Přechodná reakce na klima na kumulativní emise uhlíku - Transient climate response to cumulative carbon emissions

The přechodná reakce na klima na kumulativní emise uhlíku (TCRE) je poměr globálně zprůměrované změny povrchové teploty na jednotku oxid uhličitý (CO.)2) emitované.[1][2][3][4][5] Jako emitovaný CO2 vykazuje atmosférické životy v tisíciletých časových měřítcích, je tato reakce chápána jako množství, které mění globální teplota na množství celkového oxidu uhličitého v atmosféře.[6][1][3] S ohledem na kumulativní CO2 emise v průběhu času se rozumně odhaduje, že se globální teplota bude lineárně měnit bez ohledu na cestu k dosažení vrcholu CO2 emise.[6][1][7][8][3] To znamená, že pro konkrétní množství kumulativního CO2 lze očekávat známou globální změnu teploty (v rozsahu nejistoty), což naznačuje, že udržení globální změny teploty pod specifickými prahovými hodnotami je problémem omezení kumulativního CO2 emise, což vede k myšlence a uhlíkový rozpočet.[3][4]

Výpočet

Vzorce

TCRE se počítá na základě vzorce pro poměr změny teploty a kumulativních emisí uhlíku (měřeno jako CO2), což je čistý uhlík zbývající v atmosféře po zohlednění příslušných zdrojů a propadů.[1] Jako měřítko změny atmosférického uhlíku parametrizuje TCRE citlivost na klima a citlivost na uhlík k výpočtu hodnoty, která představuje změnu teploty (° C) na bilion tun emitovaného uhlíku (Tt C).[1][6] Toto je reprezentováno následujícím vzorcem Matthews et al., 2009:

[1]

kde,

  • ΔT = průměrná změna globální teploty (° C)
  • ET = kumulativní emise oxidu uhličitého (Tt C)
  • ΔCA = změna atmosférického uhlíku (Tt C)

a 1Tt C = 3,7 Tt CO2

TCRE lze také definovat nikoli z hlediska teplotní odezvy na emitovaný uhlík, ale z hlediska teplotní odezvy na změnu v radiační působení jako v Myhre et al., 2015:[9]

[9]

kde,

  • RF = radiační působení (W / m2) pořízený na vrcholu atmosféry (TOA)

Zde se TCRE používá k posouzení předpokládaného lineárního účinku radiačního působení na změnu teploty v historické analýze.[9]

Modelování

TCRE je modelován pomocí klimatické modely které simulují emise uhlíku zvýšením CO2 emise o 1% ročně z předindustriální úrovně až do koncentrace CO2 v atmosféře se zdvojnásobí (2 x CO2) nebo čtyřnásobně (4 x CO.)2).[10][1][3][4] Protože všechny tyto experimenty vycházejí ze stejné počáteční atmosférické koncentrace CO2 (přibližně 285 ppm[5]), ke zdvojnásobení a čtyřnásobku dochází po 70 a 140 letech. Různé modelování parametrizací TCRE zahrnuje: držení CO2 emisní konstanta po čtyřnásobku;[5] modelování čistých negativních emisí po zdvojnásobení nebo čtyřnásobení;[7] zastavení emisí po zdvojnásobení a pokračování modelu až na 10 000 let;[11] nebo běží rozšířené RCP scénáře a hodnocení změny teploty na kumulativní emise při vysokém CO2 koncentrace.[8]

Teplotní odezva

Globální reakce

Globální změna teploty je přibližně lineárně úměrná kumulativním emisím uhlíku.[4][3] To znamená, že pro dané množství emisí uhlíku související množství globální oteplování lze rozumně očekávat.[1][12] Modelová data syntetizovaná IPCC Pátá hodnotící zpráva z dostupných studií naznačuje a pravděpodobně TCRE 0,8 ° až 2,5 ° C na Tt C (nebo 1 000 Pg C).[4] V přehledu zaměřeném na TCRE Matthews et al. (2018) odhadují TCRE jako 0,8 ° až 2,4 ° C na Tt C a navrhují observačně omezený nejlepší odhad 1,35 ° C na Tt C.[3]

Regionální reakce

I když je globální průměrná teplotní odezva na kumulativní emise přibližně lineární, není tato odezva na celém světě jednotná.[3][2][13] Výpočty geografického modelu teplotní odezvy (2016) Leduc a kol. (Regionální TCRE nebo RTCRE) ukazují hodnoty změny nízké teploty v oblastech rovníkového a tropického oceánu a vysoké hodnoty změny teploty přesahující 4 ° C / Tt C v Arktidě.[2] Podobně ukazují výrazný rozdíl teplotní odezvy mezi pevninou a oceánem, který je do značné míry výsledkem oceánského tepelného cyklu.[2][5][14]

Odpověď na regionální srážky

Na rozdíl od pozitivní regionální teplotní odezvy jsou změny regionálních srážek na kumulativní emise pozitivní nebo negativní, v závislosti na poloze.[13] Partanen et al., (2017) ukazují silnou pozitivní srážkovou odezvu v EU Arktický s negativními odpověďmi (tj. sníženými srážkami) v některých částech země Jižní Afrika, Austrálie, Severní a Jižní Amerika.[13]

Uhlíkový rozpočet

Hlavní článek: Emisní rozpočet

Pozorovaná a vypočítaná lineární TCRE a RTCRE vede k představě o uhlíkovém rozpočtu.[1][4][12][15] Uhlíkový rozpočet je kumulativní množství CO2, vyzařovaný antropologicky jako zeměkoule, což vede ke stanovenému limitu globálního oteplování.[1][4][12][15] IPCC odhaduje CO2- pouze uhlíkový rozpočet (s 50% pravděpodobností) pro pobyt pod 2 ° C při 1210 PgC (nebo 1,21 Tt C).[4] Účtování o 515 PgC CO2 emitované v letech 1870 až 2011, zbývá CO2- pouze uhlíkový rozpočet 695 PgC, pro 50% šanci zůstat pod globální průměrnou změnou teploty o 2 ° C.[4]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i j Matthews, H.D .; Gillett, N.P .; Stott, PA; Zickfeld, K (11. června 2009). „Proporcionalita globálního oteplování kumulativním emisím uhlíku“. Příroda. 459 (7248): 829–832. doi:10.1038 / nature08047. PMID  19516338.
  2. ^ A b C d Leduc, M .; Matthews, H.D .; de Elia, R. (4. ledna 2016). „Regionální odhady přechodné změny klimatu na kumulativní emise CO2“. Přírodní změna podnebí. 6 (5): 474–478. doi:10.1038 / NCLIMATE2913.
  3. ^ A b C d E F G h Matthews, H.D .; Zickfeld, K .; Knutti, R .; Allen, M.R. (12. ledna 2018). „Zaměření na kumulativní emise, globální uhlíkové rozpočty a důsledky pro cíle v oblasti zmírňování změny klimatu“. Dopisy o výzkumu v oblasti životního prostředí. 13: 010201. doi:10.1088 / 1748-9326 / aa98c9.
  4. ^ A b C d E F G h i Collins, M .; Knutti, R .; Arblaster, J .; Dufresne, J.-L .; Fichefet, T .; Friedlingstein, P .; Gao, X .; Gutowski, W. J.; Johns, T .; Krinner, G .; Shongwe, M .; Tebaldi, C .; Weaver, A.J .; Wehner, M. (2013). Stocker, T.F .; Qin, D .; Plattner, G.K; Tignor, M .; Allen, S.K .; Boschung, J .; Nauels, A .; Xia, Y .; Bex, V. (eds.). „Dlouhodobá změna klimatu: projekce, závazky a nevratnost“. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Příspěvek pracovní skupiny I k páté hodnotící zprávě Mezivládního panelu pro změnu klimatu. Cambridge University Press, Cambridge, Velká Británie a New York, NY, USA.
  5. ^ A b C d Gillett, Nathan P .; Arora, Vivek K .; Matthews, Damon; Allen, Myles R. (09.09.2013). „Omezení poměru globálního oteplování na kumulativní emise CO2 pomocí simulací CMIP5 *“. Journal of Climate. 26 (18): 6844–6858. doi:10.1175 / jcli-d-12-00476.1.
  6. ^ A b C Allen, M.R .; Frame, D.J .; Huntingford, C .; Lowe, J. A.; Meinshausen, M .; Meinshausen, N. (30. dubna 2009). "Oteplování způsobené kumulativními emisemi směrem k bilionté tuně". Příroda. 458 (7242): 1163–1166. doi:10.1038 / nature08019. PMID  19407800.
  7. ^ A b Zickfeld, K .; MacDougall, A.H .; Matthews, H.D. (12. května 2016). „K proporcionalitě mezi globální změnou teploty a kumulativními emisemi CO2 v období čistých negativních emisí CO2“. Dopisy o výzkumu v oblasti životního prostředí. 11 (5): 055006. doi:10.1088/1748-9326/11/5/055006.
  8. ^ A b Tokarska, K.B .; Gillett, N.P .; Weaver, A.J .; Arora, V. K.; Eby, M. (23. května 2016). „Klimatická reakce na pět bilionů tun uhlíku“. Přírodní změna podnebí. 6 (9): 851–855. doi:10.1038 / NCLIMATE3036.
  9. ^ A b C Myhre, Gunnar; Boucher, Olivier; Bréon, François-Marie; Forster, Piers; Shindell, Drew (březen 2015). „Klesající nejistota v přechodné reakci na klima, protože v budoucích změnách klimatu dominuje vynucování CO2 (PDF). Nature Geoscience. 8 (3): 181–185. doi:10.1038 / ngeo2371. ISSN  1752-0908.
  10. ^ Williams, Richard G .; Goodwin, Philip; Roussenov, Vassil M .; Bopp, Laurent (2016). „Rámec pro pochopení přechodné reakce na klima na emise“. Dopisy o výzkumu v oblasti životního prostředí. 11 (1): 015003. doi:10.1088/1748-9326/11/1/015003. ISSN  1748-9326.
  11. ^ Frölicher, Thomas L .; Paynter, David J. (2015). „Rozšíření vztahu mezi globálním oteplováním a kumulativními emisemi uhlíku na víceleté časové rámce“. Dopisy o výzkumu v oblasti životního prostředí. 10 (7): 075002. doi:10.1088/1748-9326/10/7/075002. ISSN  1748-9326.
  12. ^ A b C Frame, David J .; Macey, Adrian H .; Allen, Myles R. (2014-09-21). „Kumulativní emise a politika v oblasti klimatu“. Nature Geoscience. 7 (10): 692–693. doi:10.1038 / ngeo2254.
  13. ^ A b C Partanen, Antti-Ilari; Leduc, Martin; Matthews, H. Damon (2017). „Sezónní změny klimatu v důsledku kumulativních emisí CO 2“. Dopisy o výzkumu v oblasti životního prostředí. 12 (7): 075002. doi:10.1088 / 1748-9326 / aa6eb0. ISSN  1748-9326.
  14. ^ Bryan, K .; Komro, F.G .; Manabe, S .; Spelman, M.J. (1. ledna 1982). „Přechodná reakce na klima při zvyšování atmosférického oxidu uhličitého“. Věda. 215 (4528): 56–58. doi:10.1126 / science.215.4528.56. PMID  17790468.
  15. ^ A b Millar, Richard; Allen, Myles; Rogelj, Joeri; Friedlingstein, Pierre (01.01.2016). „Kumulativní rozpočet na uhlík a jeho důsledky“ (PDF). Oxfordský přehled hospodářské politiky. 32 (2): 323–342. doi:10.1093 / oxrep / grw009. ISSN  0266-903X.