Hur man inte löser problemet med klimatförändringen
Den här anläggningen för direkt avskiljning av luft på Island är konstruerad för att avskilja 4 000 ton koldioxid per år. Climeworks 2021 via AP Photos Kevin Trenberth, University of Auckland
När politiker talar om att nå "nettonollutsläpp" räknarde ofta med träd eller teknik som kan dra upp koldioxid ur luften. Vad de inte nämner är hur mycket dessa förslag eller geoengineering skulle kosta för att låta världen fortsätta att förbränna fossila bränslen.
Det finns många förslag för att avlägsna koldioxid, men de flesta gör bara skillnad i utkanten, och koldioxidkoncentrationerna i atmosfären har fortsatt att öka obevekligt, även under pandemin.
Jag hararbetat med klimatförändringar i över fyra decennier. Låt oss ta en minut för att komma till rätta med en del av retoriken kring klimatförändringarna och rensa luften, så att säga.
Vad är det som orsakar klimatförändringarna?
Som det har varit väl etablerat nu under flera decennier håller det globala klimatet på att förändras, och den förändringen orsakas av mänsklig verksamhet.
När fossila bränslen förbränns för energi eller används i transporter släpper de ut koldioxid - en växthusgas som är denfrämsta orsaken till den globala uppvärmningen. Koldioxid stannar kvar i atmosfären i århundraden. När mer koldioxid tillförs fungerar den ökande koncentrationen som en filt och fångar energi nära jordens yta som annars skulle ha försvunnit ut i rymden.
När mängden energi som kommer från solen överstiger mängden energi som strålar tillbaka till rymden, värms klimatet upp. En del av energin höjer temperaturen och en del ökar avdunstningen och ger upphov till stormar och regn.
Hur växthuseffekten fungerar. EPA
På grund av dessa förändringar i atmosfärens sammansättning har planeten värmts upp med uppskattningsvis 1,1 grader Celsius (2 F) sedan omkring 1880 och är på god väg mot 1,5 C (2,7 F), vilket lyftes fram som ett mål som om möjligt inte får överskridas i Parisavtalet. Den globala uppvärmningen och de gradvisa temperaturökningarna har lett till en ökning av alla typer av väder- och klimatextremer, från översvämningar till torka och värmeböljor, som orsakar enorma skador, störningar och förluster av människoliv.
Studier visar att de globala koldioxidutsläppen måste nå nettonollutsläpp av koldioxid vid mitten av århundradet för att ha en chans att begränsa uppvärmningen till ens 2 C (3,6 F).
För närvarande är Kina denstörsta källan till koldioxid. Men det är de ackumulerade utsläppen som är viktigast, och Förenta staterna ligger i topp, tätt följt av Europa, Kina och andra länder.
Uppskattade andelar av koldioxidutsläppen från fossila bränslen 2018 jämfört med ackumulerade utsläpp över tid, baserat på uppgifter från BP. Kevin Trenberth, Författare tillhandahålls
Vad fungerar för att bromsa klimatförändringarna?
Det moderna samhället behöver energi, men den behöver inte komma från fossila bränslen.
Studier visar att detmest effektiva sättet att ta itu med klimatförändringsproblemet är att avkarbonisera ekonomierna i världens länder. Detta innebär en kraftigt ökad användning av förnybar energi - sol- och vindkraft kostar mindre än nya anläggningar för fossila bränslen i stora delar av världen i dag - och användning av elfordon.
Tyvärr har denna övergång till förnybara energikällor gått långsamt, vilket till stor del beror på den enorma och dyra infrastruktur som är kopplad till fossila bränslen, tillsammans med de enorma summor pengar som kan köpa inflytande hos politiker.
Vad fungerar inte?
I stället för att drastiskt minska utsläppen har företag och politiker tagit till alternativ. Dessa inkluderar geoengineering, avskiljning och lagring av koldioxid, inklusive "direkt avskiljning i luften", och plantering av träd.
Här är problemet:
Geoengineering betyder ofta "hantering av solstrålning", vilket syftar till att efterlikna en vulkan och tillsätta partiklar i stratosfären för att reflektera inkommande solstrålning tillbaka till rymden och åstadkomma en nedkylning. Det kan delvis fungera, men det kan få oroväckande bieffekter.
Problemet med den globala uppvärmningen är inte solskenet, utan snarare att den infraröda strålning som avges från jorden fångas upp av växthusgaser. Mellan den inkommande solstrålningen och den utgående strålningen finns hela väder- och klimatsystemet och den hydrologiska cykeln. Plötsliga förändringar i dessa partiklar eller dålig fördelning kan få dramatiska effekter.
Några metoder för hantering av solstrålning som har föreslagits. Chelsea Thompson, NOAA/CIRES
Detsenaste stora vulkanutbrottet, Pinatubo 1991, sände tillräckligt med svaveldioxid och partiklar till stratosfären för att ge en blygsam nedkylning, men det orsakadeockså en förlust av nederbörd över land. Det kylde marken mer än havet så att monsunregnen flyttades till havs, och på längre sikt bromsade det vattnets kretslopp.
Koldioxidinfångning och -lagring har undersökts och prövats i över ett decennium, men har betydande kostnader. Endast ett dussin industrianläggningar i USA fångar för närvarande upp sina koldioxidutsläpp, och det mesta används för att förbättra oljeborrningen.
Direkt luftinfångning - teknik som kan dra upp koldioxid ur luften - håller på att utvecklas på flera håll. Den använder dock mycket energi, och även om detta eventuelltskulle kunna hanteras genom att använda förnybar energi, är den fortfarande energikrävande.
Boris Johnson, Londons dåvarande borgmästare, planterar ett träd 2008. Peter Macdiarmid/Getty Images
Att plantera träd är ofta en lösning för att kompensera företagens utsläpp av växthusgaser. Träd och växtlighet tar upp koldioxid genom fotosyntes och producerar trä och annat växtmaterial. Det är relativt billigt.
Men träd är inte permanenta. Löv, kvistar och döda träd förfaller. Skogarna brinner. Nya studier visar att riskerna för träden från stress, skogsbränder, torka och insekter när temperaturen stiger också kommer att vara större än väntat.
Hur mycket kostar allt detta?
Forskare har mätt koldioxid vid Mauna Loa på Hawaii sedan 1958 och på andra platser. Den genomsnittliga årliga ökningen av koldioxidkoncentrationen har accelererat, från cirka 1 miljondelar per volymprocent per år på 1960-talet till 1,5 på 1990-talet och 2,5 på senare år sedan 2010.
Denna obevekliga ökning, genom pandemin och trots ansträngningar i många länder att minska utsläppen, visar hur enormt problemet är.
Koldioxidkoncentrationer vid Mauna Loa, Hawaii. Månadsmedelvärdet, i rött, stiger och sjunker med växtsäsongerna. Den svarta linjen är justerad för den genomsnittliga säsongscykeln. Kevin Trenberth, baserat på NOAA-data, CC BY-ND
Vanligtvis diskuteras koldioxidavskiljning i termer av massa, mätt i megaton - miljontals metriska ton - koldioxid per år, inte i volymdelar per miljon. Atmosfärens massa är cirka 5,5 5x10¹⁵ metriska ton, men eftersom koldioxid (molekylvikt 42) är tyngre än luft (molekylvikt cirka 29) motsvarar 1 miljondel koldioxid i volymprocent cirka 7,8 miljarder metriska ton.
EnligtWorld Resources Institute varierarkostnaderna för direkt avskiljning i luften mellan 250 och 600 US-dollar per ton koldioxid som avlägsnas i dag, beroende på teknik, energikälla och omfattning. Även om kostnaderna skulle sjunka till 100 US-dollar per ton är kostnaden för att minska koncentrationen av koldioxid i atmosfären med 1 miljondel per miljon cirka 780 miljarder US-dollar.
Kom ihåg att koldioxidhalten i atmosfären har ökat från cirka 280 ppm före industrialiseringen till cirka 420 ppm i dag, och att den för närvarande ökar med mer än 2 ppm per år.
Enligt WRI:s beräkningar beräknas trädrestaurering på en tredjedel till två tredjedelar av lämpliga hektar kunna avlägsna omkring 7,4 gigaton koldioxid till 2050 utan att jordbruksmark behöver förflyttas. Det skulle vara mer än någon annan väg. Det kan låta som mycket, men 7 gigaton koldioxid är 7 miljarder ton, vilket innebär att det är mindre än 1 miljondel i volym. Kostnaden uppskattas till upp till 50 dollar per ton. Så även med träd kan kostnaden för att avlägsna 1 miljondel i volym vara så mycket som 390 miljarder dollar.
Geoteknik är också dyrt.
Så för hundratals miljarder dollar är det bästa utsikterna med dessa strategier en liten sänkning av koldioxidkoncentrationen med 1 miljondelar per volymprocent.
Denna beräkning understryker det enorma behovet av att minska utsläppen. Det finns ingen genomförbar lösning.
Kevin Trenberth, framstående forskare vid NCAR, affilierad fakultet vidAucklands universitet.
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs denursprungliga artikeln.