Смягчение последствий изменения климата

Материал из Циклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Смягчение последствий изменения климата состоит из действий по ограничению масштабов или темпов глобального потепления и связанных с ним последствий[1]. Как правило, это связано с сокращением антропогенных выбросов парниковых газов (ПГ)[2].

На долю ископаемого топлива приходится около 70% выбросов парниковых газов[3]. Главная задача состоит в том, чтобы отказаться от использования угля, нефти и газа и заменить эти ископаемые виды топлива чистыми источниками энергии. Из-за резкого падения цен ветроэнергетика и солнечная фотовольтаика (PV) все больше конкурируют с нефтью, газом и углем[4], хотя они требуют накопления энергии и протяженных электрических сетей. Смягчение или обращение вспять изменения климата также может быть достигнуто путем замены бензина и дизельного топлива электромобилями, лесовосстановления и сохранения лесов ("поглотитель углерода"), изменений в сельскохозяйственной практике и технике, отказа от финансирования ископаемого топлива, демократических реформ корпоративного управления, изменений в законодательстве о потребителях и осуществления восстановления благосостояния Земли после пандемии COVID-19[5]. До сих пор не существует технологии удаления углекислого газа из атмосферы Земли[6], или геоинженерии в безопасном или достаточном масштабе[7].

Почти все страны являются участниками Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН)[8]. Конечной целью РКИК ООН является стабилизация атмосферных концентраций ПГ на уровне, который предотвратил бы опасное вмешательство человека в климатическую систему[8]. В 2010 году стороны РКИК ООН согласились с тем, что будущее глобальное потепление должно быть ограничено уровнем ниже 2 °C (3,6 °F) по сравнению с доиндустриальным уровнем[9]. С Парижским соглашением 2015 года это было подтверждено.

В специальном докладе о глобальном потеплении на 1,5 °C Межправительственная группа экспертов по изменению климата подчеркнула преимущества сохранения глобального потепления ниже этого уровня, предложив глобальные коллективные усилия, которые могут быть направлены на достижение Целей устойчивого развития Организации Объединенных Наций на 2015 год[10]. Пути выбросов без какого-либо или ограниченного превышения потребовали бы быстрых и далеко идущих преобразований в энергетике, земле, городах и инфраструктуре, включая транспорт и здания, а также промышленные системы[11].

Нынешняя траектория глобальных выбросов парниковых газов, по-видимому, не согласуется с ограничением глобального потепления до уровня ниже 1,5 или 2 °C[12][13][14]. Однако в глобальном масштабе выгоды от сохранения потепления ниже 2 °C превышают затраты[15].

Содержание

[править] Концентрация и стабилизация парниковых газов

РКИК ООН направлена на стабилизацию концентраций парниковых газов (ПГ) в атмосфере на таком уровне, при котором экосистемы могут естественным образом адаптироваться к изменению климата, производство продовольствия не находится под угрозой, а экономическое развитие может протекать устойчивым образом[16]. В настоящее время человеческая деятельность добавляет CO2 в атмосферу быстрее, чем природные процессы могут удалить его[17]. Согласно американскому исследованию 2011 года, стабилизация концентрации атмосферного CO2 потребует сокращения антропогенных выбросов CO2 на 80% по сравнению с пиковым уровнем выбросов[18].

МГЭИК работает с концепцией фиксированного эмиссионного бюджета. Если выбросы останутся на текущем уровне 42 гигатонны CO2, углеродный бюджет для 1,5°C может быть исчерпан в 2028 году[19]. Повышение температуры до этого уровня произойдет с некоторой задержкой между 2030 и 2052 годами[20]. Даже если в будущем удастся добиться отрицательных выбросов, 1,5°C не должно быть превышено ни в коем случае, чтобы избежать потери экосистем[11].

После того как 9 миллиардов человек оставят место для выбросов при производстве продуктов питания и для поддержания глобальной температуры ниже 2 °C, выбросы от производства энергии и транспорта должны будут почти сразу же достичь пика в развитых странах и снижаться примерно на 10% каждый год, пока нулевые выбросы не будут достигнуты примерно в 2030 году[21][22][23][24].

[править] Источники выбросов парниковых газов

Благодаря Киотскому протоколу удалось решить проблему сокращения почти всех антропогенных парниковых газов[25]. Этими газами являются CO2, метан (CH4), оксид азота (N2O) и фторированные газы (F-Газы): гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ) и гексафторид серы (SF6). Их потенциал глобального потепления (ПГП) зависит от продолжительности их жизни в атмосфере. Метан имеет относительно короткое атмосферное время жизни около 12 лет, но имеет большое непосредственное воздействие[26]. Для метана снижение примерно на 30% ниже нынешних уровней выбросов привело бы к стабилизации его атмосферной концентрации, в то время как для N2O потребовалось бы сокращение выбросов более чем на 50%. Оценки в значительной степени зависят от способности океанов и наземных поглотителей поглощать ПГ. Риск воздействия обратной связи при глобальном потеплении приводит к высокой неопределенности в определении значений ПГП.

[править] Углекислый газ (CO2)

  • Ископаемое топливо: нефть, газ и уголь являются основными факторами антропогенного глобального потепления с ежегодными выбросами 34,6 гигатонны CO2 в 2018 году[27].
  • Производство цемента оценивается в 1,5 гигатонны CO2.
  • Изменение землепользования - это дисбаланс между обезлесением и лесовосстановлением. Оценки очень неопределенны и находятся на уровне 3,8 гигатонн CO2[28]. Лесные пожары вызывают выбросы около 7 гигатонн CO2[29][30].
  • Сжигание на факелах: при добыче сырой нефти огромное количество попутного нефтяного газа обычно сжигается на факелах как отработанный или непригодный для использования газ.

[править] Метан (СН4)

  • Ископаемое топливо (33%) также составляет большую часть выбросов метана, включая газораспределение, утечки и газоотвод[28].
  • На долю крупного рогатого скота (21%) приходится две трети метана, выделяемого домашним скотом, за которым следуют буйволы, овцы и козы[31].
  • Человеческие отходы и сточные воды (21%): когда отходы биомассы на свалках и органические вещества в бытовых и промышленных сточных водах разлагаются бактериями в анаэробных условиях, образуется значительное количество метана.
  • Выращивание риса (10%) на затопленных рисовых полях является еще одним сельскохозяйственным источником, где анаэробное разложение органического материала приводит к образованию метана.

[править] Оксиды азота (N2О)

  • Большинство выбросов производится сельским хозяйством, особенно мясным производством: крупный рогатый скот (помет на пастбище), удобрения, навоз животных[28].

[править] Фторосодержащие газы

Распределительные устройства в энергетике, производство полупроводников и производство алюминия[32].

[править] Составление прогнозов

Прогнозы будущих выбросов парниковых газов весьма неопределенны[1]. В отсутствие политики смягчения последствий изменения климата выбросы парниковых газов могут значительно возрасти в течение 21 века[33]. Современные научные прогнозы предупреждают о повышении температуры на 4,5 градуса в течение десятилетий[34].

[править] Методы и средства

Поскольку затраты на сокращение выбросов парниковых газов в электроэнергетическом секторе, по-видимому, ниже, чем в других секторах, таких как транспортный сектор, электроэнергетический сектор может обеспечить наибольшее пропорциональное сокращение выбросов углерода в рамках экономически эффективной климатической политики[24].

Экономические инструменты могут быть полезны при разработке политики смягчения последствий изменения климата[35]. Отмена субсидий на ископаемое топливо очень важна, но должна быть сделана осторожно, чтобы не сделать бедных людей беднее[36].

Другие часто обсуждаемые средства включают эффективность, общественный транспорт, повышение экономии топлива в автомобилях (что включает использование электрических гибридов), зарядку подключаемых гибридов и электромобилей низкоуглеродным электричеством, внесение индивидуальных изменений[37] и изменение деловой практики. Замена бензиновых и дизельных автомобилей электрическими означает, что их выбросы будут снижены и, как следствие, снизиться число заболеваний, вызванных загрязнением окружающей среды.

Еще одно соображение касается того, как будет развиваться будущее социально-экономическое развитие[38].

[править] Замещение ископаемого топлива

Поскольку большая часть выбросов парниковых газов приходится на ископаемое топливо, крайне важно быстро отказаться от нефти, газа и угля[39]. Стимул к использованию 100% возобновляемых источников энергии был создан глобальным потеплением и другими экологическими, а также экономическими проблемами[40]. По мнению МГЭИК, существует несколько фундаментальных технологических ограничений для интеграции портфеля технологий использования возобновляемых источников энергии для удовлетворения большей части общего глобального спроса на энергию[41].

Мировой спрос на первичную энергию в 2018 году составил 161 320 ТВтч[42]. Это относится к электричеству, транспорту и отоплению, включая все потери. Спрос на первичную энергию в низкоуглеродной экономике трудно определить. В транспорте и производстве электроэнергии использование ископаемого топлива имеет низкую эффективность менее 50%. Двигатели транспортных средств производят много тепла, которое тратится впустую. Электрификация всех секторов и переход на возобновляемые источники энергии могут значительно снизить спрос на первичную энергию. С другой стороны, требования к хранению, проблемы плотности энергии батарей и повторное преобразование в электричество снижают эффективность возобновляемых источников энергии.

В 2018 году биомасса и отходы были перечислены с долей 10% первичной энергии, гидроэнергетика - с 3%. Ветер, солнечная энергия и другие возобновляемые источники энергии были на уровне 2%.

[править] Низкоуглеродные источники энергии

Ветер и Солнце могут быть источниками большого количества низкоуглеродистой энергии при конкурентоспособных производственных затратах. Цены на солнечные фотоэлектрические модули упали примерно на 80% в 2010-х годах, а цены на ветряные турбины - на 30-40%[43]. Но даже в сочетании генерация переменной возобновляемой энергии сильно колеблется. Это можно решить путем расширения сетей на больших площадях с достаточной мощностью или с помощью накопителей энергии. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), внедрение возобновляемых источников энергии должно быть ускорено в шесть раз, хотя и должно оставаться ниже целевого показателя в 2 °C[44]. Управление нагрузкой промышленного энергопотребления может помочь сбалансировать производство возобновляемой энергии и ее спрос. Производство электроэнергии с помощью биогаза и гидроэнергетики может следовать за спросом на энергию.

[править] Солнечная энергия

  • Солнечная фотовольтаика стала самым дешевым способом производства электроэнергии во многих регионах мира, при этом производственные затраты снизились до 0,015 - 0,02 долл./кВт*ч в пустынных регионах[45]. Рост фотовольтаики является экспоненциальным и удваивается каждые три года с 1990-х годов.
  • Другая технология - это концентрированная солнечная энергия (CSP) с использованием зеркал или линз для концентрации большой площади солнечного света на приемнике. С помощью CSP энергия может быть накоплена в течение нескольких часов[46].
  • Солнечное водяное отопление вносит важный и растущий вклад во многие страны, особенно в Китай, который в настоящее время имеет 70 процентов от общемирового объема (180 ГВт). Во всем мире общие установленные солнечные системы водяного отопления удовлетворяют часть потребностей в водяном отоплении более чем 70 миллионов домашних хозяйств.

[править] Энергия ветра

Регионы в более высоких северных и южных широтах имеют наибольший потенциал для получения энергии ветра[47]. Установленная мощность достигла 650 ГВт в 2019 году. На долю морской ветроэнергетики в настоящее время приходится около 10% новых установок[48]. Оффшорные ветроэлектростанции стоят дороже, но эти установки дают больше энергии на установленную мощность с меньшими колебаниями.

[править] Гидроэнергетика

Гидроэнергетика играет ведущую роль в таких странах, как Бразилия, Норвегия и Китай[49]: но существуют географические ограничения и экологические проблемы[50]. Приливная энергия может быть использована в прибрежных районах.

[править] Биоэнергетика

Биогазовые установки могут обеспечить диспетчеризируемое производство электроэнергии и тепла, когда это необходимо[51]. Общей концепцией является совместное брожение энергетических культур, смешанных с навозом в сельском хозяйстве. Сжигание биомассы растительного происхождения выделяет CO2, но оно все еще было классифицировано как возобновляемый источник энергии в правовых рамках ЕС и ООН, потому что фотосинтез циклирует CO2 вернуться к новым культурам. То, как производится, транспортируется и перерабатывается топливо, оказывает значительное влияние на выбросы в течение жизненного цикла. Транспортировка топлива на большие расстояния и чрезмерное использование азотных удобрений могут снизить экономию выбросов от одного и того же топлива по сравнению с природным газом на 15-50%[52]. Возобновляемые источники биотоплива начинают использоваться в авиации.

[править] Атомная энергия

Главным преимуществом ядерной энергетики является возможность доставлять большие объемы базовой нагрузки, когда возобновляемые источники энергии недоступны. Она неоднократно классифицировалась как технология смягчения последствий изменения климата[53].

С другой стороны, ядерная энергетика сопряжена с экологическими рисками, которые могут перевесить выгоды. Помимо ядерных аварий, захоронение радиоактивных отходов может привести к ущербу и потерям в течение более чем одного миллиона лет. Выделенный плутоний может быть использован для ядерного оружия[54]. Общественное мнение о ядерной энергетике в разных странах сильно различается[55][56].

По состоянию на 2019 год стоимость продления срока службы атомных электростанций конкурентоспособна с другими технологиями производства электроэнергии, включая новые солнечные и ветровые проекты. Сообщается, что новые проекты сильно зависят от государственных субсидий[57].

Ведутся исследования ядерного синтеза в форме Международного экспериментального термоядерного реактора, но вряд ли термоядерный синтез получит коммерческое распространение до 2050 года[58].

[править] Углеродные нейтральные и отрицательные виды топлива

Ископаемое топливо может быть ликвидировано с нулевым балансом выбросов углерода и углерод-отрицательных производство и транспортировку топлива, созданные с силой газа и GTL[59][60][61].

[править] Природный газ

Природный газ, который в основном представляет собой метан, рассматривается как мостовое топливо, поскольку он производит примерно вдвое меньше CO2 чем горящий уголь[62]. Газовые электростанции могут обеспечить необходимую гибкость в производстве электроэнергии в сочетании с ветровой и солнечной энергией[63]. Но метан сам по себе является мощным парниковым газом, и в настоящее время он протекает из добывающих скважин, резервуаров для хранения, трубопроводов и городских распределительных труб для природного газа. В низкоуглеродном сценарии газовые электростанции все еще могли бы продолжать работать, если бы метан производился с использованием технологии преобразования энергии в газ с использованием возобновляемых источников энергии[64].

[править] Хранение энергии

Энергия ветра и фотовольтаика могут поставлять большое количество электрической энергии, но не в любое время и место. Один из подходов - это разговор о запасаемых формах энергии. Это обычно приводит к потере эффективности. В ходе исследования, проведенного Имперским колледжем Лондона, были рассчитаны самые низкие уровни стоимости различных систем для среднесрочного и сезонного хранения. В 2020 году наиболее экономически эффективными в зависимости от ритма зарядки будут гидроаккумулирующие электростанции (PHES), сжатый воздух (CAES) и литий-ионные аккумуляторы. На 2040 год прогнозируется более значительная роль лития и водорода[65].

  • Литий-ионные аккумуляторы широко используются на аккумуляторных электростанциях и с 2020 года начинают использоваться в системах хранения vehicle-to-grid[66]. Они обеспечивают достаточную эффективность кругового хода 75-90 %[67]. Однако их производство может вызвать экологические проблемы[68].
  • Водород может быть полезен для сезонного накопления энергии[69]. Низкая эффективность 30% должна значительно улучшиться, прежде чем накопление водорода сможет обеспечить такую же общую энергоэффективность, как и батареи. Для электрической сети немецкое исследование оценило высокие затраты на повторную конверсию в размере 0,176 евро/кВт*ч, заключив, что замена расширения электрической сети полностью системами повторной конверсии водорода не имеет смысла с экономической точки зрения. Концепция солнечного водорода обсуждается для отдаленных пустынных проектов, где сетевые соединения с центрами спроса недоступны[70]. Потому что он имеет больше энергии на единицу объема и иногда может быть лучше использовать водород в аммиаке[71].

[править] Суперсеть

Междугородние линии электропередач помогают свести к минимуму требования к хранению. Большая сеть может сгладить колебания энергии ветра. С глобальной сетью даже фотовольтаика может быть доступна в течение всего дня и ночи. Самые сильные высоковольтные соединения постоянного тока (HVDC) котируются с потерями всего 1,6% на 1000 км HVDC в настоящее время используется только для соединений точка-точка[72].

Китай построил множество соединений HVDC внутри страны и поддерживает идею глобальной межконтинентальной сети в качестве системообразующей системы для существующих национальных сетей переменного тока[72]. Суперсеть в США в сочетании с возобновляемой энергией может сократить выбросы парниковых газов на 80%[73].

[править] Интеллектуальное управление сетями и нагрузкой

Вместо того чтобы расширять сети и хранилища для увеличения мощности, существует множество способов повлиять на размер и сроки спроса на электроэнергию со стороны потребителей. Идентификация и смещение электрических нагрузок может снизить затраты на электроэнергию, используя преимущества более низких внепиковых скоростей и сглаживая пики спроса. Традиционно энергетическая система рассматривала потребительский спрос как фиксированный и использовала централизованные варианты предложения для управления переменным спросом. Теперь более совершенные системы обработки данных и новые технологии хранения и генерации данных на местах могут сочетаться с передовым автоматизированным программным обеспечением для управления спросом, чтобы активно управлять спросом и реагировать на цены на энергорынке[74].

Учет времени использования является распространенным способом мотивации потребителей электроэнергии к снижению их пикового потребления нагрузки. Например, запуск посудомоечных машин и прачечной в ночное время после того, как пик прошел, снижает затраты на электроэнергию.

В динамических планах спроса устройства пассивно отключаются, когда напряжение ощущается в электрической сети. Этот метод может очень хорошо работать с термостатами, когда мощность на сетке проседает на небольшое количество, автоматически выбирается установка температуры низкой мощности, снижающая нагрузку на сетку. Например, миллионы холодильников уменьшают свое потребление, когда облака проходят над солнечными установками. Потребители должны иметь умный счетчик для того, чтобы коммунальные службы могли рассчитывать кредиты.

Устройства реагирования на запросы могут получать все виды сообщений из сети. Сообщение может быть запросом на использование режима низкой мощности, аналогичного динамическому спросу, на полное отключение при внезапном сбое в электросети или уведомлением о текущих и ожидаемых ценах на электроэнергию. Это позволяет электромобилям заряжаться по наименее дорогим тарифам независимо от времени суток. Vehicle-to-grid использует автомобильную батарею или топливный элемент для временного питания сети.

[править] Декарбонизация транспорта

По прогнозам, к 2050 году от четверти до трех четвертей автомобилей на дорогах будут электрическими[75].

Водород может быть решением для дальних перевозок на грузовиках и водородных судах, где батареи сами по себе слишком тяжелы[76][77]. Легковые автомобили, использующие водород, уже производятся в небольших количествах. Будучи более дорогими, чем автомобили с батарейным питанием, они могут заправляться гораздо быстрее, предлагая более высокую дальность полета до 700 км[78]. Основным недостатком водорода является низкий КПД всего 30%. При использовании для транспортных средств требуется более чем в два раза больше энергии по сравнению с электромобилем на батарейках[79].

Хотя авиационное биотопливо используется в некоторой степени, по состоянию на 2019 год декарбонизация авиации к 2050 году, как утверждается, будет "действительно трудной"[80].

[править] Декарбонизация нагрева

На долю строительного сектора приходится 23% глобальных энергетических выбросов CO2[81] около половины энергии используется для обогрева помещений и воды[82]. Сочетание электрических тепловых насосов и инсоляции зданий может значительно снизить потребность в первичной энергии. Как правило, электрификация отопления приведет к сокращению выбросов парниковых газов только в том случае, если электроэнергия будет поступать из низкоуглеродистых источников. Электростанция на ископаемом топливе может поставлять только 3 единицы электрической энергии на каждые 10 единиц высвобождаемой топливной энергии. Электрификация тепловых нагрузок может также обеспечить гибкий ресурс, который может участвовать в реагировании на спрос для интеграции переменных возобновляемых ресурсов в сеть.

[править] Тепловой насос

Современный тепловой насос обычно производит примерно в три раза больше тепловой энергии, чем потребляемая электрическая энергия, что дает эффективный КПД 300%, в зависимости от коэффициента полезного действия. Он использует компрессор с электрическим приводом для работы холодильного цикла, который извлекает тепловую энергию из наружного воздуха и перемещает ее в обогреваемое пространство. В летние месяцы цикл кондиционирования воздуха может быть изменен на обратный. В районах со средними зимними температурами значительно ниже нуля наземные тепловые насосы более эффективны, чем воздушные тепловые насосы. Высокая закупочная цена теплового насоса по сравнению с нагревателями сопротивления может быть компенсирована, когда также требуется кондиционирование воздуха.

Имея долю рынка в 30% и чистую электроэнергию, тепловые насосы могут снизить глобальный уровень CO2 выбросы на 8% ежегодно[83]. Использование наземных тепловых насосов может снизить около 60% потребности в первичной энергии[84]. Использование избыточной возобновляемой энергии в тепловых насосах считается наиболее эффективным бытовым средством снижения глобального потепления и истощения запасов ископаемого топлива[85].

[править] Нагрев электрическим сопротивлением

Лучистые обогреватели в домашних хозяйствах дешевы и широко распространены, но менее эффективны, чем тепловые насосы. В таких районах, как Норвегия, Бразилия и Квебек, где имеется большое количество гидроэлектроэнергии, электрическое тепло и горячая вода распространены повсеместно. Крупномасштабные резервуары для горячей воды могут использоваться для управления спросом и хранения переменной возобновляемой энергии в течение нескольких часов или дней.

[править] Энергосбережение

Сокращение энергопотребления рассматривается как ключевое решение проблемы сокращения выбросов парниковых газов. По данным Международного энергетического агентства, повышение энергоэффективности зданий, промышленных процессов и транспорта может сократить мировые потребности в энергии в 2050 году на треть и помочь контролировать глобальные выбросы парниковых газов[86].

[править] Энергетическая эффективность

Эффективность охватывает широкий спектр средств - от изоляции зданий до общественного транспорта. Когенерация электрической энергии и централизованного теплоснабжения также повышает эффективность.

[править] Образ жизни и поведение

В пятом оценочном докладе МГЭИК подчеркивается, что поведение, образ жизни и культурные изменения обладают высоким потенциалом смягчения последствий в некоторых секторах, особенно в дополнение к технологическим и структурным изменениям[87]. Например, это меньшее отопление комнаты или меньшее вождение автомобиля. В целом более высокий уровень потребления оказывает большее воздействие на окружающую среду. Было также показано, что источники выбросов распределены крайне неравномерно: 45% выбросов приходится на образ жизни всего лишь 10% мирового населения[88]. Несколько научных исследований показали, что когда относительно богатые люди хотят уменьшить свой углеродный след, они могут предпринять несколько ключевых действий, таких как жизнь без автомобилей (2,4 тонны CO2), избегание одного трансатлантического рейса туда и обратно (1,6 тонны) и питание растительной пищей (0,8 тонны)[89].

Они, по-видимому, значительно отличаются от популярных советов по "озеленению" своего образа жизни, которые, по-видимому, относятся в основном к категории "малоэффективных": замена обычного автомобиля гибридом (0,52 тонны); стирка одежды в холодной воде (0,25 тонны); переработка отходов (0,21 тонны); модернизация лампочек (0,10 тонны) и т. д. Исследователи обнаружили, что публичный дискурс о сокращении углеродного следа в подавляющем большинстве случаев фокусируется на поведении с низким уровнем воздействия, и что упоминание о поведении с высоким уровнем воздействия почти отсутствует в основных средствах массовой информации, правительственных публикациях, школьных учебниках и т. д[90][91].

Ученые также утверждают, что частичные изменения в поведении, такие как повторное использование пластиковых пакетов, не являются пропорциональной реакцией на изменение климата. Хотя эти дебаты и были бы полезными, они отвлекли бы внимание общественности от необходимости беспрецедентного масштабного изменения энергетической системы для быстрого обезуглероживания[92].

[править] Диетическое изменение

В целом на продовольствие приходится самая большая доля выбросов парниковых газов, основанных на потреблении, и почти 20% глобального углеродного следа, за которым следуют жилье, мобильность, услуги, промышленные товары и строительство. Продовольствие и услуги более значимы в бедных странах, в то время как мобильность и промышленные товары более значимы в богатых странах[87]. Широкое внедрение вегетарианской диеты может сократить связанные с пищевыми продуктами выбросы парниковых газов на 63% к 2050 году[93]. Китай ввел новые диетические рекомендации в 2016 году, которые направлены на сокращение потребления мяса на 50% и тем самым сокращение выбросов парниковых газов на 1 миллиард тонн к 2030 году[94]. Исследование 2016 года показало, что налоги на мясо и молоко могут одновременно привести к сокращению выбросов парниковых газов и более здоровому питанию. Исследование проанализировало надбавки в размере 40% на говядину и 20% на молоко и показало, что оптимальный план позволит сократить выбросы на 1 миллиард тонн в год[95][96].

[править] Перераспределение перевозок по видам транспорта

Тяжеловесные, большие личные транспортные средства (например, автомобили) требуют много энергии для перемещения и занимают много городского пространства[97][98]. Для их замены имеется несколько альтернативных видов транспорта. Европейский союз[99] сделал умную мобильность частью своей европейской зеленой сделки, и в умных городах умная мобильность также важна[100].

[править] Поглотители и удаление углерода

Углеродный сток - это естественный или искусственный резервуар, который накапливает и хранит некоторое углеродсодержащее химическое соединение в течение неопределенного периода времени, например растущий лес. Удаление углекислого газа с другой стороны - это постоянное удаление углекислого газа из атмосферы. Примерами являются прямой захват воздуха, усовершенствованные технологии выветривания, такие как хранение его в геологических формациях под землей. Эти процессы иногда рассматриваются как вариации поглотителей или смягчения последствий[101][102], а иногда как геоинженерия[103]. В сочетании с другими мерами по смягчению последствий поглощение и удаление углерода имеют решающее значение для достижения целевого показателя в 2 градуса[104].

Антарктический Центр совместных исследований климата и экосистем (ACE-CRC) отмечает, что одна треть ежегодных выбросов CO2 человечеством поглощается океанами[105]. Однако это также приводит к закислению океана, что может нанести вред морской флоре и фауне[106]. Подкисление понижает уровень карбонатных ионов, доступных для кальцификации организмов с образованием их оболочек. Эти организмы включают в себя виды планктона, которые вносят свой вклад в основу пищевой сети Южного океана. Однако подкисление может влиять на широкий спектр других физиологических и экологических процессов, таких как дыхание рыб, развитие личинок и изменение растворимости как питательных веществ, так и токсинов[105].

[править] Лесовосстановление, предотвращение обезлесения и облесения

Почти 20 процентов (8 гигатонн CO2 /год) от общего объема выбросов парниковых газов были связаны с обезлесением в 2007 году. Подсчитано, что предотвращенная обезлесение сокращает выбросы CO2 в размере 1 тонны CO2 на 1-5 долл. США в виде альтернативных издержек от утраченного сельского хозяйства. Лесовосстановление, которое представляет собой пополнение запасов истощенных лесов, может сэкономить еще по меньшей мере 1 гигатонн CO2 в год при предполагаемых затратах в размере 5-15 долл[107]. Согласно исследованиям, проведенным в ETH Zurich, восстановление всех деградированных лесов во всем мире может захватить в общей сложности около 205 миллиардов тонн углерода (что составляет около 2/3 всех выбросов углерода, в результате чего глобальное потепление опустится ниже 2 °C)[108][109]. Лесоразведение происходит там, где раньше не было леса. Согласно исследованиям Тома Кроутера и др., там все еще достаточно места, чтобы посадить дополнительные 1,2 триллиона деревьев. Такое количество деревьев могло бы свести на нет последние 10 лет выбросов CO2 и секвестрировать 160 миллиардов тонн углерода[110][111][112][113]. Это видение реализуется в рамках кампании ООН "Миллиард деревьев". Другие исследования показали[114][115], что крупномасштабное облесение может принести больше вреда, чем пользы, или такие плантации, по оценкам, должны быть чрезмерно массивными для сокращения выбросов.

Передача прав на Землю из общественного достояния ее коренным жителям, которые на протяжении тысячелетий были заинтересованы в сохранении лесов, от которых они зависят, считается экономически эффективной стратегией сохранения лесов[116]. Это включает в себя защиту таких прав, закрепленных в существующих законах, таких как закон Индии "О правах на лес". Передача таких прав в Китае, возможно, самая крупная земельная реформа в наше время, как утверждается, привела к увеличению лесного покрова[117][118]. Предоставление права собственности на землю показало, что она имеет в два или три раза меньше расчистки, чем даже государственные парки, особенно в бразильской Амазонке[119][119]. Методы сохранения, которые исключают людей и даже выселяют жителей из охраняемых районов (называемые "сохранением крепости"), часто приводят к большей эксплуатации земли, поскольку коренные жители затем обращаются к работе для добывающих компаний, чтобы выжить.

С ростом интенсивного сельского хозяйства и урбанизации увеличивается количество заброшенных сельскохозяйственных угодий. По некоторым оценкам, на каждый акр вырубленного первичного старовозрастного леса приходится более 50 акров новых вторичных лесов, хотя они и не обладают тем же биологическим разнообразием, что и первичные леса, а первичные леса хранят на 60% больше углерода, чем эти новые вторичные леса[120][119]. Согласно исследованию в Science, стимулирование роста на заброшенных сельскохозяйственных землях может компенсировать многолетние выбросы углекислого газа[121]. Исследования Цюрихского университета ETH показывают, что Россия, Соединенные Штаты и Канада имеют наиболее пригодные для лесовосстановления земли[122][123].

[править] Избежать опустынивания

Восстановление лугов накапливает CO2 из воздуха в растительном материале. Пасущийся скот, обычно не оставленный бродить, поедал траву и сводил к минимуму любой рост травы. Однако трава, оставленная в покое, в конце концов вырастет, чтобы покрыть свои собственные растущие почки, препятствуя их фотосинтезу, и умирающее растение останется на месте[124]. Метод, предложенный для восстановления пастбищ, использует ограждения со многими небольшими загонами и перемещение стад из одного загона в другой через день или два, чтобы имитировать естественные пастбища и позволить траве расти оптимально[125][126]. Кроме того, когда часть листового вещества потребляется животным в стаде, соответствующее количество корневой материи также отслаивается, поскольку она не сможет поддерживать прежнее количество корневой материи, и в то время как большая часть потерянной корневой материи сгниет и попадет в атмосферу, часть углерода будет поглощена в почву. Подсчитано, что увеличение содержания углерода в почвах на 3,5 миллиарда гектаров сельскохозяйственных пастбищ в мире на 1% компенсировало бы почти 12-летние выбросы CO2. Аллан Сейвори, как часть целостного управления, утверждает, что, в то время как большие стада часто обвиняют в опустынивании, доисторические земли поддерживали большие или более крупные стада, и районы, где стада были удалены в Соединенных Штатах, все еще опустыниваются[127].

Кроме того, глобальное потепление, вызванное таянием вечной мерзлоты, которая хранит примерно в два раза больше углерода, выделяемого в настоящее время в атмосферу[128], высвобождает мощный парниковый газ, метан, в цикле положительной обратной связи, который, как опасаются, приведет к переломному моменту, называемому безудержным изменением климата. В то время как вечная мерзлота составляет около 14 градусов по Фаренгейту, снежное одеяло изолирует ее от более холодного воздуха, выше которого может быть 40 градусов ниже нуля по Фаренгейту[129]. Метод, предложенный для предотвращения такого сценария, состоит в том, чтобы вернуть крупных травоядных животных, таких как замеченные в Плейстоценовом парке, где они сохраняют землю более прохладной, уменьшая высоту снежного покрова примерно наполовину и устраняя кустарники и, таким образом, сохраняя землю более открытой для холодного воздуха[130].

Защита здоровых почв и восстановление поврежденных почв могли бы ежегодно удалять из атмосферы 5,5 миллиарда тонн углекислого газа, что примерно равно ежегодным выбросам США[131].

[править] Улавливание и хранение углерода

Улавливание и хранение углерода (CCS) - это метод смягчения последствий изменения климата путем улавливания углекислого газа (CO2) из крупных точечных источников, таких как электростанции, и последующего безопасного хранения его вместо выброса в атмосферу. По оценкам МГЭИК, затраты на прекращение глобального потепления удвоились бы без CCS[132]. Международное энергетическое агентство заявляет, что CCS является "самой важной единой новой технологией для экономии CO2" в производстве электроэнергии и промышленности[133]. Норвежское газовое месторождение Слейпнер, начавшееся в 1996 году, хранит почти миллион тонн CO2 в год, чтобы избежать штрафов при добыче природного газа с необычно высоким уровнем CO2.[134] Согласно анализу Sierra Club, проект US Kemper, который должен был быть запущен в 2017 году, это самая дорогая электростанция, когда-либо построенная для ватт электроэнергии, которую она будет генерировать[135].

[править] Повышенная устойчивость к атмосферным воздействиям

Усиленное выветривание - это удаление углерода из воздуха в землю, усиление геохимического углеродного цикла, когда углерод минерализуется в породу. Проект CarbFix сочетается с улавливанием и хранением углерода на электростанциях, чтобы превратить углекислый газ в камень за относительно короткий период в два года. Хотя в этом проекте использовались базальтовые породы, оливин также показал себя многообещающим[132].

[править] Геоинженерия

МГЭИК (2007) пришла к выводу, что варианты геоинженерии, такие как удобрение океана для удаления CO2 из атмосферы, остаются в значительной степени недоказанными[136]. Было сочтено, что надежные оценки затрат на геоинженерию еще не опубликованы.

Глава 28 доклада Национальной Академии Наук США (NAS) "О политических последствиях парникового потепления": "Смягчение последствий, адаптация и научная база" (1992) определила геоинженерию как "варианты, которые включали бы крупномасштабное проектирование нашей окружающей среды с целью борьбы или противодействия последствиям изменений в химии атмосферы"[137]. Они оценили ряд вариантов, чтобы попытаться дать предварительные ответы на два вопроса: Могут ли эти варианты работать и могут ли они быть выполнены с разумной стоимостью. Они также стремились стимулировать обсуждение третьего вопроса — какие могут быть неблагоприятные побочные эффекты. Были оценены увеличение поглощения океаном углекислого газа (связывание углерода) и экранирование некоторого количества солнечного света. NAS также утверждал, что "инженерные контрмеры должны быть оценены, но не должны быть реализованы без широкого понимания прямых последствий и потенциальных побочных эффектов, этических проблем и рисков". В июле 2011 года отчет Управления подотчетности правительства США по геоинженерии показал, что "в настоящее время технологии climate engineering не предлагают жизнеспособного ответа на глобальное изменение климата"[138].

[править] Удаление углекислого газа

Удаление углекислого газа было предложено как метод уменьшения количества радиационного воздействия. В настоящее время изучаются различные способы искусственного улавливания и хранения углерода, а также усиления естественных процессов связывания. Основным естественным процессом является фотосинтез растений и одноклеточных организмов. Искусственные процессы различаются, и были высказаны опасения по поводу долгосрочных последствий некоторых из этих процессов[103].

Примечательно, что наличие дешевой энергии и подходящих участков для геологического хранения углерода может сделать улавливание углекислого газа в воздухе коммерчески жизнеспособным. Однако, как правило, ожидается, что улавливание углекислого газа в воздухе может быть неэкономичным по сравнению с улавливанием и хранением углерода из основных источников — в частности, электростанций, работающих на ископаемом топливе, нефтеперерабатывающих заводов и т. д. Как и в случае с американским проектом Кемпера с улавливанием углерода, затраты на производимую энергию значительно вырастут. CO2 также может быть использован в коммерческих теплицах, что дает возможность запустить технологию.

[править] Управление солнечной радиацией

Основная цель управления солнечной радиацией - отражать солнечный свет и тем самым уменьшать глобальное потепление. Способность стратосферных сульфатных аэрозолей создавать глобальный эффект затемнения сделала их возможным кандидатом на использование в проектах климатической инженерии[139].

[править] Распределение по секторам

[править] Сельское хозяйство

В сельскохозяйственной деятельности, смягчающее последствие изменения климата, обычно называют устойчивым сельским хозяйством, определяемым как хозяйство, которое "удовлетворяет продовольственные и текстильные потребности общества в настоящее время без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности"[140].

Одним из видов сельского хозяйства, считающимся относительно устойчивым, является регенеративное сельское хозяйство[141]. Оно включает в себя несколько методов, основными из которых являются: сохранение обработки почвы, разнообразие севооборотов и покровных культур, минимизация физических возмущений, минимизация использования химических веществ. Оно имеет и другие преимущества, такие как улучшение состояния почвы и, следовательно, урожайности. Некоторые крупные сельскохозяйственные компании, такие как General Mills и многие фермы, поддерживают его[142].

В Соединенных Штатах на почвы приходится около половины сельскохозяйственных выбросов парниковых газов, в то время как сельское хозяйство, лесное хозяйство и другие виды землепользования выделяют 24%[143]. Во всем мире животноводство отвечает за 18% выбросов парниковых газов, согласно докладу Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН под названием "Длинная тень животноводства: экологические проблемы и варианты"[144].

АООС США утверждает, что методы управления почвой, которые могут уменьшить выбросы оксида азота (N2O) из почв, включают использование удобрений, орошение и обработку почвы. Обработка навоза и выращивание риса также производят газообразные выбросы.

Важные варианты смягчения последствий для сокращения выбросов парниковых газов от домашнего скота (особенно жвачных животных) включают генетический отбор[145][146], введение метанотрофных бактерий в рубец[147][148], модификацию рациона и управление выпасом скота[149][150][151]. Другие варианты включают в себя просто использование альтернатив без жвачных животных, таких как заменители молока и аналоги мяса. Нежвачный скот (например, птица) производит гораздо меньше выбросов[152].

Методы, которые усиливают связывание углерода в почве, включают безотвальное земледелие, мульчирование остатков, покровную обрезку и севооборот, которые все более широко используются в органическом сельском хозяйстве, чем в обычном земледелии[153][154]. Поскольку только 5% сельскохозяйственных угодий США в настоящее время используют мульчирование без обработки почвы и остатков, существует большой потенциал для связывания углерода[155].

Исследование 2015 года показало, что сельское хозяйство может истощить углерод почвы и сделать почву неспособной поддерживать жизнь; однако исследование также показало, что сохранение сельского хозяйства может защитить углерод в почве и восстановить ущерб с течением времени[156]. Практика земледелия покровных культур была признана климатически разумным сельским хозяйством[157]. Наилучшие методы управления для европейских почв были описаны как увеличение органического углерода почвы: преобразование пахотных земель в пастбища, внесение соломы, уменьшенная обработка почвы, внесение соломы в сочетании с уменьшенной обработкой почвы, система полосного земледелия и покровные культуры[158].

Что касается профилактики, то в Австралии разрабатываются вакцины для уменьшения значительного вклада в глобальное потепление метана, выделяемого домашним скотом в результате метеоризма и отрыжки[159].

Проект по смягчению последствий изменения климата с помощью сельского хозяйства был запущен в 2019 году "Глобальным Альянсом вечнозеленых растений". Цель состоит в том, чтобы изолировать углерод из атмосферы с помощью агролесоводства. К 2050 году восстановленная земля должна секвестрировать 20 миллиардов углерода ежегодно[160].

[править] Транспорт

Транспортные выбросы составляют примерно 1/4 выбросов во всем мире[161] и еще более важны с точки зрения воздействия в развитых странах. Многие граждане развитых стран, которые часто ездят на личных автомобилях, видят, что более половины их воздействия на изменение климата связано с выбросами, производимыми их автомобилями. Такие виды массового транспорта, как автобус, легкорельсовый транспорт (метро и т. д.) и междугородний железнодорожный транспорт, являются далеко не самыми энергоэффективными средствами моторизованного транспорта для пассажиров, способными использовать во многих случаях более чем в двадцать раз меньше энергии на человека-расстояние, чем личный автомобиль. Современные энергоэффективные технологии, такие как электромобили, углеродно-нейтральный синтетический бензин и реактивное топливо, также могут помочь снизить потребление нефти, изменения в землепользовании и выбросы углекислого газа. Использование железнодорожного транспорта, особенно электрорельсового, по сравнению с гораздо менее эффективным воздушным транспортом и автомобильным транспортом значительно снижает выбросы вредных веществ[162][163]. С использованием электропоездов и автомобилей в транспорте появляется возможность запускать их с низкоуглеродистой мощностью, производя гораздо меньше выбросов.

[править] Градостроительство

Эффективное городское планирование для эксурбанизации направлено на сокращение пройденных транспортных миль, снижение выбросов от транспорта. Личные автомобили крайне неэффективны при перемещении пассажиров, в то время как общественный транспорт и велосипеды во много раз эффективнее (как и самый простой вид человеческого транспорта-ходьба). Все это поощряется городским/общинным планированием и является эффективным способом сокращения выбросов парниковых газов. Неэффективная практика развития землепользования привела к увеличению расходов на инфраструктуру, а также количества энергии, необходимой для транспорта, коммунальных услуг и зданий.

В то же время все большее число граждан и правительственных чиновников стали выступать за более рациональный подход к планированию землепользования. Эти разумные методы роста включают компактное развитие общин, множественный выбор транспорта, смешанное землепользование и практику сохранения зеленых насаждений. Эти программы обеспечивают экологические, экономические и качественные преимущества жизни, а также способствуют сокращению потребления энергии и выбросов парниковых газов.

Такие подходы, как новый урбанизм и транзитно-ориентированное проектирование, направлены на сокращение расстояний, преодолеваемых, особенно частными транспортными средствами, стимулирование общественного транспорта и повышение привлекательности пешеходных и велосипедных маршрутов. Это достигается за счет "средней плотности", смешанной планировки и концентрации жилья в шаговой доступности от городских центров и транспортных узлов.

Более разумная политика землепользования роста оказывает как прямое, так и косвенное влияние на поведение потребителей энергии. Например, использование энергии транспорта, являющегося главным потребителем нефтяного топлива, может быть значительно сокращено за счет более компактных и смешанных моделей освоения земель, что, в свою очередь, может быть обеспечено большим разнообразием неавтомобильных вариантов транспорта.

[править] Проектирование зданий

Выбросы от жилищного строительства являются существенными[164], и поддерживаемые правительством программы повышения энергоэффективности могут иметь большое значение[165].

Новые здания могут быть построены с использованием пассивных солнечных конструкций зданий, низкоэнергетических зданий или технологий строительства с нулевой энергией с использованием возобновляемых источников тепла. Существующие здания можно сделать более эффективными за счет использования теплоизоляции, высокоэффективных приборов (в частности, водонагревателей и печей), газонаполненных окон с двойным или тройным остеклением, наружных оконных штор, а также ориентации и размещения зданий. Возобновляемые источники тепла, такие как неглубокая геотермальная и пассивная солнечная энергия, уменьшают количество выделяемых парниковых газов. В дополнение к проектированию зданий, которые более энергоэффективны для обогрева, можно проектировать здания, которые более энергоэффективны для охлаждения, используя более светлые, более отражающие материалы при развитии городских районов (например, окрашивая крыши в белый цвет) и сажая деревья[166][137]. Это экономит энергию, поскольку охлаждает здания и уменьшает эффект городского теплового острова, тем самым уменьшая использование кондиционеров.

[править] Общественный контроль

Другой рассматриваемый метод заключается в том, чтобы сделать углерод новой валютой путем введения торгуемых "личных углеродных кредитов". Идея заключается в том, что это будет стимулировать и мотивировать людей сокращать свой "углеродный след" тем, как они живут. Каждый гражданин получит бесплатную ежегодную квоту углерода, которую он сможет использовать для путешествий, покупки продуктов питания и ведения своих дел. Было высказано предположение, что с помощью этой концепции можно было бы фактически решить две проблемы; загрязнение окружающей среды и бедность, пенсионеры по старости на самом деле будут жить лучше, потому что они летают реже, поэтому они могут обналичить свою квоту в конце года, чтобы оплатить счета за отопление и так далее.

[править] Население

Различные организации продвигают планирование народонаселения человека как средство смягчения последствий глобального потепления. Предлагаемые меры включают улучшение доступа к услугам в области планирования семьи и репродуктивного здоровья и информации, сокращение наталистической политики, просвещение общественности о последствиях продолжающегося роста населения и улучшение доступа женщин к образованию и экономическим возможностям.

Согласно исследованию 2017 года, опубликованному в журнале Environmental Research Letters, рождение одного ребенка меньше будет иметь гораздо более существенное влияние на выбросы парниковых газов по сравнению, например, с проживанием без автомобиля или употреблением растительной диеты. Однако это было подвергнуто критике: как за категориальную ошибку при отнесении выбросов потомков к их предкам, так и за очень длительную временную шкалу сокращений.

Усилия по контролю за народонаселением сдерживаются тем, что в некоторых странах существует своего рода табу на рассмотрение любых таких усилий. Кроме того, различные религии не поощряют или запрещают некоторые или все формы контроля над рождаемостью. Численность населения оказывает значительно различное влияние на глобальное потепление в разных странах на душу населения, поскольку производство антропогенных парниковых газов на душу населения сильно варьируется в зависимости от страны.

[править] См. также

[править] Источники

Шаблон:Примечания

Шаблон:Природные явления

Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты