Клин климатической стабилизации
Климатические клинья стабилизации используются для описания возможных сценариев смягчения последствий изменения климата и их воздействия посредством группировки различных типов вмешательств в «клинья», представляющие потенциальное снижение CO 2 Выбросы . Сложенные друг на друга клинья образуют «треугольник стабилизации», который представляет собой расчетное количество углерода, которое необходимо удалить из атмосферы, чтобы сгладить выбросы углерода. [1] и предотвратить удвоение атмосферного углерода. [2] Эта структура используется для организации комплексной информации о стратегиях смягчения последствий для представления политикам и общественности с целью стимулирования как технологических изменений , так и политических действий по внедрению докоммерческих и существующих технологий. [3]
Этот подход представляет глобальное потепление как проблему, которую можно решить, используя коммерчески доступные технологии для сокращения выбросов. CO 2 Выбросы . Выбор набора стратегий смягчения последствий для создания стабилизационного треугольника является основой планирования для определения возможных мер по сокращению выбросов. Цель состоит в том, чтобы стабилизировать CO.
2 концентрации ниже 500 частей на миллион в течение пятидесяти лет, путем выбора стратегий смягчения последствий, представленных клиньями. [3] [4] [1] Каждый клин представляет собой 25 гигатонн предотвращенных выбросов углекислого газа за пятидесятилетний период. [5] [6] [2]
Этот подход к представлению сложной информации о смягчении последствий был представлен в 2004 году Принстонского университета исследователями Стивеном Пакалой и Робертом Х. Соколоу . [1] [2] [7] В 2004 году Пакала и Соколов подсчитали, что для смягчения последствий изменения климата к 2054 году потребуется семь вложений улучшений, если немедленно принять серьезные меры. [8] В 2011 году они увеличили свою оценку с семи до девяти клиньев, учитывая продолжающийся рост выбросов со времени первоначального документа 2004 года. [8] Некоторые исследователи подсчитали, что количество мер, необходимых для смягчения последствий изменения климата, может быть намного выше. [6] [9] [4] В обновлении Инициативы по снижению выбросов углерода за 2020 год прогнозируются усилия по смягчению последствий до 2060 года с помощью восьми клиньев. [1] Подчеркиваются как срочность, так и сложность достижения существенных изменений. [4]
В 2021 году в сводном обзоре прогресса в реализации 16 стратегий смягчения последствий изменения климата, выраженном в виде стабилизационных клиньев, сообщалось, что, хотя в некоторых областях наблюдался существенный прогресс (например, повышение эффективности транспортных средств), в других наблюдался незначительный или отрицательный прогресс (например, потеря тропического древесного покрова в Азии и Африки). Чистый прогресс по состоянию на 2021 год оценивается лишь примерно в 1,5 ± 0,9 от первоначально оцененных семи клиньев. [10]
Концепция
[ редактировать ]Стабилизационный клин – это действие, которое постепенно снижает прогнозируемые выбросы. Название происходит от треугольной формы разрыва между траекториями сокращенных и несокращённых выбросов, отображаемых на графике во времени. Например, снижение спроса на электроэнергию из-за повышения эффективности означает, что необходимо производить меньше электроэнергии и, следовательно, производить меньше выбросов. Термин возник из игры «Стабилизационный клин».
В качестве эталонной единицы стабилизационный клин равен следующим примерам инициатив по смягчению последствий: развертывание двухсот тысяч ветряных турбин мощностью 10 МВт ; полностью остановить вырубку лесов и посадку 300 миллионов гектаров деревьев; увеличение средней энергоэффективности всех зданий мира на 25 процентов; [ когда? ] или установка установок по улавливанию и хранению углерода на 800 крупных угольных электростанциях. [11] Пакала и Соколов в своей работе « Стабилизационные клинья» предложили , что к 2050 году необходимо создать семь клиньев – при нынешних технологиях – чтобы оказать существенное влияние на смягчение последствий изменения климата. [12] Однако есть источники, которые оценивают необходимость в 14 клиньях, поскольку предложение Пакалы и Соколова стабилизирует только выбросы углекислого газа на нынешних уровнях, но не концентрацию в атмосфере, которая увеличивается более чем на 2 ppm в год. [11] В 2011 году Соколов пересмотрел свою предыдущую оценку до девяти. [13]
Сценарий
[ редактировать ]Выбросы CO
Уровень выбросов парниковых газов и других парниковых газов увеличивается со времен промышленной революции . Если эта тенденция сохранится, к 2055 году выбросы удвоятся. Чтобы предотвратить худшие последствия глобального потепления , ученые рекомендуют немедленно заморозить и сократить чистые глобальные выбросы. [14]
Стабилизационный треугольник
[ редактировать ]| Внешние видео | |
|---|---|
 «Треугольник стабилизации: решение проблемы парниковых газов с помощью современных технологий» , Институт окружающей среды Хай-Медоуз . |
Если глобальные выбросы CO
2 показаны графики на ближайшие 50 лет, разница между сценарием «бизнес как обычно» и «плоским» сценарием образует треугольник. Этот треугольник известен как треугольник стабилизации. Пакала и Соколов первоначально разделили этот гипотетический треугольник на семь стабилизирующих клиньев, которые представляют собой различные инициативы, которые необходимо предпринять для сокращения выбросов. Говоря о различных стратегиях сокращения выбросов, часто используют формулировку «уменьшить ценность одного клина». Сокращение прогнозируемых четырнадцати гигатонн выбросов углерода в семь клиньев стабилизационного треугольника облегчает концептуализацию задачи. [4] [14]
«Клин представляет собой деятельность, которая сокращает выбросы в атмосферу, начиная с нуля сегодня и увеличивая до 1 гигатонны сокращения выбросов углерода в год через 50 лет, что в совокупности составит 25 гигатонн сокращения выбросов за 50 лет». [5]
Стратегии клина
[ редактировать ]Пакала и Соколов впервые представили концепцию клиньев в журнале Science в 2004 году. В этой статье они определили пятнадцать различных стратегий клиньев. [4] [2] [15] Что касается конкретного числа, Соколов говорит, что он и Пакала не предусмотрели все возможности, но что «остановиться на 15 было вопросом риторики. И утомление. В 15 не было ничего волшебного». [16]
Клинья, как правило, делятся на три категории: борьба со спросом на энергию , борьба с энергоснабжением и борьба с выбросами CO.
2 захвата и хранения . Каждый клин представляет собой миллиард метрических тонн углерода в год. [4] По состоянию на 2020 год [update] На веб-сайте CMI представлены пятнадцать стратегий, которые сгруппированы в девять категорий следующим образом: [17]
- Эффективность
- Переключение топлива
- Улавливание и хранение углерода
- Лесные и сельскохозяйственные почвы
- Ядерный
- Ветер
- Солнечная
- Топливо из биомассы
- Естественные раковины
Помимо ограничения выбросов CO
2 , такие изменения приносят дополнительные преимущества общественному здравоохранению, такие как снижение загрязнения воздуха, улучшение физической формы и регулирование инфекционных заболеваний. [18]
Как и многие другие дискуссии о глобальном изменении климата, большинство докладов Пакалы и Соколоу сосредоточены на повышении энергоэффективности. Некоторые из них обращаются к вопросу ограничения потребления, и ни одна из них не рассматривает вопрос сокращения численности населения. [2] Тем не менее, экономический и демографический рост был определен как фундаментальная движущая сила глобального изменения климата. [19] Из пятнадцати клиньев, разработанных Пакалой и Соколоу, только один — вдвое сокращающий количество миль, проезжаемых мировым автомобильным парком, — можно считать клином «сокращения спроса». [2] Другие исследователи обсудили потенциал ряда стратегий смягчения последствий, включая изменение диеты и темпы роста населения. [20] [21] [22]
Клиновые оценки
[ редактировать ]По состоянию на 2004 год [update]Пакала и Соколов подсчитали, что для смягчения последствий изменения климата потребуется семь вложений улучшений, если немедленно принять серьезные меры. [8] В 2011 году они опубликовали новую оценку, в которой предположили, что количество необходимых клиньев увеличилось с семи до девяти. Это увеличение отражает такие факторы, как продолжающееся увеличение выбросов со времени выхода первоначального документа 2004 года. [8]
Некоторые исследователи утверждают, что оценки Пакалы и Соколоу относительно количества необходимых клиньев для стабилизации климата оптимистичны. Мартин И. Хофферт был одним из первых ученых, предсказавших глобальное потепление из-за углекислого газа, работая в Exxon в 1980-х годах. [23] Хофферт предположил в статье Science 2010 года , что оценки Пакалы и Соколоу на 2004 год были слишком занижены и что некоторым из их предположений о снижении соотношения выбросов углерода и энергии противоречило увеличение добычи природного газа, нефти и угля. Хофферт предположил, что может потребоваться до 18-25 клиньев. [6] Он утверждает, что необходима массовая мобилизация, сравнимая с Манхэттенским проектом или программой «Аполлон» , чтобы превратить необходимые технологии из технически возможных в оперативные. [24]
«Мы должны немедленно начать работать над реализацией тех элементов, которые мы знаем, как реализовать, и нам нужно начать реализацию этих долгосрочных программ». [4]
Аналогичным образом, в июне 2008 года Джозеф Ромм утверждал в журнале Nature : «Если мы хотим быть уверены в нашей способности стабилизировать уровень углекислого газа ниже 450 частей на миллион, выбросы в среднем должны составлять менее 5 ГтУ в год в течение столетия. Это означает ускорение внедрения технологий клинья, так что они начнут действовать в 2015 году и полностью заработают за гораздо меньшее время, чем первоначально смоделировали Соколоу и Пакала». [9] Ромм подчеркнул важность перехода национальной и глобальной политики от долгосрочных к немедленным стратегиям, а также срочность внедрения существующих низкоуглеродных технологий. [9]
Игра «Стабилизационные клинья»
[ редактировать ]
Стабилизационные клинья являются основой командного упражнения под названием « Игра на стабилизационный клин» . Эта игра стала популярной как инструмент для школ и предприятий, позволяющий обучать игроков и обсуждать меры по смягчению последствий глобального потепления. Инициатива по сокращению выбросов углекислого газа (CMI) разрешает любому использовать игру и ее материалы при условии, что он поделится результатами с CMI.
Идея стабилизирующих клиньев иногда представлена в виде командного упражнения, называемого «Игра в стабилизационные клинья». [25] Из-за простоты игры в клин она стала популярной в качестве коммуникационного инструмента для смягчения последствий глобального потепления . Он используется на различных аренах и различными игроками, включая бизнесменов, политиков, учителей и студентов. Дэвид Хокинс, директор по климату Совета по защите природных ресурсов , так описывает простоту использования игры в клин:
Концепция клиньев — это что-то вроде iPod для анализа климатической политики… Это понятный, привлекательный пакет, который люди могут наполнить своим собственным контентом». [16]
Образовательное использование
[ редактировать ]Инициатива по сокращению выбросов углекислого газа (CMI) разрешает любому использовать игру и ее материалы при условии, что он поделится результатами с CMI. Поскольку он настолько широко доступен, его включили в некоторые учебные программы средней школы. Центр Keystone считает, что игра «Стабилизационный клин» соответствует следующим национальным образовательным стандартам : S1, S6, LA4, LA5, C4, C5, E1, G1, G5 и WH9. [26]
Американская ассоциация содействия развитию науки провела конференцию для преподавателей в отеле Hilton в Сан-Франциско в 2007 году. С AAAS сотрудничали Национальная ассоциация учителей естественных наук и Объединение преподавателей Сан-Франциско (представляющее Национальную ассоциацию образования и Американскую федерацию учителей). ). Соколов и Хотински лично представили на мероприятии концепцию «Стабилизационного клина». [27]
Использование в бизнесе
[ редактировать ]Игра «Клин стабилизации» также используется в качестве центрального элемента бизнес-семинаров. Руководители предприятий играли в эту игру на семинаре, проводимом Академией устойчивого предпринимательства Йоркского университета в Торонто . [28]
Критика
[ редактировать ]По оценкам некоторых ученых, может потребоваться значительно большее количество клиньев, чем первоначально предлагали Пакала и Соколов. [6] [9] Поэтому основная предпосылка игры о том, что у человечества есть инструменты и технологии, чтобы остановить изменение климата, может быть чрезмерно оптимистичной.
Игру клином критиковали как слишком простую, особенно в отношении экономических аспектов борьбы с глобальным потеплением . В материалах, предоставленных CMI, к каждому клину прилагается только один, два или три знака доллара в качестве общей оценки затрат по каждому варианту. [14] Ричард Дж. Ричелс , старший инженер Научно-исследовательского института электроэнергетики , говорит, что отсутствие экономической точности в игре может создать неправильные представления:
Нам нужно выяснить, сколько это будет стоить, чтобы сделать его доступным. Если не учитывать вопрос стоимости, люди перестанут думать, что это будет проще простого. Это потребует серьезных денег. Если окружающая среда бесценна, мы должны быть готовы заплатить серьезные деньги за ее защиту. [16]
Последняя критика заключается в том, что игра клином фокусируется на технологических решениях, а не на фундаментальном вызове бесконечно растущей экономике, которая лежит в основе глобального изменения климата. [2]
История
[ редактировать ]Идея клиньев для стабилизации климата была разработана в рамках Инициативы по снижению выбросов углерода (CMI) в Принстонском институте окружающей среды (ныне Экологический институт Хай-Медоуз ). [29] [30] Проект финансировался Ford Motor Company в период с 2000 по 2009 год, а с 2000 года он получает финансирование от BP . [31] [32]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Киберт, Чарльз Дж. (12 апреля 2022 г.). Устойчивое строительство: проектирование и строительство экологически чистых зданий . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-1-119-70645-8 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Арнольд, Денис Г. (31 марта 2011 г.). Этика глобального изменения климата . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1-139-50100-2 .
- ^ Jump up to: а б Галлахер, Келли Симс; Холдрен, Джон П.; Сагар, Амбуж Д. (1 ноября 2006 г.). «Энерготехнологические инновации» . Ежегодный обзор окружающей среды и ресурсов . 31 (1): 193–237. doi : 10.1146/annurev.energy.30.050504.144321 . ISSN 1543-5938 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Кольберт, Элизабет (1 мая 2005 г.). «Климат человека, часть III: что можно сделать?» . Житель Нью-Йорка .
- ^ Jump up to: а б «Теория стабилизационного клина» . Вызовы XXI века . Королевское географическое общество. 27 августа 2015 г.
- ^ Jump up to: а б с д Хофферт, Мартин И. (10 сентября 2010 г.). «Прощай, ископаемое топливо?». Наука . 329 (5997): 1292–1294. дои : 10.1126/science.1195449 . ПМИД 20829473 . S2CID 206529026 .
- ^ «Инициатива по снижению выбросов углекислого газа» . Cmi.princeton.edu. 8 января 2014 г. Проверено 14 февраля 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с д Соколов, Роберт (27 сентября 2011 г.). «Клинья подтверждены» . Бюллетень ученых-атомщиков .
- ^ Jump up to: а б с д Ромм, Йозеф (8 июля 2008 г.). «Очистка от углерода» (PDF) . Природа . Том. 2, нет. Июль . Проверено 26 июня 2023 г.
- ^ Джонсон, Натан; Гросс, Роберт; Стаффелл, Иэн (1 июня 2021 г.). «Стабилизационные клинья: измерение прогресса в преобразовании глобальных систем энергетики и землепользования» . Письма об экологических исследованиях . 16 (6): 064011. doi : 10.1088/1748-9326/abec06 . hdl : 10044/1/87398 . ISSN 1748-9326 . S2CID 233777592 . Проверено 26 июня 2023 г.
- ^ Jump up to: а б Доусон, Брайан; Спаннагл, Мэтт (2008). Полное руководство по изменению климата . Оксон: Рутледж. стр. 283 . ISBN 978-0415477895 .
- ^ Пакала, С.; Соколов, Р. (13 августа 2004 г.). «Стабилизационные клинья: решение климатической проблемы на следующие 50 лет с помощью современных технологий». Наука . 305 (5686): 968–972. Бибкод : 2004Sci...305..968P . CiteSeerX 10.1.1.642.8472 . дои : 10.1126/science.1100103 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 15310891 . S2CID 2203046 .
- ^ Соколов, Роберт (27 сентября 2011 г.). «Клинья подтверждены — Бюллетень учёных-атомщиков» . Бюллетень ученых-атомщиков . Проверено 27 августа 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с Хотински, Роберта (январь 2007 г.). «Стабилизационные клинья: концепция и игра» (PDF) . Инициатива по снижению выбросов углерода. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июля 2008 года . Проверено 20 июля 2007 г.
- ^ Стивен Пакала; Роберт Соколоу (13 августа 2004 г.). «Стабилизационные клинья: решение климатической проблемы на следующие 50 лет с помощью современных технологий». Наука . 305 (5686): 968–972. CiteSeerX 10.1.1.642.8472 . дои : 10.1126/science.1100103 . ПМИД 15310891 . S2CID 2203046 .
- ^ Jump up to: а б с Даррен Самуэльсон. «Профессора из Принстона вбивают клинья в политические дебаты» . Издательство по окружающей среде и энергетике . Проверено 17 августа 2007 г.
- ^ «Внедрение стабилизационных клиньев – Инициатива по снижению выбросов углекислого газа» . cmi.princeton.edu . Проверено 9 февраля 2020 г.
- ^ Патц, Джонатан; Кэмпбелл-Лендрам, Диармид; Гиббс, Холли; Вудрафф, Розали (1 апреля 2008 г.). «Оценка воздействия глобального изменения климата на здоровье: расширение подходов к сравнительной оценке рисков для разработки политики» . Ежегодный обзор общественного здравоохранения . 29 (1): 27–39. doi : 10.1146/annurev.publhealth.29.020907.090750 . ISSN 0163-7525 . ПМИД 18173382 .
- ^ Йоргенсон, АК; Фиске, С; Губачек, К; Ли, Дж; Макговерн, Т; Рик, Т; Шор, Дж.Б.; Солецкий, В; Йорк, Р; Зичерман, А (январь 2019 г.). «Взгляд социальных наук на движущие силы глобального изменения климата и меры реагирования на него» . Междисциплинарные обзоры Wiley. Изменение климата . 10 (1): е554. дои : 10.1002/wcc.554 . ПМК 6360453 . ПМИД 30774719 .
- ^ Гроссо, Стивен Дж. Дел; Кавигелли, Мишель А. (декабрь 2012 г.). «Пересмотр клиньев стабилизации климата: можно ли достичь целей сельскохозяйственного производства и сокращения выбросов парниковых газов?» . Границы в экологии и окружающей среде . 10 (10): 571–578. дои : 10.1890/120058 . ISSN 1540-9295 .
- ^ Джонсон, Иеремия; Чертоу, Мэриан (1 апреля 2009 г.). «Клины стабилизации климата в действии: системный подход к энергетической устойчивости острова Гавайи» . Экологические науки и технологии . 43 (7): 2234–2240. дои : 10.1021/es801700a . ISSN 0013-936X . ПМИД 19452868 .
- ^ Чой, БЖЖ; Чен, CL (1 марта 2022 г.). «Тройной итог и стабилизационные клинья: основа периоперационной устойчивости» . Анестезия и анальгезия . 134 (3): 475–485. дои : 10.1213/ANE.0000000000005890 . ПМЦ 9556165 . ПМИД 35180164 .
- ^ Патти, Эмма (2 июля 2021 г.). «Ученые, нанятые крупными нефтяными компаниями, которые давно предсказали климатический кризис» . Хранитель .
- ^ Деннинг, Стив (21 июля 2019 г.). «Реализация единственного жизнеспособного решения проблемы изменения климата» . Форбс .
- ^ «Стабилизационные клинья: концепция и игра» (PDF) . Университет Колорадо в Боулдере . Проверено 26 июня 2023 г.
- ^ «CSI: Исследования состояния климата (9–12 классы)» . Кистоун Центр. Архивировано из оригинала 29 сентября 2007 г. Проверено 16 августа 2007 г.
- ^ «Общение и изучение глобального изменения климата» (PDF) . Американская ассоциация содействия развитию науки. Архивировано из оригинала (PDF) 24 февраля 2007 г. Проверено 17 августа 2007 г.
- ^ Бойс, Нелл (25 июня 2007 г.). «Климатическая игра дает реальные возможности спасти мир» . Национальное общественное радио . Проверено 16 августа 2007 г.
- ^ Дурки, Роберт К. (5 апреля 2022 г.). Новый Принстонский компаньон . Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-21044-5 . Проверено 1 сентября 2022 г.
- ^ Шанахан, Майк (13 августа 2004 г.). «Существуют технологии, способные остановить изменение климата, говорят ученые» . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии .
- ^ Келли, Морган (13 декабря 2018 г.). «Фотовыставка посвящена 25-летию экологического образования и исследований Принстона» . Принстонский университет . Проверено 22 июня 2023 г.
- ^ «Инициатива по снижению выбросов углекислого газа» . Cmi.princeton.edu. 08.04.2015. Архивировано из оригинала 25 марта 2016 г. Проверено 11 апреля 2016 г.