Смягчение последствий изменения климата

Эта статья посвящена ограничению изменения климата путем сокращения выбросов парниковых газов или удаления парниковых газов из атмосферы. Дополнительные климатические технологии, такие как управление солнечной радиацией, см. в разделе « Солнечная геоинженерия» . О действиях, направленных на политику и общество, см. «Климатическое движение» .

Различные аспекты смягчения последствий изменения климата: возобновляемые источники энергии ( солнечная и ветровая энергия ) в Англии , электрифицированный общественный транспорт во Франции , проект восстановления лесов на Гаити для удаления углекислого газа из атмосферы и пример растительной еды.

Смягчение последствий изменения климата (или декарбонизация ) – это действия по ограничению выбросов парниковых газов в атмосферу, вызывающих изменение климата . Действия по смягчению последствий изменения климата включают сохранение энергии и замену ископаемого топлива чистыми источниками энергии . Вторичные стратегии смягчения последствий включают изменения в землепользовании и удаление углекислого газа (CO ₂ ) из атмосферы. Текущая политика смягчения последствий изменения климата недостаточна, поскольку она все равно приведет к глобальному потеплению примерно на 2,7 °C к 2100 году. значительно превышает Парижское соглашение 2015 года . цель ограничить глобальное потепление ниже 2 °C.

Солнечная энергия и энергия ветра могут заменить ископаемое топливо с наименьшими затратами по сравнению с другими вариантами возобновляемой энергии . Доступность солнечного света и ветра варьируется и может потребовать модернизации электросетей , например, использования передачи электроэнергии на большие расстояния для группировки ряда источников энергии. Накопление энергии также можно использовать для выравнивания выходной мощности, а управление спросом может ограничить энергопотребление при низком уровне выработки электроэнергии. Чисто вырабатываемая электроэнергия обычно может заменить ископаемое топливо для обеспечения транспорта, отопления зданий и запуска промышленных процессов. Некоторые процессы труднее декарбонизировать, например, авиаперелеты и производство цемента . Улавливание и хранение углерода (CCS) может быть вариантом сокращения чистых выбросов в этих обстоятельствах, хотя электростанции, работающие на ископаемом топливе с технологией CCS, в настоящее время являются дорогостоящей стратегией смягчения последствий изменения климата.

Изменения в землепользовании человека, такие как сельское хозяйство и вырубка лесов, вызывают около 1/4 изменения климата. Эти изменения влияют на то, сколько CO ₂ поглощается растениями и сколько органических веществ разлагается или сгорает с выделением CO ₂ . Эти изменения являются частью быстрого углеродного цикла , тогда как ископаемое топливо выделяет CO ₂ , который был захоронен под землей в рамках медленного углеродного цикла. Метан — это короткоживущий парниковый газ, который образуется в результате разложения органических веществ и жизнедеятельности домашнего скота, а также при добыче ископаемого топлива. Изменения в землепользовании также могут повлиять на характер осадков и отражательную способность поверхности Земли . Сократить выбросы от сельского хозяйства можно за счет сокращения пищевых отходов , перехода на растительную диету (также называемую низкоуглеродной диетой ) и улучшения процессов ведения сельского хозяйства.

Различные политики могут способствовать смягчению последствий изменения климата. ценообразования на выбросы углерода Были созданы системы CO ₂ , которые либо облагают налогом выбросы , либо ограничивают общие выбросы и торгуют квотами на выбросы . Субсидии на ископаемое топливо могут быть отменены в пользу субсидий на чистую энергию , а также предложены стимулы для внедрения мер по повышению энергоэффективности или перехода на источники электроэнергии. Другой проблемой является преодоление экологических возражений при строительстве новых источников чистой энергии и модификации энергосистемы.

Определения и сфера применения

Смягчение последствий изменения климата направлено на поддержание экосистем для поддержания человеческой цивилизации . Это требует резкого сокращения выбросов парниковых газов. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) определяет смягчение последствий (изменения климата) как «человеческое вмешательство с целью сокращения выбросов или увеличения поглотителей парниковых газов ».

К различным мерам по смягчению последствий можно подходить параллельно. Это связано с тем, что не существует единого пути ограничения глобального потепления 1,5 или 2 °C. Существует четыре типа мер:

1. Устойчивая энергетика и устойчивый транспорт
2. Энергосбережение , включая эффективное использование энергии
3. Устойчивое сельское хозяйство и зеленая промышленная политика
4. Улучшение поглотителей углерода и удаления диоксида углерода (CDR), включая секвестрацию углерода

МГЭИК определила удаление углекислого газа как «Антропогенную деятельность по удалению углекислого газа (CO ₂ ) из атмосферы и длительному хранению его в геологических, наземных или океанских резервуарах или в продуктах. Это включает существующее и потенциальное антропогенное увеличение биологического или геохимического CO _2» . поглотители и прямое улавливание и хранение углекислого газа в воздухе (DACCS), но исключает естественное поглощение CO _2, не вызванное непосредственно деятельностью человека».

Связь с модификацией солнечного излучения (SRM)

Хотя модификация солнечной радиации (SRM) может снизить температуру поверхности, она временно маскирует изменение климата, а не устраняет первопричину — парниковые газы. SRM будет работать, изменяя количество солнечной радиации, поглощаемой Землей. Примеры включают уменьшение количества солнечного света, достигающего поверхности, уменьшение оптической толщины и срока службы облаков, а также изменение способности поверхности отражать радиацию. МГЭИК . описывает SRM как стратегию снижения климатических рисков или дополнительный вариант, а не как вариант смягчения последствий изменения климата

Терминология в этой области все еще развивается. Эксперты иногда используют термин «геоинженерия» или «климатическая инженерия» в научной литературе как для CDR, так и для SRM, если эти методы используются в глобальном масштабе. В отчетах МГЭИК больше не используются термины «геоинженерия» или «климатическая инженерия» .

Тенденции выбросов и обещания

Основная статья: Выбросы парниковых газов

Выбросы парниковых газов в 2020 году по типам газа
без изменения землепользования
используя 100-летний ПГП
Итого: 49,8 ГтCO ₂ e

  CO ₂ в основном от ископаемого топлива (72%)

  СН ₄ метан (19%)

  Н
₂ O закись азота (6%)

  Фторированные газы (3%)

Выбросы CO ₂ по типам топлива

  уголь (39%)

  нефть (34%)

  газ (21%)

  цемент (4%)

  другие (1,5%)

Выбросы парниковых газов в результате деятельности человека усиливают парниковый эффект . Это способствует изменению климата . образуется Большая часть углекислого газа в результате сжигания ископаемого топлива : угля, нефти и природного газа. Выбросы, вызванные деятельностью человека, привели к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере примерно на 50% по сравнению с доиндустриальным уровнем. Выбросы в 2010-х годах составили в среднем рекордные 56 миллиардов тонн (Гт) в год. В 2016 году на долю электроэнергии, тепла и транспорта пришлось 73,2% выбросов парниковых газов. На прямые промышленные процессы приходилось 5,2%, на отходы – 3,2%, на сельское хозяйство, лесное хозяйство и землепользование – 18,4%.

Производство электроэнергии и транспорт являются основными источниками выбросов. Крупнейшим источником являются угольные электростанции , на которые приходится 20% выбросов парниковых газов. Вырубка лесов и другие изменения в землепользовании также приводят к выбросам углекислого газа и метана. Крупнейшими источниками антропогенных выбросов метана являются сельское хозяйство , а также выбросы газа и неорганизованные выбросы от промышленности по добыче ископаемого топлива. Крупнейшим источником сельскохозяйственного метана является домашний скот. Сельскохозяйственные почвы выделяют закись азота , частично из-за удобрений. В настоящее время существует политическое решение проблемы фторированных газов из хладагентов . Это связано с тем, что многие страны ратифицировали Кигалийскую поправку .

Углекислый газ (CO ₂ ) является доминирующим парниковым газом в выбросах. Метан ( Выбросы CH ₄ ) имеют практически такое же краткосрочное воздействие. Закись азота (N ₂ O) и фторированные газы (F-газы) играют незначительную роль. Животноводство и навоз производят 5,8% всех выбросов парниковых газов. Но это зависит от временных рамок, используемых для расчета потенциала глобального потепления соответствующего газа.

Выбросы парниковых газов (ПГ) измеряются в CO ₂ эквиваленте . Ученые определяют эквиваленты CO ₂ по их потенциалу глобального потепления (ПГП). Это зависит от их времени жизни в атмосфере. Широко используются методы учета парниковых газов , которые переводят объемы метана, закиси азота и других парниковых газов в эквиваленты углекислого газа . Оценки во многом зависят от способности океанов и суши поглощать эти газы. Короткоживущие климатические загрязнители (SLCP) сохраняются в атмосфере в течение периода от нескольких дней до 15 лет. Углекислый газ может оставаться в атмосфере тысячелетиями. Короткоживущие загрязнители климата включают метан , гидрофторуглероды (ГФУ) , тропосферный озон и черный углерод .

Ученые все чаще используют спутники для обнаружения и измерения выбросов парниковых газов и обезлесения. Ранее ученые в основном полагались или рассчитывали оценки выбросов парниковых газов и данные, предоставленные правительствами.

Необходимое сокращение выбросов

Сценарии глобальных выбросов парниковых газов, основанные на политике и обязательствах по состоянию на 21 ноября.

В ежегодном «Отчете о разрыве в уровнях выбросов» ЮНЕП в 2022 году говорится, что необходимо сократить выбросы почти вдвое. «Чтобы встать на путь ограничения глобального потепления до 1,5°C, глобальные ежегодные выбросы парниковых газов должны быть сокращены на 45 процентов по сравнению с прогнозами выбросов в рамках политики, действующей в настоящее время, всего за восемь лет, и они должны продолжать быстро снижаться после 2030 года, чтобы избегать исчерпания ограниченного оставшегося баланса углерода в атмосфере ». В докладе отмечается, что миру следует сосредоточиться на широкомасштабных преобразованиях в масштабах всей экономики, а не на постепенных изменениях.

В 2022 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) опубликовала свой Шестой оценочный доклад об изменении климата. Он предупредил, что выбросы парниковых газов должны достичь максимума не позднее 2025 года и снизиться на 43% к 2030 году, чтобы иметь хорошие шансы ограничить глобальное потепление 1,5 °C (2,7 °F). Или, по словам Генерального секретаря ООН Антониу Гутерриша : «Основные источники выбросов должны резко сократить выбросы, начиная с этого года».

Обещания

Дополнительная информация: Климатическая цель.

Climate Action Tracker описал ситуацию 9 ноября 2021 года следующим образом. Глобальная температура повысится на 2,7 °C к концу столетия при нынешней политике и на 2,9 °C при политике, принятой на национальном уровне. Температура повысится на 2,4 °C только в том случае, если страны выполнят свои обязательства к 2030 году. Повышение составит 2,1 °C и при достижении долгосрочных целей. Полное достижение всех объявленных целей будет означать, что повышение глобальной температуры достигнет пика в 1,9 °C и снизится до 1,8 °C к 2100 году. Эксперты собирают информацию о климатических обязательствах на Глобальном портале климатических действий - Наска . Научное сообщество проверяет их выполнение.

Не было проведено окончательной или подробной оценки большинства целей, поставленных на 2020 год. Но похоже, что мир не смог достичь большинства или всех международных целей, поставленных на этот год.

Одно из обновлений появилось во время Конференции Организации Объединенных Наций по изменению климата 2021 года в Глазго. Группа исследователей, возглавляющая Climate Action Tracker, изучила страны, ответственные за 85% выбросов парниковых газов. Было обнаружено, что только четыре страны или политические образования — ЕС, Великобритания, Чили и Коста-Рика — опубликовали подробный официальный политический план, в котором описаны шаги по реализации целей по смягчению последствий изменения климата на 2030 год. На эти четыре государства приходится 6% мировых выбросов парниковых газов.

В 2021 году США и ЕС выступили с Глобальным обязательством по метану сократить выбросы метана на 30% к 2030 году. К инициативе присоединились Великобритания, Аргентина, Индонезия, Италия и Мексика. Гана и Ирак заявили о своей заинтересованности в присоединении. В резюме встречи Белого дома отмечается, что эти страны представляют шесть из 15 крупнейших источников выбросов метана в мире. Израиль также присоединился к инициативе.

Низкоуглеродная энергетика

Основные статьи: Устойчивая энергетика и энергетический переход

Уголь, нефть и природный газ остаются основными мировыми источниками энергии, даже несмотря на то, что возобновляемые источники энергии начали быстро расти.

Энергетическая система включает в себя доставку и использование энергии. Это основной источник выбросов углекислого газа (CO ₂ ). Быстрое и глубокое сокращение выбросов углекислого газа и других парниковых газов в энергетическом секторе необходимо для того, чтобы ограничить глобальное потепление значительно ниже 2 °C. Рекомендации МГЭИК включают сокращение потребления ископаемого топлива, увеличение производства энергии из источников с низким и нулевым выбросом углерода, а также увеличение использования электроэнергии и альтернативных энергоносителей.

Почти все сценарии и стратегии предполагают значительное увеличение использования возобновляемых источников энергии в сочетании с усилением мер по повышению энергоэффективности. Чтобы удержать глобальное потепление ниже 2 °C, необходимо будет ускорить внедрение возобновляемых источников энергии в шесть раз с 0,25% ежегодного роста в 2015 году до 1,5%.

Возобновляемые источники энергии, особенно солнечные фотоэлектрические и ветровые , обеспечивают все большую долю энергетических мощностей.

Конкурентоспособность возобновляемых источников энергии является ключом к быстрому их внедрению. В 2020 году береговые ветровые и солнечные фотоэлектрические системы были самым дешевым источником нового массового производства электроэнергии во многих регионах. Возобновляемые источники энергии могут иметь более высокие затраты на хранение, но невозобновляемые источники энергии могут иметь более высокие затраты на очистку. Цена на выбросы углерода может повысить конкурентоспособность возобновляемых источников энергии.

Солнечная и ветровая энергия

Основные статьи: Солнечная энергия и энергия ветра

мощностью 150 МВт Солнечная электростанция Andasol — это коммерческая с параболическим желобом солнечная тепловая электростанция , расположенная в Испании . Завод Andasol использует резервуары с расплавленной солью для хранения солнечной энергии, чтобы он мог продолжать вырабатывать электроэнергию в течение 7,5 часов после того, как солнце перестанет светить.

Ветер и солнце могут обеспечить большое количество низкоуглеродной энергии при конкурентоспособных производственных затратах. По оценкам МГЭИК, эти два варианта смягчения последствий имеют наибольший потенциал для сокращения выбросов до 2030 года при низких затратах. Солнечная фотоэлектрическая энергия (PV) стала самым дешевым способом производства электроэнергии во многих регионах мира. Рост фотоэлектрической энергетики был близок к экспоненциальному. Начиная с 1990-х годов, он удваивался каждые три года. Другая технология — концентрированная солнечная энергия (CSP). При этом используются зеркала или линзы для концентрации большой площади солнечного света на приемнике. Благодаря CSP энергия может храниться в течение нескольких часов. Это обеспечивает подачу в вечернее время. За период с 2010 по 2019 год потребление солнечной воды удвоилось.

Ветряная электростанция Shepherds Flat 845 мегаватт (МВт) с паспортной мощностью находится в американском штате Орегон . Каждая турбина представляет собой паспортный генератор электроэнергии мощностью 2 или 2,5 МВт.

Наибольшим потенциалом ветроэнергетики обладают регионы в высоких северных и южных широтах. Оффшорные ветряные электростанции стоят дороже. Однако морские установки поставляют больше энергии на установленную мощность с меньшими колебаниями. В большинстве регионов выработка ветровой энергии выше зимой, когда мощность фотоэлектрических систем низкая. По этой причине сочетание ветровой и солнечной энергии приводит к созданию более сбалансированных систем.

Другие возобновляемые источники энергии

» мощностью 22 500 МВт Паспортная мощность плотины « Три ущелья в Китайской Народной Республике , крупнейшей гидроэлектростанции в мире.

Другие хорошо зарекомендовавшие себя формы возобновляемой энергии включают гидроэнергетику, биоэнергетику и геотермальную энергию.

• Гидроэлектроэнергия — это электроэнергия, вырабатываемая гидроэнергетикой , которая играет ведущую роль в таких странах, как Бразилия, Норвегия и Китай. но существуют географические ограничения и экологические проблемы. Приливную энергию можно использовать в прибрежных регионах.
• Биоэнергетика может обеспечить энергию для электричества, тепла и транспорта. Биоэнергетика, в частности биогаз , может обеспечить диспетчерское производство электроэнергии . растительного происхождения При сжигании биомассы выделяется CO ₂ , растения поглощают CO ₂ из атмосферы в процессе роста. Технологии производства, транспортировки и переработки топлива оказывают существенное влияние на выбросы в течение жизненного цикла топлива. Например, авиация начинает использовать возобновляемое биотопливо .
• Геотермальная энергия — это электроэнергия, вырабатываемая из геотермальной энергии . Геотермальное производство электроэнергии в настоящее время используется в 26 странах. Геотермальное отопление используется в 70 странах.

Интеграция переменных возобновляемых источников энергии

Дополнительная информация: Переменная возобновляемая энергия и хранение энергии.

Производство ветровой и солнечной энергии не всегда соответствует спросу. Чтобы обеспечить надежную электроэнергию из переменных возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия, электроэнергетические системы должны быть гибкими. Большинство электрических сетей были построены для бесперебойных источников энергии, таких как угольные электростанции. Интеграция большего количества солнечной и ветровой энергии в энергосистему требует изменения энергетической системы; это необходимо для обеспечения соответствия поставок электроэнергии спросу.

Существуют различные способы сделать электроэнергетическую систему более гибкой. Во многих местах ветровая и солнечная генерация дополняют друг друга в ежедневном и сезонном масштабе. Ветер сильнее ночью и зимой, когда производство солнечной энергии низкое. Соединение различных географических регионов с помощью линий электропередачи на большие расстояния также позволяет снизить изменчивость. Спрос на энергию можно изменить во времени. Управление спросом на энергию и использование интеллектуальных сетей позволяют адаптироваться к периодам, когда производство переменной энергии является самым высоким. Объединение секторов может обеспечить дополнительную гибкость. Это предполагает объединение электроэнергетического сектора с сектором теплоснабжения и мобильности посредством систем преобразования энергии в тепло и электромобилей.

Помещение для хранения аккумуляторов

Хранение энергии помогает преодолеть препятствия на пути к прерывистой возобновляемой энергии. Наиболее распространенным и доступным методом хранения является гидроаккумулирующая электроэнергия . Для этого необходимы места с большими перепадами высот и доступом к воде. Аккумуляторы также широко используются. Обычно они хранят электроэнергию в течение коротких периодов времени. Батареи имеют низкую плотность энергии . Это, а также их стоимость делают их непрактичными для хранения больших объемов энергии, необходимых для балансировки межсезонных колебаний в производстве энергии. В некоторых местах построены гидроаккумулирующие станции, рассчитанные на несколько месяцев использования.

Атомная энергетика

Дополнительная информация: Устойчивая энергетика § Атомная энергетика , Атомная энергетика § Выбросы углерода и Атомная энергетика § Сравнение с возобновляемыми источниками энергии.

Ядерная энергетика могла бы дополнять возобновляемые источники энергии. С другой стороны, риски для окружающей среды и безопасности могут перевесить выгоды.

Строительство новых ядерных реакторов в настоящее время занимает около 10 лет. Это гораздо дольше, чем расширение использования ветровой и солнечной энергии. И этот срок порождает кредитные риски. Однако ядерная энергия может быть намного дешевле в Китае. Китай строит значительное количество новых электростанций. По состоянию на 2019 год стоимость продления срока службы атомных электростанций конкурентоспособна по сравнению с другими технологиями производства электроэнергии если из расчета исключены долгосрочные затраты на захоронение ядерных отходов. Не существует также достаточного финансового страхования от ядерных аварий.

Замена угля природным газом

Этот раздел представляет собой выдержку из книги « Устойчивая энергетика § Переход на ископаемое топливо и смягчение последствий» . [ редактировать ]

Переход с угля на природный газ имеет преимущества с точки зрения устойчивости. Для данной единицы произведенной энергии выбросы парниковых газов природного газа в течение жизненного цикла примерно в 40 раз превышают выбросы ветровой или ядерной энергии, но намного меньше, чем выбросы угля. Сжигание природного газа дает около половины выбросов угля, когда он используется для производства электроэнергии, и около двух третей выбросов угля, когда он используется для производства тепла. Сжигание природного газа также приводит к меньшему загрязнению воздуха, чем уголь. Однако природный газ сам по себе является мощным парниковым газом, а утечки во время добычи и транспортировки могут свести на нет преимущества отказа от угля. Технология ограничения утечек метана широко доступна, но не всегда используется.

Переход с угля на природный газ снижает выбросы в краткосрочной перспективе и, таким образом, способствует смягчению последствий изменения климата. Однако в долгосрочной перспективе это не обеспечивает путь к нулевым выбросам . Развитие инфраструктуры природного газа сопряжено с риском блокировки выбросов углекислого газа и обесценивания активов , когда новая инфраструктура ископаемого топлива либо обрекается на десятилетия выбросов углекислого газа, либо ее приходится списывать, прежде чем она принесет прибыль.

Сокращение спроса

Дополнительная информация: Индивидуальные действия по изменению климата.

Сокращение спроса на продукты и услуги, вызывающие выбросы парниковых газов, может помочь смягчить последствия изменения климата. Один из них — снизить спрос за счет поведенческих и культурных изменений , например, путем внесения изменений в рацион питания, особенно путем принятия решения о сокращении потребления мяса. эффективные действия, которые люди предпринимают для борьбы с изменением климата . Другой вариант — снизить спрос за счет улучшения инфраструктуры, например, за счет строительства хорошей сети общественного транспорта. Наконец, изменения в технологиях конечного использования могут снизить спрос на энергию. Например, хорошо изолированный дом излучает меньше, чем плохо изолированный дом.

Варианты смягчения последствий, которые снижают спрос на продукты или услуги, помогают людям сделать личный выбор, чтобы уменьшить выбросы углекислого газа . Это может быть выбор транспорта или еды. Таким образом, эти варианты смягчения последствий имеют множество социальных аспектов, направленных на сокращение спроса; следовательно, это со стороны спроса действия по смягчению последствий . Например, люди с высоким социально-экономическим статусом часто вызывают больше выбросов парниковых газов, чем люди с более низким статусом. Если они сократят выбросы и будут продвигать «зеленую» политику, эти люди могут стать образцами для подражания в отношении низкоуглеродного образа жизни. Однако существует множество психологических переменных, влияющих на потребителей. К ним относятся осведомленность и предполагаемый риск.

Государственная политика может поддерживать или препятствовать вариантам смягчения последствий со стороны спроса. Например, государственная политика может продвигать концепции экономики замкнутого цикла , которые будут способствовать смягчению последствий изменения климата. Сокращение выбросов парниковых газов связано с экономикой совместного использования .

Ведутся споры по поводу корреляции экономического роста и выбросов. Похоже, что экономический рост больше не обязательно означает увеличение выбросов.

Энергосбережение и эффективность

Основные статьи: Энергосбережение и Эффективное использование энергии

В 2018 году глобальный спрос на первичную энергию превысил 161 000 тераватт-часов (ТВтч). Речь идет об электроэнергии, транспорте и отоплении, включая все потери. На транспорте и в производстве электроэнергии эффективность использования ископаемого топлива низкая – менее 50%. Большое количество тепла на электростанциях и в двигателях транспортных средств теряется. Фактический объем потребляемой энергии значительно ниже и составляет 116 000 ТВт-ч.

Энергосбережение — это усилия, направленные на сокращение потребления энергии за счет меньшего использования энергетических услуг. Один из способов – более эффективно использовать энергию . Это означает использование меньшего количества энергии, чем раньше, для производства той же услуги. Другой способ – сократить объем используемых услуг. Примером этого может быть меньше ездить. Энергосбережение находится на вершине иерархии устойчивой энергетики . Когда потребители сокращают потери и потери, они могут экономить энергию. Модернизация технологий, а также улучшение эксплуатации и технического обслуживания могут привести к общему повышению эффективности.

Эффективное использование энергии (или энергоэффективность ) — это процесс снижения количества энергии, необходимой для производства продуктов и услуг. Повышение энергоэффективности зданий («зеленые здания»), промышленных процессов и транспорта может сократить мировые потребности в энергии в 2050 году на одну треть. Это поможет сократить глобальные выбросы парниковых газов. Например, изоляция здания позволяет использовать меньше энергии для обогрева и охлаждения для достижения и поддержания теплового комфорта. Повышение энергоэффективности обычно достигается за счет внедрения более эффективной технологии или производственного процесса. Другой способ – использовать общепринятые методы снижения потерь энергии.

Изменения образа жизни

Выбросы 1% богатейшего населения мира более чем в два раза превышают совокупную долю 50% беднейших слоев населения. Достижение цели Парижского соглашения 2015 года по снижению температуры на 1,5°C означает, что 1% самых богатых людей должны будут сократить свои текущие выбросы как минимум в 30 раз, в то время как выбросы на душу населения 50% самых бедных могут увеличиться примерно в три раза по сравнению с нынешним уровнем. .

На этой круговой диаграмме показаны как общие выбросы для каждой группы доходов, так и выбросы на душу населения в каждой группе доходов. Например, 10% с самыми высокими доходами несут ответственность за половину выбросов углекислого газа, а их члены выбрасывают в среднем более чем в пять раз больше на человека , чем члены самой низкой половины шкалы доходов.

Индивидуальные действия по изменению климата могут включать личный выбор во многих областях. К ним относятся диета, путешествия, использование энергии в домашних условиях, потребление товаров и услуг, а также размер семьи. Люди, желающие сократить выбросы углекислого газа, могут предпринять эффективные действия, например, избегать частых перелетов и использования бензиновых автомобилей, придерживаться преимущественно растительной диеты , иметь меньше детей, дольше использовать одежду и электротовары, и электрификация домов. Эти подходы более практичны для людей в странах с высоким уровнем дохода, ведущих образ жизни с высоким уровнем потребления. Естественно, людям с более низким доходом сложнее осуществить эти изменения. Это связано с тем, что такие варианты, как электромобили, могут быть недоступны. Чрезмерное потребление больше виновато в изменении климата, чем в росте населения. Образ жизни с высоким уровнем потребления оказывает большее воздействие на окружающую среду: 10% самых богатых людей выбрасывают в атмосферу около половины общих выбросов в результате образа жизни.

Изменение диеты

Основные статьи: Низкоуглеродная диета и растительная диета.

Некоторые учёные утверждают, что отказ от мяса и молочных продуктов — это самый действенный способ снизить воздействие на окружающую среду. Широкое внедрение вегетарианской диеты может сократить выбросы парниковых газов, связанных с пищевыми продуктами, на 63% к 2050 году. В 2016 году Китай представил новые рекомендации по питанию, целью которых является сокращение потребления мяса на 50% и тем самым сокращение выбросов парниковых газов на 1   Гт в год к 2030 году. В целом на продукты питания приходится наибольшая доля выбросов парниковых газов, связанных с потреблением. На его долю приходится почти 20% мирового углеродного следа. Почти 15% всех антропогенных выбросов парниковых газов приходится на сектор животноводства.

Переход на растительную диету поможет смягчить последствия изменения климата. В частности, сокращение потребления мяса поможет снизить выбросы метана. Если бы страны с высоким уровнем дохода перешли на растительную диету, огромные площади земель, используемых для животноводства, могли бы вернуться в свое естественное состояние . Это, в свою очередь, потенциально может обеспечить секвестрацию 100 миллиардов тонн CO ₂ к концу столетия. Комплексный анализ показал, что растительные диеты значительно (на 75%) сокращают выбросы, загрязнение воды и землепользование, одновременно сокращая уничтожение дикой природы и использование воды.

Экологический след 55 504 граждан Великобритании в зависимости от диетической группы ( Nat Food 4, 565–574, 2023).

Размер семьи

Дополнительная информация: Индивидуальные действия по изменению климата § Размер семьи.

С 1950 года население мира утроилось.

Рост населения привел к увеличению выбросов парниковых газов в большинстве регионов, особенно в Африке. Однако экономический рост имеет больший эффект, чем рост населения. Рост доходов, изменения в моделях потребления и питания, а также рост населения вызывают давление на землю и другие природные ресурсы. Это приводит к увеличению выбросов парниковых газов и уменьшению количества поглотителей углерода. Некоторые ученые утверждают, что гуманная политика по замедлению роста населения должна быть частью широкой борьбы с изменением климата вместе с политикой, направленной на прекращение использования ископаемого топлива и поощрение устойчивого потребления. Достижения в области женского образования и репродуктивного здоровья , особенно добровольного планирования семьи , могут способствовать снижению роста населения.

Сохранение и улучшение поглотителей углерода

Около 58% выбросов CO ₂ поглощается поглотителями углерода , включая рост растений, поглощение почвой и океаном ( Глобальный углеродный бюджет 2020 года ).

Основные статьи: Удаление углекислого газа , секвестрация углерода и поглотитель углерода.

Важной мерой по смягчению последствий является «сохранение и улучшение поглотителей углерода ». Это относится к управлению природными поглотителями углерода на Земле таким образом, чтобы сохранить или увеличить их способность удалять CO ₂ из атмосферы и сохранять его в течение длительного времени. Ученые называют этот процесс также секвестрацией углерода . В контексте смягчения последствий изменения климата МГЭИК определяет поглотитель как «любой процесс, деятельность или механизм, который удаляет парниковый газ, аэрозоль или прекурсор парникового газа из атмосферы». В глобальном масштабе двумя наиболее важными поглотителями углерода являются растительность и океан .

Чтобы повысить способность экосистем улавливать углерод, необходимы изменения в сельском и лесном хозяйстве. Примерами являются предотвращение вырубки лесов и восстановление природных экосистем путем лесовосстановления . Сценарии, которые ограничивают глобальное потепление до 1,5 °C, обычно предполагают широкомасштабное использование методов удаления углекислого газа в XXI веке. Существуют опасения по поводу чрезмерной зависимости от этих технологий и их воздействия на окружающую среду. Но восстановление экосистем и снижение конверсии являются одними из инструментов смягчения последствий, которые могут привести к максимальному сокращению выбросов до 2030 года.

Варианты смягчения последствий на суше называются «Вариантами смягчения последствий СХЛХДВ» в отчете МГЭИК 2022 года о смягчении последствий. Аббревиатура расшифровывается как «сельское хозяйство, лесное хозяйство и другое землепользование». В отчете потенциал экономического смягчения последствий соответствующей деятельности вокруг лесов и экосистем описывается следующим образом: «сохранение, улучшение управления и восстановление лесов и других экосистем (прибрежные водно-болотные угодья, торфяники , саванны и луга)». Обнаружен высокий потенциал смягчения последствий вырубки лесов в тропических регионах. Экономический потенциал этой деятельности оценивается в 4,2–7,4 гигатонны эквивалента углекислого газа (ГтCO ₂ -экв) в год.

Леса

Дополнительная информация: Связывание углерода § Лесное хозяйство , Вырубка лесов и изменение климата , а также Сокращение выбросов в результате вырубки и деградации лесов.

Сохранение

Основные статьи: Вырубка лесов § Контроль , Опустынивание § Противодействия , Облесение и Предотвращение лесных пожаров

передача прав на землю коренным жителям позволит эффективно сохранить леса. Утверждается, что

В обзоре Стерна по экономике изменения климата в 2007 году говорилось, что сдерживание вырубки лесов является весьма экономически эффективным способом сокращения выбросов парниковых газов. Около 95% вырубки лесов происходит в тропиках, где расчистка земель для сельского хозяйства является одной из основных причин. Одна из стратегий сохранения лесов заключается в передаче прав на землю из государственной собственности ее коренным жителям. Земельные концессии часто достаются влиятельным добывающим компаниям. Стратегии сохранения, которые исключают и даже выселяют людей, называемые консервацией крепостей , часто приводят к еще большей эксплуатации земли. Это связано с тем, что коренные жители, чтобы выжить, вынуждены работать на добывающие компании.

Облесение способствует тому, чтобы леса полностью использовали свой экологический потенциал. Это стратегия смягчения последствий, поскольку вторичные леса , выросшие на заброшенных сельскохозяйственных угодьях, имеют меньше биоразнообразия, чем первоначальные старовозрастные леса . Первоначальные леса хранят на 60% больше углерода, чем новые леса. Стратегии включают восстановление дикой природы и создание коридоров дикой природы .

Облесение и лесовосстановление

Облесение – это насаждение деревьев там, где раньше не было древесного покрова. Сценарии создания новых плантаций площадью до 4000 миллионов гектаров (Мга) (6300 x 6300 км) предполагают совокупное накопление углерода более 900 ГтУ (2300 ГтCO ₂ ) до 2100 года. Но они не являются жизнеспособной альтернативой агрессивному сокращению выбросов. Это связано с тем, что плантации должны быть настолько большими, что это приведет к уничтожению большинства естественных экосистем или сокращению производства продуктов питания. Одним из примеров является кампания «Триллион деревьев» . Однако сохранение биоразнообразия также важно, и, например, не все луга пригодны для превращения в леса. Луга могут даже превратиться из поглотителей углерода в источники углерода .

Утверждается, что помощь существующим корням и пням деревьев в восстановлении даже на давно обезлесенных территориях более эффективна, чем посадка деревьев. Отсутствие законной собственности на деревья у местных жителей является самым большим препятствием, препятствующим их возобновлению.

Лесовосстановление – это восстановление существующих истощенных лесов или в местах, где недавно были леса. Лесовосстановление могло бы сэкономить не менее 1   ГтCO ₂ в год при ориентировочной стоимости 5–15 долларов США за тонну углекислого газа (тCO ₂ ). Восстановление всех деградировавших лесов во всем мире может привести к улавливанию около 205 ГтУ (750 ГтCO ₂ ). С ростом интенсивного сельского хозяйства и урбанизации увеличивается количество заброшенных сельскохозяйственных угодий. По некоторым оценкам, на каждом акре первоначальных старовозрастных лесов вырубленных более 50 акров новых вторичных лесов . вырастает В некоторых странах содействие возобновлению роста заброшенных сельскохозяйственных угодий может компенсировать годы выбросов.

Посадка новых деревьев может быть дорогостоящей и рискованной инвестицией. Например, около 80 процентов посаженных деревьев в Сахеле погибают в течение двух лет. Лесовосстановление имеет более высокий потенциал хранения углерода, чем лесонасаждение. Даже в давно вырубленных районах все еще есть «подземный лес» из живых корней и пней. Помогать местным видам прорастать естественным путем дешевле, чем сажать новые деревья, и у них больше шансов выжить. Это может включать обрезку и подкормку для ускорения роста. Это также дает древесное топливо, которое в противном случае является основным источником вырубки лесов. Подобная практика, называемая естественным восстановлением под управлением фермеров , существует уже несколько столетий, но самым большим препятствием на пути ее реализации является собственность государства на деревья. Государство часто продает права на древесину предприятиям, что приводит к тому, что местные жители выкорчевывают саженцы, поскольку считают их обузой. Юридическая помощь для местных жителей а изменения в законодательстве о собственности, например, в Мали и Нигере, привели к значительным изменениям. Ученые описывают их как крупнейшую позитивную экологическую трансформацию в Африке. Из космоса можно различить границу между Нигером и более бесплодной землей Нигерии, где закон не изменился.

Почвы

Дополнительная информация: Связывание углерода § Сельское хозяйство и углеродное земледелие.

Существует множество мер по увеличению содержания углерода в почве. Это делает его сложным и его трудно измерить и учесть. Одним из преимуществ является то, что эти меры требуют меньше компромиссов, чем BECCS или облесение. , например,

Во всем мире защита здоровых почв и восстановление почвенной углеродной губки может ежегодно удалять из атмосферы 7,6 миллиардов тонн углекислого газа. Это больше, чем ежегодные выбросы США. Деревья улавливают CO2 _, когда растут над землей и выделяют больше углерода под землей. Деревья способствуют образованию углеродной губки в почве . Углерод, образующийся над землей, выделяется в виде CO ₂ сразу же при сжигании древесины. Если валежная древесина остается нетронутой, только некоторая часть углерода возвращается в атмосферу по мере разложения.

Сельское хозяйство может истощить почвенный углерод и сделать почву неспособной поддерживать жизнь. Однако ресурсосберегающее земледелие может защитить углерод в почвах и со временем возместить ущерб. Практика выращивания покровных культур представляет собой форму углеродного земледелия . Методы, повышающие секвестрацию углерода в почве, включают нулевую обработку почвы , мульчирование пожнивных остатков и севооборот . Ученые описали лучшие методы управления европейскими почвами для увеличения органического углерода в почве. Это перевод пахотных земель в пастбища, заделка соломы, сокращенная обработка почвы, заделка соломы в сочетании с сокращенной обработкой почвы, система посевов подлеев и покровные культуры.

Еще одним вариантом смягчения последствий является производство биоугля Это твердый материал, который остается после пиролиза биомассы и его хранение в почве . . При производстве биоугля половина углерода из биомассы высвобождается — либо выбрасывается в атмосферу, либо улавливается с помощью CCS — а другая половина сохраняется в стабильном биоугле. Он может сохраняться в почве тысячи лет. Биоуголь может повысить плодородие кислых почв и повысить продуктивность сельского хозяйства . При производстве биоугля выделяется тепло, которое можно использовать в качестве биоэнергии .

водно-болотные угодья

Дополнительная информация: Связывание углерода § Водно-болотные угодья и водно-болотные угодья § Смягчение последствий изменения климата.

Восстановление водно-болотных угодий является важной мерой по смягчению последствий. Он имеет умеренный или высокий потенциал смягчения последствий на ограниченной территории с низкими компромиссами и затратами. Водно-болотные угодья выполняют две важные функции в отношении изменения климата. Они могут связывать углерод , превращая углекислый газ в твердый растительный материал посредством фотосинтеза . Они также хранят и регулируют воду. Водно-болотные угодья хранят около 45 миллионов тонн углерода в год во всем мире.

Некоторые водно-болотные угодья являются значительным источником выбросов метана . Некоторые также выделяют закись азота . Торфяники во всем мире занимают всего 3% поверхности суши. Но он хранит до 550 гигатонн (Гт) углерода. Это составляет 42% всего углерода в почве и превышает количество углерода, хранящегося во всех других типах растительности, включая леса мира. Угроза торфяникам включает в себя осушение площадей под сельское хозяйство. Другая угроза — вырубка деревьев на пиломатериалы, поскольку деревья помогают удерживать и закреплять торфяник. Кроме того, торф часто продают на компост. Восстановить деградированные торфяники можно, перекрыв дренажные каналы на торфянике и позволив восстановиться естественной растительности.

Мангровые заросли , солончаки и морские травы составляют большую часть растительной среды океана. Они составляют всего 0,05% биомассы растений на суше. Но они накапливают углерод в 40 раз быстрее, чем тропические леса. Донное траление , дноуглубительные работы в целях освоения прибрежных зон и сток удобрений нанесли ущерб прибрежным средам обитания. Примечательно, что за последние два столетия 85% устричных рифов во всем мире были уничтожены. Устричные рифы очищают воду и помогают другим видам процветать. Это увеличивает биомассу в этой области. Кроме того, устричные рифы смягчают последствия изменения климата, уменьшая силу волн от ураганов. Они также уменьшают эрозию, вызванную повышением уровня моря. Восстановление прибрежных водно-болотных угодий считается более экономически эффективным, чем восстановление внутренних водно-болотных угодий.

Глубокий океан

Дополнительная информация: Связывание углерода § Методы связывания в океанах , Подкисление океана § Технологии удаления углекислого газа из океана и Синий углерод.

Эти варианты сосредоточены на углероде, который могут хранить океанские водоемы. Они включают в себя удобрение океана , повышение щелочности океана или усиленное выветривание . МГЭИК обнаружила в 2022 году океанские варианты смягчения последствий, которые в настоящее время имеют лишь ограниченный потенциал развертывания. Но они оценили, что их будущий потенциал смягчения последствий велик. Было обнаружено, что в общей сложности океанские методы могут удалять 1–100 Гт CO ₂ в год. Их стоимость составляет порядка 40–500 долларов США за тонну CO ₂ . Большинство из этих вариантов также могут помочь уменьшить закисление океана . Это падение значения pH, вызванное увеличением концентрации CO ₂ в атмосфере .

Управление голубым углеродом — это еще один тип биологического удаления углекислого газа (CDR) из океана. Это может включать в себя меры как на суше, так и на океане. Этот термин обычно относится к роли, которую приливные болота , мангровые заросли и морские травы могут играть в секвестрации углерода. Некоторые из этих усилий могут также осуществляться в глубоких океанских водах. Именно здесь содержится подавляющее большинство океанского углерода. Эти экосистемы могут способствовать смягчению последствий изменения климата, а также адаптации на основе экосистем . И наоборот, когда экосистемы синего углерода деградируют или теряются, они выбрасывают углерод обратно в атмосферу. Растет интерес к развитию потенциала голубого углерода. Ученые обнаружили, что в некоторых случаях эти типы экосистем удаляют гораздо больше углерода на площадь, чем наземные леса. Однако долгосрочная эффективность синего углерода как средства удаления углекислого газа остается предметом обсуждения.

Улучшенное выветривание

Основная статья: Улучшенное выветривание

Усиленное выветривание может удалить 2–4 Гт CO ₂ в год. Этот процесс направлен на ускорение естественного выветривания путем распределения по поверхности мелкоизмельченной силикатной породы, такой как базальт . Это ускоряет химические реакции между камнями, водой и воздухом. Он удаляет углекислый газ из атмосферы, постоянно сохраняя его в твердых карбонатных минералах океана или щелочности . Смета затрат находится в диапазоне 50–200 долларов США за тонну CO ₂ .

Другие методы улавливания и хранения CO ₂

Основные статьи: Прямое улавливание воздуха , Улавливание и хранение углерода и Биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода.

Schematic showing both terrestrial and geological sequestration of carbon dioxide emissions from a large point source, for example burning natural gas

In addition to traditional land-based methods to remove carbon dioxide (CO₂) from the air, other technologies are under development. These could reduce CO₂ emissions and lower existing atmospheric CO₂ levels. Carbon capture and storage (CCS) is a method to mitigate climate change by capturing CO₂ from large point sources, such as cement factories or biomass power plants. It then stores it away safely instead of releasing it into the atmosphere. The IPCC estimates that the costs of halting global warming would double without CCS.

Bioenergy with carbon capture and storage (BECCS) expands on the potential of CCS and aims to lower atmospheric CO₂ levels. This process uses biomass grown for bioenergy. The biomass yields energy in useful forms such as electricity, heat, biofuels, etc. through consumption of the biomass via combustion, fermentation, or pyrolysis. The process captures the CO₂ that was extracted from the atmosphere when it grew. It then stores it underground or via land application as biochar. This effectively removes it from the atmosphere. This makes BECCS a negative emissions technology (NET).

Scientists estimated the potential range of negative emissions from BECCS in 2018 as 0–22 Gt per year. As of 2022, BECCS was capturing approximately 2 million tonnes per year of CO₂ annually. The cost and availability of biomass limits wide deployment of BECCS. BECCS currently forms a big part of achieving climate targets beyond 2050 in modelling, such as by the Integrated Assessment Models (IAMs) associated with the IPCC process. But many scientists are sceptical due to the risk of loss of biodiversity.

Direct air capture is a process of capturing CO₂ directly from the ambient air. This is in contrast to CCS which captures carbon from point sources. It generates a concentrated stream of CO₂ for sequestration, utilization or production of carbon-neutral fuel and windgas. Artificial processes vary, and there are concerns about the long-term effects of some of these processes.

Mitigation by sector

See also: Greenhouse gas emissions § Emissions by sector

Taking into account direct and indirect emissions, industry is the sector with the highest share of global emissions.

2016 global greenhouse gas emissions by sector. Percentages are calculated from estimated global emissions of all Kyoto Greenhouse Gases, converted to CO₂ equivalent quantities (GtCO₂e).

Buildings

Further information: Energy-efficient buildings, Sustainable architecture, Green building, and Low-energy house

The building sector accounts for 23% of global energy-related CO₂ emissions. About half of the energy is used for space and water heating. Building insulation can reduce the primary energy demand significantly. Heat pump loads may also provide a flexible resource that can participate in demand response to integrate variable renewable resources into the grid. Solar water heating uses thermal energy directly. Sufficiency measures include moving to smaller houses when the needs of households change, mixed use of spaces and the collective use of devices. Planners and civil engineers can construct new buildings using passive solar building design, low-energy building, or zero-energy building techniques. In addition, it is possible to design buildings that are more energy-efficient to cool by using lighter-coloured, more reflective materials in the development of urban areas.

Heat pumps efficiently heat buildings, and cool them by air conditioning. A modern heat pump typically transports around three to five times more thermal energy than electrical energy consumed. The amount depends on the coefficient of performance and the outside temperature.

Refrigeration and air conditioning account for about 10% of global CO₂ emissions caused by fossil fuel-based energy production and the use of fluorinated gases. Alternative cooling systems, such as passive cooling building design and passive daytime radiative cooling surfaces, can reduce air conditioning use. Suburbs and cities in hot and arid climates can significantly reduce energy consumption from cooling with daytime radiative cooling.

Energy consumption for cooling is likely to rise significantly due to increasing heat and availability of devices in poorer countries. Of the 2.8 billion people living in the hottest parts of the world, only 8% currently have air conditioners, compared with 90% of people in the US and Japan. Adoption of air conditioners typically increases in warmer areas at above $10,000 annual household income. By combining energy efficiency improvements and decarbonising electricity for air conditioning with the transition away from super-polluting refrigerants, the world could avoid cumulative greenhouse gas emissions of up to 210–460 GtCO₂-eq over the next four decades. A shift to renewable energy in the cooling sector comes with two advantages: Solar energy production with mid-day peaks corresponds with the load required for cooling and additionally, cooling has a large potential for load management in the electric grid.

Urban planning

Main article: Climate change and cities

Bicycles have almost no carbon footprint.

Cities emitted 28 GtCO₂-eq in 2020 of combined CO₂ and CH₄ emissions. This was from producing and consuming goods and services. Climate-smart urban planning aims to reduce sprawl to reduce the distance travelled. This lowers emissions from transportation. Switching from cars by improving walkability and cycling infrastructure is beneficial to a country's economy as a whole.

Urban forestry, lakes and other blue and green infrastructure can reduce emissions directly and indirectly by reducing energy demand for cooling. Methane emissions from municipal solid waste can be reduced by segregation, composting, and recycling.

Transport

Main articles: Sustainable transport and Phase-out of fossil fuel vehicles

Sales of electric vehicles (EVs) indicate a trend away from gas-powered vehicles that generate greenhouse gases.

Transportation accounts for 15% of emissions worldwide. Increasing the use of public transport, low-carbon freight transport and cycling are important components of transport decarbonisation.

Electric vehicles and environmentally friendly rail help to reduce the consumption of fossil fuels. In most cases, electric trains are more efficient than air transport and truck transport. Other efficiency means include improved public transport, smart mobility, carsharing and electric hybrids. Fossil-fuel for passenger cars can be included in emissions trading. Furthermore, moving away from a car-dominated transport system towards low-carbon advanced public transport system is important.

Heavyweight, large personal vehicles (such as cars) require a lot of energy to move and take up much urban space. Several alternatives modes of transport are available to replace these. The European Union has made smart mobility part of its European Green Deal. In smart cities, smart mobility is also important.

Battery electric bus in Montreal

The World Bank is helping lower income countries buy electric buses. Their purchase price is higher than diesel buses. But lower running costs and health improvements due to cleaner air can offset this higher price.

Between one quarter and three quarters of cars on the road by 2050 are forecast to be electric vehicles. Hydrogen may be a solution for long-distance heavy freight trucks, if batteries alone are too heavy.

Shipping

Further information: Environmental effects of shipping § Greenhouse gas emissions

In the shipping industry, the use of liquefied natural gas (LNG) as a marine bunker fuel is driven by emissions regulations. Ship operators must switch from heavy fuel oil to more expensive oil-based fuels, implement costly flue gas treatment technologies or switch to LNG engines. Methane slip, when gas leaks unburned through the engine, lowers the advantages of LNG. Maersk, the world's biggest container shipping line and vessel operator, warns of stranded assets when investing in transitional fuels like LNG. The company lists green ammonia as one of the preferred fuel types of the future. It has announced the first carbon-neutral vessel on the water by 2023, running on carbon-neutral methanol. Cruise operators are trialling partially hydrogen-powered ships.

Hybrid and all electric ferries are suitable for short distances. Norway's goal is an all electric fleet by 2025.

Air transport

Further information: environmental impact of aviation

Between 1940 and 2018, aviation CO₂ emissions grew from 0.7% to 2.65% of all CO₂ emissions.

Jet airliners contribute to climate change by emitting carbon dioxide, nitrogen oxides, contrails and particulates. Their radiative forcing is estimated at 1.3–1.4 that of CO₂ alone, excluding induced cirrus cloud. In 2018, global commercial operations generated 2.4% of all CO₂ emissions.

The aviation industry has become more fuel efficient. But overall emissions have risen as the volume of air travel has increased. By 2020, aviation emissions were 70% higher than in 2005 and they could grow by 300% by 2050.

It is possible to reduce aviation's environmental footprint by better fuel economy in aircraft. Optimising flight routes to lower non-CO₂ effects on climate from nitrogen oxides, particulates or contrails can also help. Aviation biofuel, carbon emission trading and carbon offsetting, part of the 191 nation ICAO's Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation (CORSIA), can lower CO₂ emissions. Short-haul flight bans, train connections, personal choices and taxation on flights can lead to fewer flights. Hybrid electric aircraft and electric aircraft or hydrogen-powered aircraft may replace fossil fuel-powered aircraft.

Experts expect emissions from aviation to rise in most projections, at least until 2040. They currently amount to 180 Mt of CO₂ or 11% of transport emissions. Aviation biofuel and hydrogen can only cover a small proportion of flights in the coming years. Experts expect hybrid-driven aircraft to start commercial regional scheduled flights after 2030. Battery-powered aircraft are likely to enter the market after 2035. Under CORSIA, flight operators can purchase carbon offsets to cover their emissions above 2019 levels. CORSIA will be compulsory from 2027.

Agriculture, forestry and land use

Greenhouse gas emissions across the supply chain for different foods, showing which type of food should be encouraged and which discouraged from a mitigation perspective

See also: Greenhouse gas emissions from agriculture, Environmental impact of meat production, and Sustainable agriculture

Almost 20% of greenhouse gas emissions come from the agriculture and forestry sector. To significantly reduce these emissions, annual investments in the agriculture sector need to increase to $260 billion by 2030. The potential benefits from these investments are estimated at about $4.3 trillion by 2030, offering a substantial economic return of 16-to-1.

Mitigation measures in the food system can be divided into four categories. These are demand-side changes, ecosystem protections, mitigation on farms, and mitigation in supply chains. On the demand side, limiting food waste is an effective way to reduce food emissions. Changes to a diet less reliant on animal products such as plant-based diets are also effective.

With 21% of global methane emissions, cattle are a major driver of global warming. When rainforests are cut and the land is converted for grazing, the impact is even higher. In Brazil, producing 1 kg of beef can result in the emission of up to 335 kg CO₂-eq. Other livestock, manure management and rice cultivation also emit greenhouse gases, in addition to fossil fuel combustion in agriculture.

Important mitigation options for reducing the greenhouse gas emissions from livestock include genetic selection, introduction of methanotrophic bacteria into the rumen, vaccines, feeds, diet modification and grazing management. Other options are diet changes towards ruminant-free alternatives, such as milk substitutes and meat analogues. Non-ruminant livestock, such as poultry, emit far fewer GHGs.

It is possible to cut methane emissions in rice cultivation by improved water management, combining dry seeding and one drawdown, or executing a sequence of wetting and drying. This results in emission reductions of up to 90% compared to full flooding and even increased yields.

Industry

Industry is the largest emitter of greenhouse gases when direct and indirect emissions are included. Electrification can reduce emissions from industry. Green hydrogen can play a major role in energy-intensive industries for which electricity is not an option. Further mitigation options involve the steel and cement industry, which can switch to a less polluting production process. Products can be made with less material to reduce emission-intensity and industrial processes can be made more efficient. Finally, circular economy measures reduce the need for new materials. This also saves on emissions that would have been released from the mining of collecting of those materials.

The decarbonisation of cement production requires new technologies, and therefore investment in innovation. Bioconcrete is one possibility to reduce emissions. But no technology for mitigation is yet mature. So CCS will be necessary at least in the short-term.

Another sector with a significant carbon footprint is the steel sector, which is responsible for about 7% of global emissions. Emissions can be reduced by using electric arc furnaces to melt and recycle scrap steel. To produce virgin steel without emissions, blast furnaces could be replaced by hydrogen direct reduced iron and electric arc furnaces. Alternatively, carbon capture and storage solutions can be used.

Coal, gas and oil production often come with significant methane leakage. In the early 2020s some governments recognized the scale of the problem and introduced regulations. Methane leaks at oil and gas wells and processing plants are cost-effective to fix in countries which can easily trade gas internationally. There are leaks in countries where gas is cheap; such as Iran, Russia, and Turkmenistan. Nearly all this can be stopped by replacing old components and preventing routine flaring. Coalbed methane may continue leaking even after the mine has been closed. But it can be captured by drainage and/or ventilation systems. Fossil fuel firms do not always have financial incentives to tackle methane leakage.

Co-benefits

Co-benefits of climate change mitigation, also often referred to as ancillary benefits, were firstly dominated in the scientific literature by studies that describe how lower GHG emissions lead to better air quality and consequently impact human health positively. The scope of co-benefits research expanded to its economic, social, ecological and political implications.

Positive secondary effects that occur from climate mitigation and adaptation measures have been mentioned in research since the 1990s. The IPCC first mentioned the role of co-benefits in 2001, followed by its fourth and fifth assessment cycle stressing improved working environment, reduced waste, health benefits and reduced capital expenditures. In the early 2000s the OECD was further fostering its efforts in promoting ancillary benefits.

The IPCC pointed out in 2007: "Co-benefits of GHG mitigation can be an important decision criteria in analyses carried out by policy-makers, but they are often neglected" and added that the co-benefits are "not quantified, monetised or even identified by businesses and decision-makers". Appropriate consideration of co-benefits can greatly "influence policy decisions concerning the timing and level of mitigation action", and there can be "significant advantages to the national economy and technical innovation".

Employment and economic development

See also: Renewable energy § Market and industry trends

Co-benefits can positively impact employment, industrial development, states' energy independence and energy self-consumption. The deployment of renewable energies can foster job opportunities. Depending on the country and deployment scenario, replacing coal power plants with renewable energy can more than double the number of jobs per average MW capacity. Investments in renewable energies, especially in solar- and wind energy, can boost the value of production. Countries which rely on energy imports can enhance their energy independence and ensure supply security by deploying renewables. National energy generation from renewables lowers the demand for fossil fuel imports which scales up annual economic saving.

Energy security

A higher share of renewables can additionally lead to more energy security. Socioeconomic co-benefits have been analysed such as energy access in rural areas and improved rural livelihoods. Rural areas which are not fully electrified can benefit from the deployment of renewable energies. Solar-powered mini-grids can remain economically viable, cost-competitive and reduce the number of power cuts. Energy reliability has additional social implications: stable electricity improves the quality of education.

The International Energy Agency (IEA) spelled out the "multiple benefits approach" of energy efficiency while the International Renewable Energy Agency (IRENA) operationalised the list of co-benefits of the renewable energy sector.

Health and well-being

Further information: Effects of climate change on human health § Benefits from climate change mitigation and adaptation

The health benefits from climate change mitigation are significant. Potential measures can not only mitigate future health impacts from climate change but also improve health directly. Climate change mitigation is interconnected with various health co-benefits, such as those from reduced air pollution. Air pollution generated by fossil fuel combustion is both a major driver of global warming and the cause of a large number of annual deaths. Some estimates are as high as 8.7 million excess deaths during 2018. Mitigation policies can also promote healthier diets such as less red meat, more active lifestyles, and increased exposure to green urban spaces. Access to urban green spaces provides benefits to mental health as well. The increased use of green and blue infrastructure can reduce the urban heat island effect. This reduces heat stress on people.

Climate change adaptation

Further information: Climate change adaptation § Co-benefits with mitigation

Some mitigation measures have co-benefits in the area of climate change adaptation. This is for example the case for many nature-based solutions. Examples in the urban context include urban green and blue infrastructure which provide mitigation as well as adaptation benefits. This can be in the form of urban forests and street trees, green roofs and walls, urban agriculture and so forth. The mitigation is achieved through the conservation and expansion of carbon sinks and reduced energy use of buildings. Adaptation benefits come for example through reduced heat stress and flooding risk.

Emission trading and carbon taxes around the world (2019)

  Carbon emission trading implemented or scheduled

  Carbon tax implemented or scheduled

  Carbon emission trading or carbon tax under consideration

Negative side effects

Mitigation measures can also have negative side effects and risks. In agriculture and forestry, mitigation measures can affect biodiversity and ecosystem functioning. In renewable energy, mining for metals and minerals can increase threats to conservation areas. There is some research into ways to recycle solar panels and electronic waste. This would create a source for materials so there is no need to mine them.

Scholars have found that discussions about risks and negative side effects of mitigation measures can lead to deadlock or the feeling that there are insuperable barriers to taking action.

Costs and funding

Main articles: Economics of climate change mitigation § Assessing costs and benefits, and Economic analysis of climate change

Several factors affect mitigation cost estimates. One is the baseline. This is a reference scenario that the alternative mitigation scenario is compared with. Others are the way costs are modelled, and assumptions about future government policy. Cost estimates for mitigation for specific regions depend on the quantity of emissions allowed for that region in future, as well as the timing of interventions.

Mitigation costs will vary according to how and when emissions are cut. Early, well-planned action will minimize the costs. Globally, the benefits of keeping warming under 2 °C exceed the costs.

Economists estimate the cost of climate change mitigation at between 1% and 2% of GDP. While this is a large sum, it is still far less than the subsidies governments provide to the ailing fossil fuel industry. The International Monetary Fund estimated this at more than $5 trillion per year.

Another estimate says that financial flows for climate mitigation and adaptation are going to be over $800 billion per year. These financial requirements are predicted to exceed $4 trillion per year by 2030.

Globally, limiting warming to 2 °C may result in higher economic benefits than economic costs. The economic repercussions of mitigation vary widely across regions and households, depending on policy design and level of international cooperation. Delayed global cooperation increases policy costs across regions, especially in those that are relatively carbon intensive at present. Pathways with uniform carbon values show higher mitigation costs in more carbon-intensive regions, in fossil-fuels exporting regions and in poorer regions. Aggregate quantifications expressed in GDP or monetary terms undervalue the economic effects on households in poorer countries. The actual effects on welfare and well-being are comparatively larger.

Cost–benefit analysis may be unsuitable for analysing climate change mitigation as a whole. But it is still useful for analysing the difference between a 1.5 °C target and 2 °C. One way of estimating the cost of reducing emissions is by considering the likely costs of potential technological and output changes. Policymakers can compare the marginal abatement costs of different methods to assess the cost and amount of possible abatement over time. The marginal abatement costs of the various measures will differ by country, by sector, and over time.

Avoided costs of climate change effects

See also: Economic impacts of climate change

It is possible to avoid some of the costs of the effects of climate change by limiting climate change. According to the Stern Review, inaction can be as high as the equivalent of losing at least 5% of global gross domestic product (GDP) each year, now and forever. This can be up to 20% of GDP or more when including a wider range of risks and impacts. But mitigating climate change will only cost about 2% of GDP. Also it may not be a good idea from a financial perspective to delay significant reductions in greenhouse gas emissions.

Mitigation solutions are often evaluated in terms of costs and greenhouse gas reduction potentials. This fails to take into account the direct effects on human well-being.

Distributing emissions abatement costs

Mitigation at the speed and scale required to limit warming to 2 °C or below implies deep economic and structural changes. These raise multiple types of distributional concerns across regions, income classes and sectors.

There have been different proposals on how to allocate responsibility for cutting emissions. These include egalitarianism, basic needs according to a minimum level of consumption, proportionality and the polluter-pays principle. A specific proposal is "equal per capita entitlements". This approach has two categories. In the first category, emissions are allocated according to national population. In the second category, emissions are allocated in a way that attempts to account for historical or cumulative emissions.

Funding

Main articles: Climate finance and Economics of climate change mitigation § Finance

In order to reconcile economic development with mitigating carbon emissions, developing countries need particular support. This would be both financial and technical. The IPCC found that accelerated support would also tackle inequities in financial and economic vulnerability to climate change. One way to achieve this is the Kyoto Protocol's Clean Development Mechanism (CDM).

Policies

National policies

Although China is the leading producer of CO₂ emissions in the world with the U.S. second, per capita the U.S. leads China by a fair margin (data from 2017).

Climate change mitigation policies can have a large and complex impact on the socio-economic status of individuals and countries This can be both positive and negative. It is important to design policies well and make them inclusive. Otherwise climate change mitigation measures can impose higher financial costs on poor households.

The most effective and economically efficient approach of achieving lower emissions in the energy sector is to apply a combination of measures. These include market-based instruments such as taxes and permits, standards, and information policies.

Types of national policies that would support climate change mitigation include:

• Removing unhelpful subsidies: Many countries provide subsidies for activities that affect emissions. For example, significant fossil fuel subsidies are present in many countries. Phasing-out fossil fuel subsidies is crucial to address the climate crisis. It must however be done carefully to avoid protests and making poor people poorer.
• Regulatory standards: These set technology or performance standards. They can be effective in addressing the market failure of informational barriers. If the costs of regulation are less than the benefits of addressing the market failure, standards can result in net benefits.
• Market-based instruments such as emission taxes and charges. An emissions tax requires domestic emitters to pay a fixed fee or tax for every tonne of CO₂-eq GHG emissions they release into the atmosphere. If every emitter were to face the same level of tax, emitters would choose the lowest cost way of achieving emission reductions first. In the real world, however, markets are not perfect. This means that an emissions tax may deviate from this ideal. Distributional and equity considerations usually result in differential tax rates for different sources.
• Tradable permits: A permit system can limit emissions. A number of permits are distributed equal to the emission limit. Each liable entity must hold the number of permits equal to its actual emissions. A tradable permit system can be cost-effective if costs are not excessive. There must also be no significant imperfections in the permit market and markets relating to emitting activities.
• Voluntary agreements: These are agreements between governments, often in the form of public agencies, and industry. Agreements may relate to general issues, such as research and development. In other cases they may involve quantitative targets. There is, however, the risk that participants in the agreement will free ride. They can do this by not complying with the agreement or by benefitting from the agreement while bearing no cost.
• Creating helpful subsidies: Creating subsidies and financial incentives. One example is energy subsidies to support clean generation which is not yet commercially viable such as tidal power.

Carbon pricing

Main article: Carbon price

Carbon emission trade – allowance prices from 2008

Imposing additional costs on greenhouse gas emissions can make fossil fuels less competitive and accelerate investments into low-carbon sources of energy. A growing number of countries raise a fixed carbon tax or participate in dynamic carbon emission trading (ETS) systems. In 2021, more than 21% of global greenhouse gas emissions were covered by a carbon price. This was a big increase from earlier due to the introduction of the Chinese national carbon trading scheme.

Trading schemes offer the possibility to limit emission allowances to certain reduction targets. However, an oversupply of allowances keeps most ETS at low price levels around $10 with a low impact. This includes the Chinese ETS which started with $7/tCO₂ in 2021. One exception is the European Union Emission Trading Scheme where prices began to rise in 2018. They reached about €80/tCO₂ in 2022. This results in additional costs of about €0.04/KWh for coal and €0.02/KWh for gas combustion for electricity, depending on the emission intensity.

Industries which have high energy requirements and high emissions often pay only very low energy taxes, or even none at all.

Methane emissions from fossil fuel extraction are occasionally taxed. But methane and nitrous oxide from agriculture are typically not subject to tax.

International agreements

Main article: Politics of climate change

See also: Climate change § Policies and politics, and Climate change mitigation framework

Almost all countries are parties to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC). The ultimate objective of the UNFCCC is to stabilize atmospheric concentrations of greenhouse gases at a level that would prevent dangerous human interference with the climate system.

Although not designed for this purpose, the Montreal Protocol has benefited climate change mitigation efforts. The Montreal Protocol is an international treaty that has successfully reduced emissions of ozone-depleting substances such as CFCs. These are also greenhouse gases.

Paris Agreement

Signatories (yellow) and parties (blue) to the Paris Agreement

This section is an excerpt from Paris Agreement.[edit]

The Paris Agreement (or Paris Accords, Paris Climate Accords) is an international treaty on climate change that was signed in 2016. The treaty covers climate change mitigation, adaptation, and finance. The Paris Agreement was negotiated by 196 parties at the 2015 United Nations Climate Change Conference near Paris, France. As of February 2023, 195 members of the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) are parties to the agreement. Of the three UNFCCC member states which have not ratified the agreement, the only major emitter is Iran. The United States withdrew from the agreement in 2020, but rejoined in 2021.

History

See also: Climate change mitigation framework, History of climate change policy and politics, Kyoto Protocol § Chronology, and Paris Agreement § Development

Historically efforts to deal with climate change have taken place at a multinational level. They involve attempts to reach a consensus decision at the United Nations, under the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC). This is the dominant approach historically of engaging as many international governments as possible in taking action on a worldwide public issue. The Montreal Protocol in 1987 is a precedent that this approach can work. But some critics say the top-down framework of only utilizing the UNFCCC consensus approach is ineffective. They put forward counter-proposals of bottom-up governance. At this same time this would lessen the emphasis on the UNFCCC.

The Kyoto Protocol to the UNFCCC adopted in 1997 set out legally binding emission reduction commitments for the "Annex 1" countries. The Protocol defined three international policy instruments ("Flexibility Mechanisms") which could be used by the Annex 1 countries to meet their emission reduction commitments. According to Bashmakov, use of these instruments could significantly reduce the costs for Annex 1 countries in meeting their emission reduction commitments.

The Paris Agreement reached in 2015 succeeded the Kyoto Protocol which expired in 2020. Countries that ratified the Kyoto protocol committed to reduce their emissions of carbon dioxide and five other greenhouse gases, or engage in carbon emissions trading if they maintain or increase emissions of these gases.

In 2015, the UNFCCC's "structured expert dialogue" came to the conclusion that, "in some regions and vulnerable ecosystems, high risks are projected even for warming above 1.5 °C". Together with the strong diplomatic voice of the poorest countries and the island nations in the Pacific, this expert finding was the driving force leading to the decision of the 2015 Paris Climate Conference to lay down this 1.5 °C long-term target on top of the existing 2 °C goal.

Society and culture

Commitments to divest

More firms plan to invest in climate change mitigation, specifically focusing on low-carbon sectors.

More than 1000 organizations with investments worth US$8 trillion have made commitments to fossil fuel divestment. Socially responsible investing funds allow investors to invest in funds that meet high environmental, social and corporate governance (ESG) standards.

Barriers

See also: Politics of climate change, Climate change denial, Media coverage of climate change, Public opinion on climate change, and Sustainability § Barriers

A typology of discourses aimed at delaying climate change mitigation

Distribution of committed CO₂ emissions from developed fossil fuel reserves

There are individual, institutional and market barriers to achieving climate change mitigation. They differ for all the different mitigation options, regions and societies.

Difficulties with accounting for carbon dioxide removal can act as economic barriers. This would apply to BECCS (bioenergy with carbon capture and storage). The strategies that companies follow can act as a barrier. But they can also accelerate decarbonisation.

In order to decarbonise societies the state needs to play a predominant role. This is because it requires a massive coordination effort. This strong government role can only work well if there is social cohesion, political stability and trust.

For land-based mitigation options, finance is a major barrier. Other barriers are cultural values, governance, accountability and institutional capacity.

Developing countries face further barriers to mitigation.

• The cost of capital increased in the early 2020s. A lack of available capital and finance is common in developing countries. Together with the absence of regulatory standards, this barrier supports the proliferation of inefficient equipment.
• There are also financial and capacity barrier in many of these countries.

One study estimates that only 0.12% of all funding for climate-related research goes on the social science of climate change mitigation. Vastly more funding goes on natural science studies of climate change. Considerable sums also go on studies of the impact of climate change and adaptation to it.

Impacts of the COVID-19 pandemic

Main article: Impact of the COVID-19 pandemic on the environment § Climate change

The COVID-19 pandemic led some governments to shift their focus away from climate action, at least temporarily. This obstacle to environmental policy efforts may have contributed to slowed investment in green energy technologies. The economic slowdown resulting from COVID-19 added to this effect.

In 2020, carbon dioxide emissions fell by 6.4% or 2.3 billion tonnes globally. Greenhouse gas emissions rebounded later in the pandemic as many countries began lifting restrictions. The direct impact of pandemic policies had a negligible long-term impact on climate change.

Examples by country

2020 Worldwide CO₂ emissions (by region, per capita). Vertical scale shows emissions per person, and areas of rectangles indicate total emissions for countries. Though China has larger emissions, the U.S. has more emissions per person.

Richer (developed) countries emit more CO₂ per person than poorer (developing) countries. Emissions are roughly proportional to GDP per person, though the rate of increase diminishes with average GDP/pp of about $10,000.

United States

Main article: Climate change in the United States

This section is an excerpt from Greenhouse gas emissions by the United States § Federal Policies.[edit]

The United States government has held shifting attitudes toward addressing greenhouse gas emissions. The George W. Bush administration opted not to sign the Kyoto Protocol, but the Obama administration entered the Paris Agreement. The Trump administration withdrew from the Paris Agreement while increasing the export of crude oil and gas, making the United States the largest producer.

In 2021, the Biden administration committed to reducing emissions to half of 2005 levels by 2030. In 2022, President Biden signed the Inflation Reduction Act into law, which is estimated to provide around $375 billion over 10 years to fight climate change. As of 2022 the social cost of carbon is 51 dollars a tonne whereas academics say it should be more than three times higher.

China

Main articles: Greenhouse gas emissions by China, Climate change in China, and Debate over China's economic responsibilities for climate change mitigation

China has committed to peak emissions by 2030 and reach net zero by 2060. Warming cannot be limited to 1.5 °C if any coal plants in China (without carbon capture) operate after 2045. The Chinese national carbon trading scheme started in 2021.

See also

• Carbon budget
• Carbon offsets and credits
• Carbon price
• Climate movement
• Climate change denial
• Tipping points in the climate system