Wetenschap
Evaluatie van op het land gebaseerde mitigatiestrategieën voor het bereiken van de klimaatdoelstellingen van 2°C
De opwarming van de aarde vormt een aanzienlijke bedreiging voor ecosystemen, samenlevingen en economieën over de hele wereld. De afgelopen decennia is een internationale klimaatbeleidsdoelstelling vastgesteld om de opwarming van de aarde te beperken tot 2°C boven het pre-industriële niveau. Dit was om ernstige en onomkeerbare gevolgen voor het milieu te voorkomen.
Internationale overeenkomsten zoals de Overeenkomst van Parijs en beleidskaders, waaronder mechanismen voor koolstofbeprijzing, spelen een cruciale rol bij het bereiken van dit doel. Klimaatbeslissingen worden vaak gestuurd door informatie en gegevens verkregen uit simulatie- en modelleringskaders, omdat ze beleidsmakers in staat stellen de potentiële impact van verschillende beleidsopties te beoordelen, de dynamiek van het klimaatsysteem te begrijpen en de effectiviteit van verschillende mitigatie- en aanpassingsstrategieën te evalueren. P>
Nu heeft een team van onderzoekers onder leiding van assistent-professor He Xiaogang van NUS Civil and Environmental Engineering deze aanpak toegepast op toekomstige landgebruiksplanning en beleidsbeslissingen gericht op het verzachten van de klimaatverandering.
Concreet evalueerden ze de biogeofysische en biogeochemische implicaties van twee op het land gebaseerde mitigatiescenario's met behulp van een geïntegreerd modelleringsraamwerk. Hun werk is onlangs gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences .
Biogeofysische processen beïnvloeden de fysieke omgeving, inclusief veranderingen in energie, vocht en luchtbewegingen in de atmosfeer. Deze processen staan in wisselwerking met landgestuurde biogeochemische processen zoals koolstofvastlegging, waarbij natuurlijke ecosystemen zoals bossen en oceanen koolstofdioxide in de atmosfeer opvangen en opslaan.
Tegelijkertijd kunnen biogeochemische processen de energie- en vochtveranderingen in de atmosfeer beïnvloeden. Samen spelen deze processen een cruciale rol bij het reguleren van het klimaat op aarde. Het begrijpen van deze processen is daarom essentieel bij het ontwikkelen van effectieve strategieën om de klimaatverandering te beperken, of om ecosystemen of de samenleving in staat te stellen zich aan te passen aan de klimaatverandering.
In de studie van Asst Prof He werd een geïntegreerd raamwerk voor modellering van mens-aarde-systemen toegepast op twee mitigatiescenario’s – bio-energie met koolstofafvang en -opslag (BECCS), en herbebossing en bebossing (her/bebossing) – om hun impact op de koolstofopslag en -opslag in het land te onderzoeken. klimaat.
BECCS onderzoekt bio-energie (energie afkomstig uit biomassa) in combinatie met technologieën voor het afvangen en opslaan van koolstof. Er komen steeds meer aanwijzingen dat er potentiële onbedoelde gevolgen zijn van de grootschalige uitbreiding van bio-energie, waaronder door de teelt van bio-energie veroorzaakte koolstofemissies en verergerde waterstress. Dergelijke gevolgen kunnen groter zijn dan de verwachte voordelen van BECCS voor koolstofverwijdering.
Op dezelfde manier kan de biogeofysische reactie op herbebossing in sommige regio's het lokale microklimaat beïnvloeden, de watercycli wijzigen en de absorptie en reflectie van zonnestraling beïnvloeden. Dit kan de klimaatvoordelen van koolstofvastlegging in bossen compenseren. Dergelijke verzachtende maatregelen kunnen echter worden geoptimaliseerd als ze strategisch worden toegepast, om de voordelen voor het milieu te maximaliseren.
Er werden twee gezamenlijk ontwikkelde scenario's onderzocht. In het bijzonder SSP226Lu-BIOCROP, dat zich richt op de uitbreiding van bio-energie, en SSP126Lu-REFOREST, dat herbebossing beoordeelt. Deze scenario's zijn alternatieve mitigatieroutes op het land die zijn gebaseerd op de Shared Socioeconomic Pathways (SSP's), dit zijn scenario's voor klimaatverandering van geprojecteerde sociaal-economische mondiale veranderingen tot 2100, zoals gedefinieerd in het Zesde Beoordelingsrapport van het IPCC.
Bij hun beoordeling ontdekte Asst Prof He dat de effectieve koolstofput (Cnet ) geassocieerd met SSP126Lu-REFOREST is sterk afhankelijk van het vermogen van de omgevingsomstandigheden om bosgroei in verwachte herbeboste gebieden te ondersteunen.
Regio's zoals het midden van de Verenigde Staten en Europa vertonen kleine of geen CO2-winst in de herbeboste regio's, omdat wordt voorspeld dat ze de groei van bomen niet zullen ondersteunen, terwijl regio's als Zuidoost-Azië, Centraal-Afrika en Zuid-Amerika veel grotere CO2-winst boeken omdat ze vertonen een succesvolle bosgroei.
Daarnaast is het Cnet voor SSP226Lu-BIOCROP is sterk afhankelijk van aannames met betrekking tot de technologische vooruitgang en vooruitgang van BECCS. SSP226Lu-BIOCROP vertoont bijvoorbeeld een grotere variatie voor Cnet als gevolg van onzekerheden in de toekomstige opbrengst van biomassa, technologie voor energieconversie en de effectiviteit van koolstofafvang en -opslag (CCS).
Er wordt bepaald dat snelle technologische vooruitgang op het gebied van de opbrengst aan biomassa, de conversie van biobrandstoffen en CCS-technologie ervoor zou kunnen zorgen dat land in SSP226Lu-BIOCROP een aanzienlijk grotere effectieve koolstofput kan worden vergeleken met SSP126Lu-REFOREST, en vice versa.
De studie bracht ook de ruimtelijke en seizoensafhankelijke klimaatgevolgen van de twee mitigatiescenario’s aan het licht. Er wordt voorgesteld dat SSP226Lu-BIOCROP wereldwijd zal resulteren in een koeler klimaat vergeleken met SSP126Lu-REFOREST, maar dit is niet uniform tussen regio's en seizoenen. Het relatieve koeleffect is meer uitgesproken op hoge breedtegraden dan in tropische en gematigde streken, en tijdens de zomer (juni-aug).
Dit komt doordat het voordeel van het albedo-effect – het vermogen van een oppervlak om zonlicht terug de ruimte in te reflecteren – sterker is dan de bijdrage aan de opwarming die wordt veroorzaakt door de vermindering van de verdamping. Daarentegen veroorzaakt de door bio-energie aangedreven ontbossing in tropische gebieden een relatief opwarmingseffect wanneer SSP226Lu-BIOCROP wordt vergeleken met SSP126Lu-REFOREST.
Al met al vergroot de studie van Asst Prof. He ons begrip van de impact van twee landgebaseerde mitigatiestrategieën en benadrukt het het belang van het in overweging nemen van technologische vooruitgang en regionale milieuomstandigheden bij het ontwerpen van effectieve landgebaseerde mitigatiestrategieën.
Het benadrukt ook het belang van het optimaliseren van locaties voor herbebossing en uitbreiding van bio-energie bij de toekomstige planning van landgebruik, om zo de waarschijnlijkheid te maximaliseren dat de beoogde mitigatieresultaten zullen worden bereikt.
Opvallend is dat de studie ook een variabele effectiviteit van herbebossing in gematigde streken aan het licht brengt, wat de mogelijkheid impliceert van een synergetische integratie van herbebossing en uitbreiding van bio-energie om de resultaten van de klimaatverandering te maximaliseren.
Deze bevindingen bieden inzichten voor strategische planning van landgebruik en beleidsbeslissingen, om de klimaatverandering beter aan te pakken en de mitigatie-inspanningen op regionale en mondiale schaal te optimaliseren.