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Neue Klimarisiken und was ist nötig, um die globale Erwärmung auf 2.0 °C zu begrenzen?

Die wissenschaftlichen Herausforderungen und Lücken für den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Gesellschaft und die Begrenzung der Erwärmung auf deutlich unter 2 °C – sowie die erforderlichen Maßnahmen.

Dieser Artikel ist Teil des ISC's Transformieren21 Reihe, die den Stand des Wissens und Handelns fünf Jahre nach dem Pariser Abkommen und in einem entscheidenden Jahr für Maßnahmen zur nachhaltigen Entwicklung untersucht. Dieses Stück wurde zuerst von der geteilt Weltklimaforschungsprogramm (WCRP).

Eine gemeinsame Sitzung wurde von WCRP, IPCC und Future Earth auf der COP26 veranstaltet, um Risiken und Folgen einer Überschreitung der 1.5°C-Erwärmung und mögliche Transformationspfade zu diskutieren, die Entscheidungsträger und Interessengruppen leiten können. Alle Redner wurden gebeten, bis zu fünf vorrangige Maßnahmen und/oder Herausforderungen für unsere Forschungsgemeinschaft in Bezug auf den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Gesellschaft und die Begrenzung der Erwärmung auf deutlich unter 2 °C zu nennen. Dies ist eine Zusammenfassung dieser wissenschaftlichen Herausforderungen, wissenschaftlichen Lücken und einiger der erforderlichen Maßnahmen.


Sehen Sie sich die Sitzung hier an:

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1. Übersicht

Der anthropogene Klimawandel bringt viele bedeutende Herausforderungen und Risiken mit sich, die fast alle Aspekte des Lebens auf der Erde betreffen. Dürren, Starkregen und Überschwemmungen, Hitzewellen, extremes Feuerwetter und Küstenüberschwemmungen nehmen bereits an Häufigkeit und Intensität zu. Das Ausmaß dieser Klimaveränderungen und die daraus resultierenden Risiken und Auswirkungen nehmen mit jeder weiteren Erwärmung zu und betreffen Millionen von Menschen auf der ganzen Welt, insbesondere die Ärmsten mit Risiken für die Ernährungs- und Wassersicherheit; Ökosystemgesundheit und Biodiversität, die mehrere der Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) bedrohen.

Um solche Bedrohungen zu verringern, zielte das COP21-Abkommen von Paris darauf ab, die globale Erwärmung auf deutlich unter 2 °C über vorindustriellen Temperaturen zu begrenzen und die Bemühungen fortzusetzen, die Erwärmung auf 1.5 °C zu begrenzen. Angesichts der kumulativen Wirkung von CO2 -Emissionen auf die globale Erwärmung und das geringe verbleibende Kohlenstoffbudget erfordert dies eine drastische Reduzierung der Emissionen aller anthropogenen Klimatreiber, insbesondere des fossilen CO2, im nächsten Jahrzehnt. Letztendlich sind Netto-Null-Treibhausgasemissionen bis 2050 erforderlich, um dieses Ziel zu erreichen.

Angesichts der derzeitigen Politik und aktualisierter national festgelegter Beiträge erscheint es zunehmend wahrscheinlich, dass das verbleibende Kohlenstoffbudget, das mit einer 50- oder 67-prozentigen Chance verbunden ist, die Erwärmung auf 1.5 °C zu begrenzen, in den 2030er Jahren erschöpft sein wird, was zu einem Überschreiten der 1.5 °C führen wird Tor. Jede Verzögerung bei der Emissionsreduzierung setzt den Planeten einer noch stärkeren globalen Erwärmung und einem größeren Risiko intensiverer und häufigerer Wetter- und Klimaextreme aus. Um unter 2.0 °C zu bleiben, ist eine beispiellose Transformation erforderlich, einschließlich einer verstärkten Reduzierung des Rest-CO2 -Emissionen und nachhaltige Ansätze zur Entfernung von überschüssigem CO2 aus der Atmosphäre. Negative Emissionstechnologien zur Entfernung von Kohlendioxid werden benötigt, aber es bleiben Fragen zum erforderlichen Umfang, zur Machbarkeit, zu den Kosten sowie zu Kompromissen, insbesondere im Zusammenhang mit landgestützten Optionen.

2. Wichtige wissenschaftliche Herausforderungen

2.1 Verbessertes Prozessverständnis des gesamten Erdsystems – über alle Skalen hinweg und einschließlich menschlicher (gesellschaftlicher) Systeme und Klimarisiken

  • Forschung zur Verbesserung unseres Verständnisses seltener zusammengesetzter Ereignisse, die eine geringe Eintrittswahrscheinlichkeit, aber potenziell verheerende Auswirkungen haben (auf globaler Ebene). Beobachtungen, Prozessstudien und zweckdienliche Modelle sind alle erforderlich, um seltene extreme Ereignisse zu verstehen und zu simulieren (z. B. gefährliche Hitzeschwellen, die mehrere Regionen betreffen, die für die globalen Lebensmittelmärkte von entscheidender Bedeutung sind); Abfolgen von Ereignissen; und die Wirkung des Zusammenspiels zwischen interner Variabilität und natürlichen Klimatreibern.
  • Verbesserte Fähigkeit zur Bewertung des Klimarisikos. Zur besseren Quantifizierung von Risiken aus Ereignissen mit geringer Wahrscheinlichkeit und großen Auswirkungen; schwerwiegende zusammengesetzte Gefahren und großräumige Extremereignisse; und Wendepunkte, wie großflächige Kohlenstofffreisetzung aufgrund von Waldsterben oder abruptem Auftauen von Permafrost, Schelfeis-/Schelfeiskollaps, Regimewechsel und Biomkollaps, erfordern alle eine bessere Integration von Wechselwirkungen, Rückkopplungen und Resilienz in unseren Erdsystemmodellen, umfassend die Dynamik der Systemkomponenten siehe Ozeane, Land, Atmosphäre, Biosphäre und Kryosphäre sowie menschliche Systeme.
  • Beschleunigung des Fortschritts in der antarktischen Klimawissenschaft: insbesondere in Bezug auf Meereis und Schelfeise in der Antarktis angesichts der Ungewissheit über ihre Stabilität unter einem sich ändernden Klima und die Auswirkungen auf den Anstieg des Meeresspiegels.
  • Besseres Verständnis sozialer Systeme: um den Fortschritt über Sektoren/Regionen/Kulturen hinweg zu beschleunigen.

2.2 Verbesserte Informationen über das Klima und das Erdsystem

  • Verbesserung regionaler bis lokaler Informationen zum Klimawandel: durch bessere Beobachtungen und Modellierung aller relevanten Prozesse und ihrer Wechselwirkungen auf Zeitskalen vom Wetter bis zu Jahrtausenden und durch herausfordernde Modelle mit Paläoklima und beobachteten Daten.
  • Verbesserung der Qualität und Nutzung von Klimaprojektionen als Grundlage für Klimarisikobewertungen: Wege zu einer sicheren und gerechten planetaren Bewachung eines stabilen und widerstandsfähigen Erdsystems für die menschliche Entwicklung zu identifizieren und gesellschaftlich relevante Fragen anzugehen, wie zum Beispiel (dies sind einige der wissenschaftlichen Ziele der neuen Safe Landing Climates Lighthouse Activity des WCRP):
  • Was Emissionspfade erhalten die Bewohnbarkeit und Ernährungssicherheit; was sind die Anpassungsgrenzen?
  • Was sind die Auswirkungen der Kohlendioxidentfernung auf das Klima bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Nahrungs- und Wasserversorgung, Erhalt der Biodiversität?
  • Was Risiken ergeben sich aus der langfristigen Umverteilung von Wasser aufgrund des Klimawandels und direkter menschlicher Aktivitäten in landgestützten natürlichen Systemen/Reservoiren (einschließlich Gletschern und tropischen Regenwäldern)?
  • Was sind die Implikationen für Regionen eines intensivierten Wasserkreislaufs und einer erhöhten Variabilität, was zum Beispiel zu Abfolgen von sehr nassen und dann sehr trockenen Perioden führt?
  • Wie machen wir bewohnbare Küsten erhalten, welche Rate und Größenordnung von Meeresspiegel steigt ist angesichts seiner Irreversibilität akzeptabel?
  • Risiken besser quantifizieren Ereignisse mit geringer Wahrscheinlichkeit und hoher Auswirkung (wie auch unter 2.1 beschrieben).

2.3 Brücken bauen und stärken

  • Zwischen den Klima- und Ökosystem-/Biodiversitätsforschungsgemeinschaften: um die Auswirkungen eines sich ändernden Klimas und lokaler Belastungen auf Ökosysteme und ihre Fähigkeit, Kohlenstoff zu speichern, besser zu verstehen und Nebennutzen zu optimieren. Dies hängt mit der möglicherweise reduzierten Wirksamkeit von Kohlenstoffsenken für eine Welt mit >2 °C, den Möglichkeiten und Grenzen naturbasierter Lösungen und Bedenken über Prozesse zusammen, die derzeit nur teilweise in Klimamodellen enthalten sind (wie Waldsterben, Feuer, abruptes Auftauen des Permafrostbodens, Mikroben in Böden und im Meer usw.).
  • Zwischen der „top-down“ (globalen) Produktion von Klimainformationen und dem „bottom-up“, lokalen Entscheidungskontext:  um die erforderliche Anpassung zur Minimierung der Anfälligkeit von Gesellschaften besser zu steuern, indem ihre Exposition gegenüber und Empfindlichkeit gegenüber Klimagefahren verringert wird, und um die Fähigkeit von Gemeinschaften zu verbessern, sich aktiv an sich entwickelnde Klimarisiken anzupassen. Dies ist ein Schwerpunkt der neuen My Climate Risk Lighthouse Activity des WCRP.
  • Zwischen Wissenschaftlern, Stakeholdern und Entscheidungsträgern: Gemeinsame und komplementäre Ansätze zur Abschwächung und Anpassung an den Klimawandel zu erreichen, die durch solide Wissenschaft und Informationen zum Klimawandel untermauert sind und zusätzliche Vorteile haben (z. B. Vorteile für die Luftqualität, die sich aus reduzierten Methanemissionen ergeben). Minderung erfordert global koordinierte Regierungspolitik, während der Entscheidungskontext für die Anpassung einen viel lokaleren Ansatz erfordert.
  • Zwischen der Wissenschaftsgemeinschaft und lokalen Gemeinschaften: Entwicklung eines effizienteren Bottom-up-Ansatzes, der die lokale Komplexität (Realität) berücksichtigt und gleichzeitig einfache Lösungen (Einfachheit) präsentiert, die die lokalen Gemeinschaften befähigen, ihre eigene Situation zu verstehen (Empowerment).

3. Risiko hat eine Skala: Welche Wissenschaft wird benötigt, um Maßnahmen auf der Entscheidungsskala zu unterstützen?

Es gibt reichlich belastbare Klimainformationen auf globaler und regionaler Ebene, aber schwache Maßnahmen. Auf lokaler Ebene, wo die Auswirkungen zu spüren sind, besteht jedoch im Allgemeinen die Bereitschaft zu handeln, selbst wenn belastbare Klimainformationen begrenzt sind. Daher entstehen Spannungen zwischen dem Ort, an dem Ressourcenentscheidungen getroffen werden, und dem Ort, an dem die Auswirkungen auftreten.

Einige der vorrangigen Maßnahmen, um dies anzugehen und sicherzustellen, dass die Klimawissenschaft wirksam Politiken und Entscheidungen ermöglicht, um lokale Klimarisiken zu bewältigen und ihre Auswirkungen auf gefährdete Gemeinschaften und Regionen auf der ganzen Welt zu verringern, fallen in den Geltungsbereich der Regionalen Informationen für die Gesellschaft des WCRP Kernprojekt und My Climate Risk Lighthouse Activity. Sie beinhalten:

  • Beheben Sie kritische Lücken in Beobachtung der Netzwerkkapazität, Zugriff auf historische Daten und Ereigniszuordnungsstudien für wichtige Ereignisse mit hoher Auswirkung für viele der am stärksten gefährdeten Regionen.
  • Besser integrieren Entscheidungskontext, Werte und Ethik der Stakeholder und nicht klimabedingte Stressoren in das Forschungsdesign, die Informationskonstruktion und die Kommunikation mit der Politik und den Entscheidungsträgern.
  • Invest in Kapazitätsentwicklung in Regionen mit hoher Vulnerabilität lokal informierte, entscheidungsrelevante Klimainformationen zu entwickeln. Schwache wissenschaftliche Kapazitäten schaffen eine intellektuelle Abhängigkeit von anderen, was zu einer schlechten Abstimmung zwischen Klimainformationen und dem Entscheidungskontext führt.
  • Bewerten Sie die Wirksamkeit von Anpassungsreaktionen sicherzustellen, dass die Ergebnisse nachgewiesen werden.
  • Versöhnen Sie die Widersprüche die aufgrund von Methodenabhängigkeit (dh unterschiedliche Methoden zur Gewinnung von Klimainformationen) und dringend erforderlich sind Weiterentwicklung der Kommunikationsmodalitäten und -praxis. Die Vielfalt der Informationsquellen und Ergebnisse verwirrt die Botschaft und schwächt Entscheidungen.
  • Bessere Ressource transdisziplinäre Wissenschaft und echte intellektuelle Partnerschaftenzwischen und innerhalb von Regionen, um den Mangel an kontextrelevanten Informationen zu beheben.

4. Was ist erforderlich, um Fortschritte und Maßnahmen zu beschleunigen?

  • Ein besseres Verständnis dafür, wie kollektive Entscheidungen getroffen werden und wie Risikoanalysen wahrgenommen werden. Trotz der starken Stimmen der Wissenschafts- und Aktivistengemeinschaften in den letzten drei Jahrzehnten bleiben die politischen Antworten undurchdringlich mit Lösungen, die sich weitgehend auf verzögerte Maßnahmen oder neue Technologien stützen. Eine stärkere Berücksichtigung der Psychologien, die das Hören von Warnungen verhindern, bis es zu spät ist, ist erforderlich. Dies gilt sowohl für die Klimaanpassung als auch für Klimaschutz.
  • Bürger und Länder müssen große Veränderungen in der Art und Weise, wie sie ihr Leben führen, definieren, gestalten und umsetzen. Können die Sozialwissenschaften dabei helfen zu verstehen und anzugehen, warum politische Entscheidungsträger und Bürger gleichermaßen das Problem als konzeptionell ansehen, mit Lösungen, die woanders liegen oder in Zukunftstechnologien liegen? Können sie dazu beitragen, das Verständnis und die Akzeptanz dafür aufzubauen, dass Kompromisse in komplexen Systemen verschiedene Interessengruppen auf unterschiedliche Weise betreffen?
  • Sprechen Sie das Problem der sozialen Lizenz an damit die Gesellschaft die Vorteile bestehender technologischer Lösungen realisieren kann, ohne dass die erforderlichen Kompromisse die Umsetzung dieser Teillösungen verhindern.
  • Sind Änderungen in unserem multilateralen Governance-System erforderlich? Einige Beweise dafür, dass dies möglicherweise nicht der Fall ist, sind, dass wir gerade zu dem Zeitpunkt, an dem die Welt ein effektives multilaterales System benötigt, mit einem aufkommenden Nationalismus konfrontiert werden. Die Nationen müssen erkennen, dass es in ihrem aufgeklärten Eigeninteresse liegt, zusammenzuarbeiten.
  • Die Wissenschaft selbst muss sich ändern. Die Klimawissenschaft hat den anthropogenen Klimawandel quantifiziert und diagnostiziert; simulierte Zukunftsszenarien, damit die Gesellschaft und Entscheidungsträger plausible Klimazukünfte klar verstehen; und die Wissenschaft der Anpassung und Minderung vorangebracht. Die Wissenschaftsgemeinschaften des International Science Council, einschließlich Future Earth und WCRP, leisten alle wichtige Beiträge, aber Naturwissenschaft und Technologie allein lösen das Problem nicht. Wir brauchen Sozialwissenschaftler, Entscheidungswissenschaftler, Politikwissenschaftler, Ethiker, Ökonomen und Praktiker (z. B. Ingenieure) sowie gestärkte Brücken, um sie zu verbinden, wie in Abschnitt 2.3 oben hervorgehoben.

5. Der Weg zum Netto-Nullpunkt – Wissenschaft und Technologie brauchen

Um das Klimarisiko zu reduzieren und die ehrgeizigen Ziele des Pariser Abkommens von 2015 zu erreichen, hat CO2 die Emissionen müssen bis Mitte des Jahrhunderts auf netto null sinken; doch die Welt kommt diesem Ziel nur sehr langsam näher. Obwohl viele Elemente, die für die Transformation erforderlich sind, bereits klar sind – wie z2 Entfernungstechnologien (CDR) werden in großem Maßstab benötigt, um die Erwärmung zu begrenzen. Beispielsweise zeigt der IPCC-Sonderbericht 2018 über die globale Erwärmung von 1.5 °C, dass diese 1.5 °C-Pfade mit begrenzter Überschreitung, die darauf abzielen, die Abhängigkeit von CDR zu verringern, immer noch eine erhebliche Menge an CO entfernen2 aus der Atmosphäre (konkret 100 Gt CO2 kumulativ bis 2100).

Ein Vergleich dieser Pfade (auf 1.5 oder 2 °C) mit unserer aktuellen Realität zeigt eine auffällige Lücke in Innovation und Politik sowie im gesellschaftlichen Dialog. Skalierung der Technologien und Ansätze zur Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre wirft Fragen auf wie: Wo soll die Biomasse herkommen, ohne andere SDGs zu gefährden, wenn Bioenergie stark ausgebaut werden soll? Wie dauerhaft kann CO2 in Wäldern, landwirtschaftlichen Böden und anderen terrestrischen gelagert werden und Meeresökosysteme angesichts der Auswirkungen des anhaltenden Klimawandels auf sie? Was können andere Ansätze wie Direct Air Capture, verbesserte Verwitterung, Biokohle und andere natürliche Klimalösungen zu einem widerstandsfähigeren Portfolio von Entfernungstechnologien beitragen, die Risiken für andere SDGs minimieren? Solche Fragen zeigen deutlich den dringenden Bedarf an Lösungen zu Restemissionen und CO2 Entfernung.

Kurzfristig sind Innovation, Finanzierung und Pilotprojekte erforderlich, um die Wissenschaft und Technologie zu katalysieren, die nicht nur für Emissions- und CDR-Technologien, sondern auch für robuste und transparente Überwachungs- und Verifizierungsmethoden benötigt werden. Letzteres ist besonders wichtig, um Diskrepanzen zwischen erklärten Verpflichtungen und tatsächlichen Maßnahmen zu vermeiden, die zu einem Fehlen der zur Stabilisierung des Klimas erforderlichen globalen Emissionsminderungen führen würden. Mittelfristig werden klare Governance-Strukturen benötigt, um Bedenken hinsichtlich des moralischen Risikos zu begegnen. Langfristig kann eine umfassende COXNUMX-Preisarchitektur, die nur Übergangsdimensionen berücksichtigt, dazu beitragen, die COXNUMX-Entfernung zu belohnen und zu finanzieren, während die verbleibenden COXNUMX-Emissionen in Rechnung gestellt werden.

Darüber hinaus wird eine breitere Perspektive als nur Kohlenstoff benötigt, begleitet von einer auf Kohlenstoff ausgerichteten politischen Architektur mit Schutzmaßnahmen und Vorschriften, die Nachhaltigkeit gewährleisten. Die Wissenschaft muss eine entscheidende Rolle dabei spielen, die Wissenslücken mit umsetzbarem Wissen zu füllen.

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