Три хлопка в ладоши после конференции в Париже

Print PDF

Хлопок первый

В этом сообщении рассматривается возможность массового и быстрого развертывания систем связывания и хранения углерода (англ. CCS), а также возможность реализации технологии негативно-эмиссионного биоэнергетического связывания и хранения углерода (англ. BECCS), фигурирующей в большинстве сценариев МГЭИК, в которых удается избежать опасного глобального потепления. Некоторые наблюдатели сомневаются в возможности развертывания этих технологий в нужных масштабах и в требуемых временных рамках. Это первая из трех частей серии сообщений о вызове удержания глобального потепления на рубеже 2° C.

Сценарии выбросов, которые были использованы для получения концентрации парниковых газов, ведущей к 2° С, значительно различаются, но большинство из них требуют огромного по масштабам развертывания систем связывания и хранения углерода (CCS), а также суммарной отрицательной глобальной эмиссии в конце двадцать первого века. Как правило, единственным методом достижения негативной эмиссии, рассматриваемым в этих сценариях, является биоэнергетическое связывание и хранение углерода (BECCS) плюс изменения в землепользовании, в частности, высадка лесов. [Углерод надо, однако, не столько связывать, сколько захоранивать в виде торфа, углерода подстилки и мортмассы, почвенного гумуса и пр. И леса тут надо не столько сажать, сколько сохранять ненарушенными, вместе с входящими в них болотными комплексами. Прим. публикатора]

Для общего отрицательного итога выбросы CO₂ должны быть меньше отрицательной эмиссии. Кевин Андерсон (2015) (текст в открытом доступе) сообщает, что из 400 сценариев, которые имеют 50% или больше шанс непревышения 2° C, 344 предполагают масштабное применение технологии отрицательной эмиссии. В остальных 56 сценариях выбросы достигают пика в 2010 году, чего, как мы знаем, не произошло.

Fuss и др. (2014) (pdf) показывает, что из 116 сценариев, которые приводят к концентрации 430-480 частей на миллион  CO₂ эквивалента, 101 сценарий требует суммарной отрицательной эмиссии. В большинстве сценариев с суммарной отрицательной эмиссией BECCS обеспечивает к 2100 году 10-30% всей первичной энергии в мире.

Авторы сценариев полагаются на BECCS, поскольку некая форма крупномасштабной технологии отрицательных выбросов должна быть экономически оптимальной, а BECCS сейчас представляется единственным правдоподобным способ достижения этой цели в необходимых масштабах. CCS в качестве технологии смягчения имеет ограничения: в удалении CO₂ на электростанциях она в настоящее время эффективна только на 85-95% (Скотт и др., 2013), она неприменима для нестационарных источников CO₂, таких как суда и самолеты, а также для многих видов сельскохозяйственных выбросов. Чтобы получить хотя бы нулевую суммарную эмиссию (что необходимо для ограничения потепления величиной 2° C), нужны технологии отрицательной эмиссии. Для компенсации чрезмерной эмиссии до 2050 года, во второй половине века требуется суммарная отрицательная эмиссия, для которой развертывание BECCS необходимо в еще больших масштабах.

Крупномасштабное применение BECCS, предусмотренное во многих сценариях, предъявляет огромные требования в области землепользования, с важными последствиями для продовольственной безопасности и биоразнообразия. В Европе использование биоэнергии, которая в настоящее время составляет половину всей возобновляемой энергии в ЕС, уже вызывает серьезные последствия для землепользования на юго-востоке США, как это показано Джоном Аптоном в отличной серии статей под названием Pulp Fiction на сайте Climate Central. Всего один регион мира, получая из биомассы ~ 6% своей первичной энергии, уже вызывает проблемы с землепользованием за его пределами.

Аптон указывает, что использование биомассы в Европе основано на предположении о её углеродной нейтральности. Как показывает доклад Департамента энергетики и изменения климата Великобритании, климатические последствия сжигания древесины в большой степени зависят от её типа. Например, имеет значение, получена ли древесина из естественных лесов, которые могли бы оставаться нетронутыми, или речь идет об отходах деревообработки, либо возможны промежуточные сценарии, лежащие между этими двумя крайними вариантами. Период времени, за который учитывается воздействие, также влияет на итоговую оценку. В общем, это сложный вопрос, но в любом случае эмиссионные последствия сжигания биомассы не равны нулю. В некоторых случаях они могут быть хуже, чем при сжигании угля.

Но оставим на время землепользование и эмиссию от сжигания биомассы и обратимся к вопросу об исполнимости “S” в CCS и BECCS: к хранению CO₂ на глубине 2000 метров.

Следующие графики получены из сценария, описанного в Van Vuuren и др. (2011). Некоторые взяты непосредственно из этого исследования, другие я построил самостоятельно, частично они основаны на сведениях, любезно предоставленных мне автором работы. Я сделал в моих расчетах ряд допущений, и графики и цифры, полученные мной самостоятельно, носят довольно приблизительный характер.

С 2010 по 2100 год суммарная потребляемая энергия удваивается. За тот же период использование биоэнергии увеличивается в пять раз, а после 2020 года резко возрастает использование CCS и BECCS, они составляют примерно половину энергоснабжения. Теперь изменим этот график, чтобы посмотреть только на ископаемые виды топлива (рис. 1).

Использование угля и газа на протяжении столетия увеличивается (со странной впадиной на графике угля в середине века), но использование нефти достигает пика около 2020 года. Вся угольная эмиссия после 2060 связывается и хранится, но лишь около половины газовой эмиссии и почти ничего из оставшейся эмиссии нефти. При сжигании любого вида ископаемого топлива получается CO₂ в количестве между 2,8 и 3,7 от массы топлива. Можно оценить массу CO₂, подлежащего захоронению и сопоставить ее с массой исходных видов топлива, см. рис. 2 (масса биотоплива исключена).

Этот график показывает огромную массу CO₂ из ископаемого- и био- топлива, которую при этом сценарии придется ежегодно размещать в местах захоронения к концу века: примерно четыре массы ископаемого топлива, добытого в 2000 году. Четырнадцать работающих в настоящее время хранилищ CCS поглощают в среднем по 2 млн. тонн  CO₂ в год, таким образом, к 2090 году потребуется 20000 таких хранилищ. (Кстати сказать, только три из этих четырнадцати действующих проектов созданы не ради повышения отдачи на нефтяных месторождениях). Это будет означать, что между 2030 и 2080 годами нужно будет вводить в строй примерно по одному двухмиллионнотонному хранилищу в день. Будущие CCS хранилища, скорее всего, будет гораздо крупнее нынешних демопроектов, но даже при средней мощность 10 млн. тонн в сутки необходимо строительство одного такого объекта каждые пять дней в течение пятидесяти лет.

Если предположить, что цена CCS составит 50$ за тонну, к концу века это повлечет за собой расходы $2 трлн. в год, что больше текущих глобальных военных расходов.

Оценка массы дает впечатление о том, сколько CO₂ должно обрабатываться на поверхности, но не слишком много говорят нам об объемах, которые должны быть захоронены в недрах Земли. Если хранить  CO₂ при типичных температуре и давлении, он будет в форме сверхкритической жидкости с плотностью примерно 0,6 г/см³. Природный газ в резервуаре на глубине 2000 м будет сжат примерно в 180 раз. Величина зависит от конкретной температуры и давления, а также от химического состава газа, так что это просто приблизительная цифра для иллюстративных целей (рис. 3).

Следовательно, в рамках этого сценария к концу века каждый год должны подвергаться захоронению 50 миллиардов кубических метров CO₂ из ископаемого топлива плюс 15 млрд. кубометров из биотоплива. Для сравнения, это примерно три объема ископаемого топлива, извлеченного из недр в 2010 году. Другими словами, это эквивалентно закачке объема озера Эри под землю каждые 7 — 8 лет. Захоронение CO₂ превысит естественное поглощение его океаном где-то в середине века.

Закачка таких объемов жидкости в недра будет иметь последствия. Есть очень немного подземных пустот, ждущих, когда же их заполнят, а существующие жидкости (в основном соляные растворы) будут вытеснены со своих мест. Так или иначе, они найдут путь на поверхность. Многие потенциальные риски, связанные с захоронением CO₂, уже известны, и, хотя некоторых из них можно избежать путем тщательного выбора места, мониторинга и инженерных решений, в масштабах, необходимых в большинстве сценариев 2°C, неизбежно придется выбирать для CCS далеко не самые подходящие места.

Вацлав Змил делает аналогичные замечания о массах и объемах, связанных с масштабным CCS. В этом видео он излагает трудности применения масштабной практики CCS на протяжении хотя бы нескольких десятилетий.

Недавно, компания Shell начала проект CCS в Альберте, названный Quest. Она планирует извлекать 1 млн. тонн CO₂ в год из выхлопных газов установки для переработки нефти, а затем закачивать CO₂ в базисный слой кембрийского песчаника. Это перспективный проект, хотя стоит заметить, что эмиссия нефтегазовой промышленности Альберты в 2013 году составила 73 миллиона тонн CO₂-эквивалента, то есть необходимо примерно 70 таких предприятий, чтобы сделать нефтепереработку углеродно-нейтральной. Проект получает щедрые государственные субсидии, ориентировочная стоимость составит $ 72 за тонну. Будем надеяться на успех, и что подобные проекты могут быть повторены безопасным образом и притом дешевле.

Великая несообразность CCS

Уже сейчас в густо населенных частях мира не так просто найти достаточно места, чтобы избавиться от бытовых отходов. А ведь масса CO₂, который мы выбрасываем, в сорок раз больше. Даже если мы найдем на это средства, и широкая общественность признает необходимость CCS, найти безопасные места захоронения и заручиться поддержкой местных сообществ окажется монументальной задачей. Вероятно, будет такое ​​же сопротивления, какое мы видим сейчас в отношении технологии гидроразрыва нефтеносного пласта или утилизации ядерных отходов, только в большем масштабе. Сытая по горло подобными сюжетами и подозрительная общественность, вероятно, не так уж легко примет успокоительные рассуждения экспертов о безопасности CCS. Ждите новый акроним: NUMBY (англ. не под моим задним двором). (Кстати, если уж зашла об этом речь, прессованный мусор имеет примерно ту же плотность, что и сверхкритический CO₂, поэтому соотношение масс сорок к одному применимо и к объемам тоже).

Правительства предприняли некие символические усилия для поддержки пилотных проектов CCS, тем не менее, многие инициативы провалились. Бизнес на ископаемом топливе от расширения практики CCS выигрывает вдвойне: это дает дополнительную жизнь их месторождениям, и, поскольку они имеют опыт обращения с жидкостью в недрах, они и получат большую часть инвестиций, необходимых для утилизации CO₂. Тем не менее, усилия частного бизнеса являются в лучшем случае половинчатыми, и в основном ограничивается проектами повышения нефтеотдачи. Есть привкус абсурда в том, что процессы, которые призваны избавить нас от CO₂, на деле только помогают получать больше ископаемого топлива.

Из сказанного выше не следует вывод, будто бы CCS или технология BECCS не будут играть никакой роли, просто уповать на них как на средство избавиться от десятков миллиардов кубометров CO₂ во второй половине века представляется не слишком-то благоразумным. Путь к 2 градусам не сводится к применению CCS в непомерных масштабах, и мы, безусловно, должны всеми силами продвигать сокращение спроса на энергию и развивать солнечную, ветровую и ядерную энергетику, если мы хотим избежать опасного изменения климата.

Даже если сценарий из van Vuuren и др. реализуется так, как представляли себе его авторы, сюжет не завершится в 2100 году. Пока мы не заменим наши источники энергии подлинно устойчивыми, мы обречены крутиться в беличьем колесе выкапывания углерода и запихивания его обратно. Этот порочный круг неизбежно будет прерван: либо когда сжигать больше будет нечего, либо когда CO₂ станет некуда девать. Так что в долгосрочной перспективе это никакое не решение, а всего лишь его отсрочка.

Есть гигантский разрыв между тем, что мы должны делать по мнению авторов прогнозов и тем, что мы действительно делаем. Нельзя решить проблему, не признав для начала, насколько огромным вызовом она является.

Ссылки:

Anderson, K. (2015). Duality in climate science. Nature Geoscience. (open access text)

Fuss, S., Canadell, J. G., Peters, G. P., Tavoni, M., Andrew, R. M., Ciais, P., … & Yamagata, Y. (2014). Betting on negative emissions. Nature Climate Change, 4(10), 850-853. pdf

Scott, V., Gilfillan, S., Markusson, N., Chalmers, H., & Haszeldine, R. S. (2013). Last chance for carbon capture and storage. Nature Climate Change, 3(2), 105-111.

Van Vuuren, D. P., Stehfest, E., den Elzen, M. G., Kram, T., van Vliet, J., Deetman, S., … & van Ruijven, B. (2011). RCP2. 6: exploring the possibility to keep global mean temperature increase below 2 C. Climatic Change, 109(1-2), 95-116. pdf

Хлопок второй

В первой части этой серии из трех сообщений рассматриваются ошеломляющие масштабы и сжатые сроки развертывания биоэнергетического связывания и хранения углерода, на которое полагаются столь многие сценарии потепления не выше 2°С. В этой второй части вашему вниманию будут предложены аргументы профессора Кевина Андерсона, который доказывает, что климатические эксперты не в состоянии признать практическую невозможность избежать опасного изменения климата в ситуации сохранения политического и экономического статус-кво, и склонны ждать чудесного спасения от непроверенных технологий отрицательной эмиссии.

Попросту говоря, весь набор из 400 сценариев IPCC с 50% или лучшими шансами для 2° С основан либо на способности изменять прошлое по своему желанию, либо на успешной и масштабной отрицательной эмиссии. Приличная часть из них не брезгует ни тем, ни другим. (Кевин Андерсон)

Кевин Андерсон только что написал провокационную статью под названием «Двойственность в науке о климате», она опубликована в Nature Geoscience (текст в открытом доступе). Его высказывания диссонируют с господствующим тоном заявлений в преддверии парижской климатической конференции в декабре 2015 года (например, потепление менее чем 2° C «экономически целесообразно» и «экономически эффективно», «глобальный экономический рост не будет сильно затронут» и т.п.), он полагает, что в действительности достижение цели 2°C не может быть согласовано с продолжением экономического роста в богатых странах плюс быстрое развитие бедных стран. Он приходит к выводу, что «углеродные бюджеты для 2° С диктуют необходимость немедленных и глубоких изменений в потреблении и производстве энергии».

Его довод состоит в следующем: модели комплексной оценки, которые пытаются объединить физику, экономику и политику, основаны на весьма оптимистических предпосылках, а именно:

1. Нереально раннее достижение пика глобальной эмиссии;

2. Масштабное применение технологий отрицательной эмиссии.

Он отмечает, что из 400 сценариев, которые имеют 50% или лучшие шансы для цели 2°С, 344 полагаются на масштабную негативную эмиссию, а в 56 случаях они предполагают глобальной пик выбросов около 2010 года, что противоречит общеизвестным фактам.

Проблемы масштабируемости и сроков для связывания и хранения углерода и отрицательной эмиссии освещены в предыдущей статье.

Углеродный бюджет для ископаемого топлива даже меньше, чем мы считаем

Пятый оценочный доклад IPCC сообщает нам, что если мы хотим иметь шанс не хуже 66% избежать превышения 2°С, суммарная эмиссия между 2011 и 2100 годами должна быть ниже 1000 Гт CO₂. Даже если мы фиксируем эмиссию на текущем уровне ~35 Гт  CO₂ (чего мы пока и не собираемся делать), мы используем эту квоту меньше чем за 30 лет. После чего, если мы хотим достичь цели, нам придется прекратить всякую экономическую деятельность (что вряд ли произойдет).

Но реальная цель в отношении эмиссии на самом деле меньше, чем 1000 Гт CO₂:

1. Между 2011 и 2014 годами мы уже использовали ~140 Гт СО2, сократив имеющийся бюджет до ~860 Гт.

2. Андерсон использует одну из самых оптимистических оценок эмиссии от землепользования — 60 Гт CO₂, что уменьшает бюджет до 800 Гт.

3. Индустриализация развивающихся стран и переход к низкоуглеродной инфраструктуре в богатых странах ведут к росту технологической эмиссии от производства цемента. Даже при оптимистических предположениях о новых низкоэмиссионных технологиях, до конца века получится около 150 Гт CO₂.

Таким образом, бюджет для эмиссии от сжигания ископаемого топлива уменьшается до 650 Гт CO2, примерно до двух третей часто упоминаемых 1000 Гт.

Попутно заметим, что статья Андерсона в Nature Geoscience не упоминает о некоторых обратных связях углеродного цикла, которые не учитываются в моделях и могут урезать бюджет еще больше. Речь идет о таянии вечной мерзлоты, ограничениях на рост растений из-за нехватки питательных веществ и гибели тропических лесов. В научной литературе пока нет общей оценки воздействия этих эффектов, по моим личным (весьма грубым) подсчетам таяние мерзлоты и гибель лесов в тропиках могут означать ~200 Гт  CO₂ до конца века при нижних граничных оценках траектории потепления. Таким образом, вместо бюджета 1000 Гт  CO₂ , для эмиссии от ископаемого топлива мы могли бы иметь всего ~450 Гт.

В частной беседе Андерсон отметил, что IPCC демонстрирует «двойной оптимистический уклон», исключая в моделях некоторые обратные связи углеродного цикла (потому что они в настоящее время считаются слишком неопределенными и спорными), и в то же время включая в них спорные и непроверенные технологии смягчения последствий.

Даже оставив неучтенными эти обратные связи, цель 650 Гт, по мнению Андерсона, означает ежегодное сокращение эмиссии на 10%. Если взять рост ВВП 3%, получается ежегодное сокращение углеродной интенсивности единицы ВВП 13% .

За последние 35 лет темпы снижения углеродной интенсивности составляли ~1% в год. Совершенно очевидно, чтобы добраться до устойчивых 13% в течение следующих 35 лет потребуется нечто большее, чем безболезненные постепенные изменения плюс дополнительный толчок в виде скромной добавочной цены на углерод. В своих лекциях (см. ссылки внизу) Андерсон отмечает, что экономисты обычно считают пределом возможного ежегодные снижения выбросов на 4%.

На графике показано, как обещанные сокращения эмиссии трех крупнейших эмитентов соотносятся с тем, что должно быть сделано.

В середине 2030-х годов США, ЕС и Китай, всего около 2 млрд. человек, намерены достигнуть рубежа, после которого они будут использовать всю квоту эмиссии, которую мир может себе позволить, оставаясь на траектории к 2°C. Серая верхняя зона на графике представляет то, что остается на долю остальных 5 миллиардов людей. Эта группа включает как страны с большой эмиссией на душу населения (например, Канаду, Австралию и Россию), так и бедные, но быстро развивающиеся страны Азии и Африки с их огромным населением. Эти различия не учитываются.

 Диссонанс

Тезис Андерсона, в общем, состоит в том, что большинство из нас, включая ученых, политиков и простых граждан, страдают от когнитивного диссонанса. Мы признаем математику углеродных бюджетов для 2°C, но не в состоянии взглянуть в глаза революционным выводам в отношении того, что же мы должны сделать для достижения этой цели. Попросту говоря, весь образ жизни для большинства из нас в богатых странах, и для все большего числа богатых людей в бедных странах должен измениться коренным образом, начиная прямо сейчас.
В конце статьи он обращается к своим коллегам — ученым:

Наглядные и количественно определенные эмиссионные бюджеты задают прочный базис, на котором политики и гражданское общество могут строить подлинно низкоуглеродные общества. Но роль ученых остается ключевой. Обязанность нашего сообщества доводить наши результаты ясно и откровенно до тех, кто отвечает за достижение целей в области климата, установленных гражданским обществом; обращать внимание на несоответствия, недоразумения и преднамеренное злоупотребление результатами научных исследований. 
 
Не наше дело служить политической целесообразности или угождать спонсорам. Нравятся наши выводы или нет — не имеет значения. Если мы прибегаем к Deus Ex Machina (например, к надуманной отрицательной эмиссии или к изменению прошлого) ради соответствия наших выводов интересам нынешней политической и экономической гегемонии — мы делаем обществу плохую услугу, последствия которой будут необратимы.

Я признаюсь, был озадачен фразой об «угождении спонсорам». С одной стороны, это, пожалуй, слишком близко к мифу, что «ученые — это конформисты, им бы только гранты осваивать» с блеском развенчанному Ричардом Алленом. С другой стороны, многие из тех, кто выступает в роли экспертов, занимают штатные должности и находятся за пределами того этапа в карьере, когда нужно постоянно радовать тех, кто платит тебе деньги. 

В частной беседе Андерсон отметил, что все три самые крупные организации в Великобритании, предоставляющие гранты (NERC, EPSRC, ERSC), открыто говорят об обязанности исследований вносить свой вклад в достижение правительственной цели ускорения экономического роста. Например, EPSRC, (Совет по исследованиям в области инженерных и физических наук), выражает намерение добиваться, чтобы университеты «становились центрами инноваций и предпринимательства, генерирующими коммерческий успех для экономического роста». Совершенно ясно, что финансирование научно-исследовательских проектов, которые могли бы дискредитировать эту цель или бросить ей вызов, означало бы в политическом смысле дуть против ветра.

Итак, если принять всерьез аргументы Андерсона, то возникает вопрос, почему же так мало экспертов бьют тревогу вместе с ним?

1. Возможно, многие из них действительно с ним не согласны. Но если это так, возникает следующий вопрос, почему они просто игнорируют, а не оспаривают то, что говорит Андерсон. Мое впечатление таково, что его аргументы вызывают дискомфорт, но опровергнуть их никто не берется.

2. Возможно, авторы сценариев настолько погрузились в подробности, что уже принимают карту территории за саму территорию.

3. Возможно, дело в общем с политиками желании достичь, наконец, соглашения, не столь важно какого. Хотя бы некоторый прогресс в смягчении потепления, даже если он явно недостаточен для достижения цели 2 °C, все же лучше, чем ничего. Сегодняшние сокращения эмиссии снизят накопленное бремя, передаваемое в будущее.

4. Или, может быть, как отмечает Андерсон, все дело в политическом оппортунизме? В глобальной «политической и экономической гегемонии», когда основанная на росте экономика берется как непреложный факт, а политический статус-кво понимается как закон природы, а не как препятствие, которое нужно преодолеть.

Для американских политиков и ученых особенно важным элементом в этом оппортунизме являются слоны в посудной лавке политики США. Вот что сказал об этом Джонатан Хайт:

Полный отказ Республиканской партии принимать какие бы то ни было ограничения на выбросы парниковых газов является той негласной силой, которая задает формат переговоров в Париже. Результат не может быть представлен ​​в виде официального договора, так как договоры требуют одобрения Сената, а утверждение в Сенате требует участия республиканцев. Вместо этого, соглашение будет иметь форму принятых под дипломатическим давлением юридически не обязывающих обещаний, которые ООН называет предварительным определением национальных вкладов (англ. INDS). Все должны ходить на цыпочках вокруг психопатов из второй по величине политической партии второго по величине эмитента парниковых газов в надежде спасти мир за их спиной.

Подтверждение со стороны видных ученых и политиков, что для достижения цели 2° C требуется глобально скоординированная и революционная перестройка мировой экономики, несомненно, только усилит психоз в Республиканской партии. Эта партия уже контролирует обе палаты Конгресса, большинство законодательных собраний штатов, и, по некоторым данным, имеет шансы почти 50/50 захватить в 2016 году президентство. Если на парижских переговорах и будет достигнут прогресс, далеко не очевидно, что США будет следовать своим обязательствам.

Поднять глаза и вступить в борьбу

Я попросил у Кевина Андерсона какую-нибудь цитату о том, что делать для решения климатического кризиса. Он ответил:

У нас есть все технологии и политические инструменты, необходимые для немедленного начала программы глубокой декарбонизации.
Для 2°C требуется двухфазный план. Во-первых, это быстрые и радикальные сокращения потребления энергии той небольшой частью населения планеты, которая ответственна за львиную долю энергопотребления и эмиссии (Chancel and Piketty). Во-вторых (и одновременно), необходимо начать программу в духе плана Маршалла по созданию сверхнизкоуглеродной энергетики плюс много более высокие уровни электрификации. Детали различных национальных подходов будут находиться под влиянием многих факторов: возобновляемых ресурсов, существующей инфраструктуры, плотности населения, экономической структуры, а также более широкого культурного и политического контекста.

Как бы ни могли показаться трудно вообразимыми столь радикальные усилия по смягчению, отказ от них может повлечь за собой задачу обеспечить функционирование цивилизации при 4 °С или выше, что еще труднее себе представить. Причина, из-за которой действие кажется столь трудным, состоит в том, что мы слишком долго откладывали дело в долгий ящик. Создание невозможного будущего — вот это предстоящий нам вызов, но мы не преуспеем в этом, если не будем прямо смотреть на факты, как бы неприятны они не были.

Ссылки:

Anderson, K. (2015). Duality in climate science. Nature Geoscience. (open access text)

Peters, G. P., Andrew, R. M., Solomon, S., & Friedlingstein, P. (2015). Measuring a fair and ambitious climate agreement using cumulative emissions. Environmental Research Letters, 10(10), 105004. Open access

Хлопок третий

В первой части этой серии сообщений рассматриваются последствия упований на CCS и BECCS как на средства достижения 2⁰C. Во второй части детально рассмотрены аргументы Кевина Андерсона, доказывающего, что сценарии IPCC c целью  2⁰C искажены в пользу сомнительных технологий отрицательной эмиссии, и что они, следовательно, преуменьшают революционные изменения в энергетических системах и экономике, которые мы должны совершить в ближайшее время. В этой последней части, будут рассмотрены проблемы честного распределения будущей эмиссии из оставшегося углеродного бюджета, а также мобилизации средств, необходимых для адаптации к изменению климата, с учетом очень неравного прошлого и настоящего.

До сих пор экономический рост был движим и поддерживался в основном за счет ископаемого топлива. Европа и Северная Америка рано приступили к индустриализации, и с 1800 по 1945 год этот рост был основан главным образом на использовании угля. После Второй мировой войны был период быстрого (~ 4% в год) экономического роста в Европе, Северной Америки и Японии, продолжительностью около тридцати лет, французы называют его Les Trente Glorieuses — славное тридцатилетие. Экономическая экспансия сопровождалась огромным ростом потребления нефти, угля и природного газа. Затем в странах с развитой экономикой последовал тридцатилетний период медленного роста (~ 2%), с колебаниями потребления, вызванными пертурбациями цен на нефть и распадом Советского Союза. В этот период потребление нефти и угля продолжает расти, но не так устойчиво, как раньше. После этого, в конце ХХ века, стартует экономический рост в Китае, с огромным увеличением потребления угля.

Если мы хотим добиться стабильного климата, мы должны обратить этот рост эмиссии вспять, причем за более короткий период времени, одновременно поддерживая экономики развитых стран и, самое главное, оставляя возможность экономического роста для большинства человечества, для людей, которые еще не испытали преимуществ жизни среднего класса развитых стран.

Из графика можно видеть, что ЕС (и его предшественники), Северная Америка и Советский блок / Россия доминировали до ~1970 года, после чего они начали стабилизироваться. После этого другие регионы мира увеличили потребление ископаемого топлива. Около 2000 года начинается взлет эмиссии Китая, связанный с быстрым ростом его экономики.

Для климата имеет значение накопленная, а не текущая эмиссия. Ниже приведен график, показывающий, как менялся вклад регионов мира в суммарную накопленную эмиссию.

В 2015 году ЕС, Северная Америка и страны бывшего Советского Союза по-прежнему ответственны за 60% совокупных выбросов. Иными словами, даже сегодня народы в Северном полушарии, состоящие из людей в основном европейского происхождения, ответственны за более чем половину проблемы глобального потепления, но их относительная доля быстро падает, по мере того, как остальная часть мира догоняет их.

Как выглядит текущая эмиссия в расчёте на человека в год?

Таблица слева показывает эмиссию на душу населения как она обычно рассчитывается, а правая отражает эмиссию с поправкой на выбросы  CO₂ для производства импортированных товаров.

Даже если западные европейцы, американцы и бывший советский блок как регионы эмитируют меньше остального мира, при расчете на душу населения эти регионы по-прежнему выбрасывают больше CO₂, чем их справедливая доля. Это особенно верно для североамериканцев, которые превосходят среднемировой показатель более чем втрое. Если учесть тот факт, что Северная Америка и Европа часть своего потребления обеспечивает за счет производств в Азии и Латинской Америке, дисбаланс становится еще более очевидным, это иллюстрирует таблица справа. Китай, если учесть его экспорт, имеет средние показатели эмиссии на душу населения.

[важный момент, неучитываемый в публикации: значительная часть производств «третьего мира», выбрасывающих CO₂ и иные загрязнители, принадлежит ТНК, т.ч. выгодополучателями здесь также оказываются жители «первого мира»]

Учитывая прошлое и текущую эмиссию, а также необходимость резкого сокращения выбросов в течение следующих нескольких десятилетий, как мы могли бы справедливо разделить бремя такого сокращения?

Инерция и справедливость

В недавней работе Peters и др. 2015 рассматривается вопрос, как быстро США, ЕС и Китаю придется сократить свои выбросы для достижения 2С. При этом используется подход, впервые примененный в работе Raupach и др. 2014, согласно которому «пирог» можно разделить двумя способами:

а) «Инерция» — раздел пропорционально скорости, с которой страны «поедают» этот пирог.
б) «Справедливость» — равная доля для каждого, основываясь на будущей численности населения, когда нас будет 9 миллиардов человек.

Эти два разделения, плюс среднее между ними, выглядят следующим образом.

Доля Северной Америки на базе «инерции» составляет 19% от оставшегося бюджета, в то время как при «справедливости» она падает до 5%. С другой стороны, доля Индии при этом увеличивается с 7% до 25%. Предоставление некоторой степени справедливости дает развивающимся странам больше пространства для роста за счет увеличения выбросов, в то же время это означает более жесткие ограничения для развитых стран.

Здесь представлено, как Peters и др. (2015) моделируют пути смягчения для «большой тройки» при ограничениях сценариев «инерция» и «справедливость».

Даже при условии признания принципа «инерции», США должны ускорить свои сокращения эмиссии. Что-либо похожее на «справедливость» потребует малореальной декарбонизации их экономики за 20 лет. ЕС может продолжать следовать сложившейся траектории, но, судя по его собственным обещаниям, к 2030 году она значительно превысит даже путь «инерции». Китай должен немедленно достичь пика выбросов и снижать эмиссию гораздо быстрее, чем он обещает.

Давайте посмотрим, как обещания «большой тройки» выглядят на фоне глобальных траекторий, рассчитанных для 66% шансов пребывания ниже 2С и 3C.

Даже беглый взгляд на графики ясно показывает, что парижские обещания «большой тройки» не оставляют места для будущих выбросов всех остальных стран при цели 2⁰C. Если мы хотим дать миру шанс остаться на уровне до 2⁰C, мы должны действовать гораздо лучше, чем мы до сих пор обещали. Чтобы сделать это хотя бы с некоторым подобием справедливости по отношению к развивающимся странам, от народов богатых стран и стран со средним уровнем дохода потребуется еще больше.

Во что складываются все парижские обещания, и что еще нужно сделать, чтобы добраться до цели 2⁰C, показывается здесь.

Я кратко обрисовал шаги, необходимые чтобы пройти путь из Парижа к двум градусам в моем посте The chance of staying below two degrees: INDCs and the Seven Ifs. Я также сделал набросок оценки вероятности добраться из Парижа до двух градусов.

С точки зрения некоторых развивающихся стран, даже сценарий «справедливость» на самом деле несправедлив, поскольку речь в нем идет только о разделе остающейся части «пирога». Тот факт, что «жирные коты» (экономики развитых стран) уже съели большую часть, игнорируется. Насколько этот факт влияет на раздел пирога зависит от того, с какого момента вы считаете.

Вообще говоря, экономисты полагают, что уровень смягчения 4% в год представляет собой максимальную скорость, с которой страна может декарбонизоваться без серьезного вреда для экономики. Поэтому, если брать точку отсчета раньше 2013 года, это возлагает на богатые страны бремя, которого они не смогут понести.

Если мы действительно должны достичь цели двух градусов, мы не можем действовать, задавая цели в отношении эмиссии на основе полной справедливости. Потребуется компенсация и помощь от богатых стран. Решение, насколько эта сумма будет велика, и кто будет платить, вероятно, будет в самом центре внимания парижских переговоров и за их пределами. Экономист Джеффри Сакс отмечает, что мир пока не реагирует достаточно быстро на финансовом фронте.

Пока что я рассматривал только распределение богатства и эмиссии между странами. Если взглянуть на распределение богатства внутри отдельных стран, картина становится более сложной.

Богатые прячутся за бедных.

В 1997 году, при подписании Киотского протокола, развитые страны взяли на себя большее бремя смягчения, чем развивающиеся. В то время отличить богатых от бедных было относительно нетрудным делом. С подъемом Китая ситуация поменялась: значительная часть человечества живет в стране со средним уровнем доходов и с эмиссией, характерной для богатых стран.

Кроме того, возросло неравенство внутри стран, поскольку экономический эффект быстрого развития еще не распространился на все уголки Китая, а в богатых странах плутократический класс продолжает обогащаться, в то время как средние и низшие классы заняты борьбой за существование. Во время Великой рецессии 2008-2009 годов состояния самых богатых в развитых странах, как правило, быстро оправились от удара, в то время как средний класс был затронут сильнее, их зарплаты и благосостояние не растут.

Как показывает график из Chancel and Piketty, неравенство между странами в настоящее время снизилось, что компенсируется растущим неравенством внутри отдельных стран.

Разделение на богатых и бедных больше нельзя свести к записыванию богатых стран в одну графу и бедных стран в другую.

На графике ниже (также из Chancel and Piketty) показано, как эмиссия распределяется между слоями населения: богатыми 10%, средними 40% и 50% бедных. (Если вам интересно, чтобы попасть в мировые верхние 10% в Северной Америке требуется индивидуальный годовой доход около $ 16000). Если вы одинокий профессионал в богатой стране с доходом $ 80000 или больше, вы, скорее всего, входите в верхний один процент по глобальным выбросам. Смотрите правую колонку в таблице 10. Средние выбросы североамериканских членов глобального «клуба 10% » — 32 тонны углерода на человека в год, для 1% этот показатель составляет 86 тонн.

Верхние 10% отвечают за почти половину мировой эмиссии, хотя большинство людей в богатых странах вовсе не обязательно сочтет всех их преуспевающими. Наибольшая часть этих людей живет в Северной Америке, но есть значительные популяции в Европе и Китае, а приблизительно треть из них рассеяна по остальным странам мира.

Средние 40%, люди со среднемировой эмиссией на человека в год, преобладают в Китае, но есть существенное представительство этой группы во всех регионах, в том числе в ЕС и в Северной Америке. Несмотря на то, что эта группа по богатству стоит выше среднемировых значений, она включает в себя самых бедных людей в развитых странах. Разумеется, все они стремятся влиться в верхние 10%. Да поможет нам Бог, если они добьются этого путем сжигания такого же количества ископаемого топлива, как и верхние 10% в настоящее время.

Беднейшая половина мира, в которой преобладают азиаты и африканцы, дает эмиссию на человека в год много меньше средней. Само собой, все они хотят быть членами мирового среднего класса, не более того. (Кстати, «Южная Африка» на диаграммах на самом деле означает «Африка к югу от Сахары»).

Оксфам иллюстрирует это же крайне неравномерное распределение эмиссии своим графиком в виде вазочки.

Оценки того, сколько именно денег нужно передать от богатых к бедным на адаптацию к изменению климата и развитие экологически чистых источников энергии, сильно разнятся. На переговорах UNFCCC речь идет о сумме порядка $ 100 млрд. в год к 2020 году. Chancel and Piketty предпочитают сумму € 150 млрд. ($ 163 млрд.), но они оговариваются, что по разным оценкам это может быть от $ 65 до $ 325 млрд. (Для сравнения, план Маршалла, который помог восстановить Европу после Второй мировой войны, стоил около $ 32 млрд. в год в течение четырех лет в сегодняшних долларах). Вопрос: где взять деньги? Если уж говорить о справедливой системе, источником средств должны быть не просто богатые страны, а люди с высокой эмиссией, где бы они ни жили.

Chancel and Piketty рассматривают четыре различных стратегии для углеродного налога и высказывают предпочтение прогрессивной, при который источником денег являются верхние 10%. В результате североамериканцы финансировали бы 46% фонда адаптации, ЕС 16% и Китай 12%, остальной мир добавил бы оставшиеся 26%. Они признают, однако, что создание такой системы будет крайне сложным делом, как с административной, так и с политической точек зрения.

Поэтому они предлагают более простой вариант.

 Просто, но полетит ли?

Вместо упомянутого выше налога, Chancel and Picketty предлагают ввести плату за полет для авиапассажиров. На уровне в среднем $ 57 за билет, это даст $ 163 млрд. в год. Грубо говоря, количество полетов у человека принимается за приблизительную характеристику его эмиссии. Один процент людей летает намного больше всех прочих, по делам и для развлечения. 90% вряд ли вообще летали куда-либо в течение всей жизни. Этот сбор должен намного превышать просто плату за выбросы углерода в ходе полета. Найдется немного случаев, когда авиаперелет можно признать базовой человеческой потребностью. В настоящее время авиационное топливо, как правило, не облагается налогом, так что добавление пошлины на билет исправит эту регрессивную аномалию.

Система со сбором на авиабилеты была бы не столь прогрессивной, как углеродный налог, зато она гораздо легче администрируется. Скорее всего, она будет очень непопулярной среди избирателей в богатых странах, и, само собой, ее возненавидят авиакомпании. Возможно, она получит вето от США, как это произошло с более ранней попыткой Европы ввести углеродный налог для авиакомпаний.

Похоже, чтобы собрать $ 100 млрд. богатые страны должны будут брать деньги из своих общих доходов, как некоторые из них уже обещали в Париже. Как и в других подобных случаях, от этих обещаний международной помощи нетрудно будет отказаться в пользу внутренних приоритетов. Кроме того, есть искушение рассматривать эти трансферы в рамках существующих бюджетов международной помощи, мало что к ним добавляя на решение климатической проблемы.

Тающие возможности надлежащей политики

Подводя итоги:

1. Сокращение эмиссии углерода в целях обеспечения 66% шансов удержать потепление ниже 2 градусов Цельсия будет большой проблемой, даже если все страны согласятся сокращать свои текущие выбросы с равной скоростью.

2. Несмотря на это, богатым все же придется проводить декарбонизацию гораздо быстрее, чем бедным.

Отчасти просто из принципа справедливости.
Отчасти потому, что бедные 50%, которые сейчас имеют очень небольшую эмиссию, с неизбежностью увеличат ее, и необходимо выделить известную долю бюджета для этого.

3. Распределение будущей эмиссии на основе равных долей на человека независимо от страны приведет к непосильной нагрузке на экономики развитых стран и Китая. Полная справедливость невозможна.

4. Обещанные сокращения эмиссии трех крупнейших эмитентов, Китая, США, и ЕС, в своем нынешнем виде не оставляют после 2030 года никакого места для эмиссии других стран, если иметь в виду бюджет для 2С.

5. Если брать в расчет историческую эмиссию, нет никакого способа, которым Северная Америка и Европа могли бы выполнить свои обязательства по сокращению выбросов на основе принципа справедливости. Они уже использовали больше, чем их справедливая доля.

6. Со времен подписания Киотского протокола в 1997 году ситуация изменилась, распределение людей по их ответственности за эмиссию больше не совпадает с госграницами. Существенная часть людей с высоким уровнем эмиссии сейчас живет в Китае.

7. Текущая эмиссия в мире делится примерно по правилу 10:50. 10% людей отвечают за 50% выбросов, а 50% ответственны за 10%.

8. Если вы читаете эти строки, вы почти наверняка входите в 10%, и вполне возможно, что и в 1%.

9. Помощь беднейшим 50% людей в мире, чтобы они могли приспособиться к изменяющемуся климату и в состоянии были перейти к низкоуглеродным источникам энергии, потребует $ 100 млрд. в год или больше. Взять эти деньги с верхних 10% будет нелегким делом.

Если бы мир начал действовать совместно 20 лет назад, он мог бы применять политику в области климата, которая была бы эффективной, исполнимой и справедливой. Из этих трех характеристик хорошей политики в настоящее время нам, в лучшем случае, одновременно доступны лишь две.

Ссылки:

Chancel, Lucas and Piketty, Thomas (2015) Trends in the global inequality of carbon emissions (1998-2013) & prospects for an equitable adaptation fund. Paris School of Economics. PDF

Peters, G. P., Andrew, R. M., Solomon, S., & Friedlingstein, P. (2015). Measuring a fair and ambitious climate agreement using cumulative emissions. Environmental Research Letters, 10(10), 105004. PDF

Raupach, M. R., Davis, S. J., Peters, G. P., Andrew, R. M., Canadell, J. G., Ciais, P., … & Le Quere, C. (2014). Sharing a quota on cumulative carbon emissions. Nature Climate Change, 4(10), 873-879.

Thanks to George Morrison, Howard Lee and David Kirtley for their helpful comments.

Опубликовано в блоге SkS в 2015 году, автор Andy Skuc

Источник matros_