухслойной модели энергетического баланса. часть i: аналитическое решение и калибровка параметров с использованием экспериментов CMIP5 AOGCM. Дж. Клим. 26 , 1841–1857 (2013).

      Артикул Google ученый

  33. Миллар, Р. Дж. и соавт. Структура модели в ограничениях наблюдений за нестационарной реакцией климата. Клим. Изменение 131 , 199–211 (2015).

      Артикул Google ученый

  34. Этминан М., Мире Г., Хайвуд Э. Дж. и Шайн К. П. Радиационное воздействие двуокиси углерода, метана и закиси азота: значительный пересмотр радиационного воздействия метана. Геофиз. Рез. лат. 43 , 614–612 623 (2016).

      Артикул Google ученый

  Скачать ссылки

  Благодарности

  Авторы хотели бы поблагодарить A. Reisinger за полезное обсуждение, которое способствовало развитию этой статьи. М.К. признает поддержку Программы Оксфорд Мартин по загрязнителям климата. Дж. Л. выражает признательность за поддержку The Wellcome Trust, «Наша планета, наше здоровье» (животноводство, окружающая среда и люди — LEAP), номер награды 205212/Z/16/Z. М.Р.А., М.К. и J.L. признают поддержку со стороны Совета по исследованиям окружающей среды номер NE/T004053/1 – Практический инструмент и надежная основа для оценки выбросов парниковых газов в результате наземной деятельности.

  Информация об авторе

  Авторы и организации

  1. Институт экологических изменений, Школа географии и окружающей среды, Оксфордский университет, South Parks Road, Oxford, OX1 3QY, UK

     Мишель Кейн и Майлз Р. Аллен

     3

     Oxford Martin School, Oxford University, 34 Broad Street, Oxford, OX1 3BD, UK

     Michelle Cain

  2. Атмосферная океаническая и планетарная физика, факультет физики, Оксфордский университет, Parks Road, Oxford, OX1 3PU, UK

     John Lynch & Myles R. Allen

  3. Центр международных исследований климата и окружающей среды (CICERO), PO Box 1129 Blindern, 0318, Oslo, Norway

     Jan S. Fuglesvedt

  4. Новозеландский научно-исследовательский институт изменения климата , Веллингтонский университет Виктории, а/я 600, Веллингтон, Новая Зеландия

     Дэвид Дж. Фрейм

  5. Институт управления и политических исследований, Веллингтонский университет Виктории, а/я 600, Веллингтон, Новая Зеландия

     Adrian H Macey

  6. Institut d’Etudes Avancées de Nantes, 5, Allée Jacques Berque, 44000, Nantes, France

     Adrian H Macey

  Authors

  1. Michelle Cain

     View author publications

     You также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  2. John Lynch

     Просмотр публикаций автора

     Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

  3. Myles R. Allen

     Просмотр публикаций автора

     Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  4. Jan S. Fuglestvedt

     Просмотр публикаций автора

     Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  5. Дэвид Дж. Фрейм

     Просмотр публикаций автора

     Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  6. Adrian H Macey

     Просмотр публикаций автора

     Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  Contributions

  M.C. и М.Р.А. инициировал работу. Дж.Л. и М.К. разработал работу и подготовил первоначальный проект документа. М.К. провела моделирование при участии M.R.A. и J.L.M.C. рис. 1, 2 и 3. М.Р.А. подготовил дополнительные рисунки 1 и 2. Все авторы внесли свой вклад в разработку научных вопросов, анализ результатов, последующие проекты статьи и редактирование окончательной версии.

  Автор, ответственный за переписку

  Переписка с Мишель Кейн.

  Заявление об этике

  Конкурирующие интересы

  Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

  Дополнительная информация

  Примечание издателя: Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

  Дополнительная информация

  Дополнительная информация

  Права и разрешения

  Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате при условии, что вы указываете соответствующие права на первоначальный автор(ы) и источник, предоставьте ссылку на лицензию Creative Commons и укажите, были ли внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной строке материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, а ваше предполагаемое использование не разрешено законом или превышает разрешенное использование, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

  Перепечатка и разрешения

  Об этой статье

  Дополнительная литература

  • Роль заготовки древесины из устойчиво управляемых лесов в углеродном цикле

    • Эрнст Детлеф Шульце
    • Оливье Буро
    • Риккардо Валентини

    Летопись лесоведения (2022)

  • Рандомизированные национальные стратегии управления земельными ресурсами для достижения нулевых выбросов

    • Колм Даффи
    • Реми Прюдом
    • Дэвид Стайлз

    Устойчивое развитие природы (2022)

  • Определения и последствия климатически нейтральной авиации

    • Николетта Браззола
    • Энтони Патт
    • Ян Воланд

    Природа Изменение климата (2022)

  • Глубокое краткосрочное смягчение краткосрочных климатических факторов в Омане: большие проблемы и перспективы

    • Ясин Чараби

    Науки об окружающей среде и исследования загрязнения (2022)

  • Укажите отдельные вклады долгоживущих и короткоживущих парниковых газов в целевые показатели выбросов.