气候科学家:零净值的概念是一个危险的陷阱

二氧化碳去除技术在很大程度上仍未经过测试,并且不能替代为确保人类安全所需的立即和彻底削减温室气体排放量。

这篇文章是 ISC 的一部分 变换21 系列,其中包含来自我们的科学家和变革者网络的资源,以帮助为实现气候和生物多样性目标所需的紧急转型提供信息。

By 詹姆斯·戴克,埃克塞特大学; 罗伯特·沃森,东英吉利大学和 沃尔夫冈·克诺尔,隆德大学。

有时,实现会在一瞬间令人眼花缭乱。 模糊的轮廓迅速成型,突然间一切都变得有意义了。 在这些启示的背后,通常是一个缓慢得多的黎明过程。 内心深处的怀疑越来越大。 事物无法组合在一起的困惑感会增加,直到有什么东西咔嗒一声。 或者也许是啪啪啪。

总的来说,本文的三位作者一定花了 80 多年的时间思考气候变化。 为什么我们花了这么长时间才说出净零概念的明显危险? 在我们的辩护中,净零的前提看似简单——我们承认它欺骗了我们。

气候变化的威胁是大气中二氧化碳过多的直接结果。 因此,我们必须停止发出更多信息,甚至删除其中的一些。 这个想法是世界当前避免灾难的计划的核心。 事实上,关于如何真正做到这一点,有很多建议,从大规模植树到高科技 直接空中捕获 从空气中吸出二氧化碳的装置。

目前的共识是,如果我们在减少化石燃料燃烧的同时部署这些和其他所谓的“二氧化碳去除”技术,我们可以更快地阻止全球变暖。 希望在本世纪中叶左右,我们将实现“净零”。 在这一点上,通过将温室气体从大气中去除的技术可以平衡任何温室气体的残余排放。

原则上,这是个好主意。 不幸的是,在实践中,它有助于使人们相信 技术拯救减少 现在就需要控制排放的紧迫感。

我们已经痛苦地意识到,净零的想法已经许可了一种鲁莽的“先烧钱,后付款”的方法,导致碳排放量继续飙升。 它也加速了自然世界的破坏 增加森林砍伐 今天,并大大增加了未来进一步破坏的风险。

要了解这是如何发生的,人类如何仅仅依靠对未来解决方案的承诺来赌博其文明,我们必须回到 1980 年代后期,当时气候变化在国际舞台上爆发。

“多年来,怀疑已发展为恐惧。 这种令人痛苦的感觉,我们犯了一个可怕的错误。 现在有时我会坦率地承认有一种恐慌感。 我们怎么弄错了? 我们的孩子应该怎么想我们的行为?”

James Dyke,全球系统高级讲师,埃克塞特大学

迈向净零的步骤

22 年 1988 月 XNUMX 日,詹姆斯·汉森 (James Hansen) 担任美国宇航局戈达德太空研究所的管理员,这是一项享有盛誉的任命,但在学术界之外却鲜为人知。

到 23 日下午,他已走上成为世界上最著名的气候科学家的道路。 这是他的直接结果 向美国国会作证,当他法医提出证据表明地球气候正在变暖并且人类是主要原因时:“已经检测到温室效应,现在它正在改变我们的气候。”

如果我们当时按照汉森的证词采取行动,我们将能够以每年约 2% 的速度使我们的社会脱碳,从而使我们有三分之二的机会将变暖限制在不超过 1.5摄氏度。 这将是一个巨大的挑战,但当时的主要任务将是简单地停止化石燃料的加速使用,同时公平地分享未来的排放量。

替代文字
图表展示了要保持在 1.5℃ 时必须以多快的速度缓解。 ©罗比安德鲁, CC BY

四年后,有一线希望这将成为可能。 1992 年期间 里约地球峰会,所有国家都同意稳定温室气体的浓度,以确保它们不会对气候产生危险的干扰。 1997 年的京都峰会试图开始将这一目标付诸实践。 但随着时间的流逝,鉴于化石燃料使用量的不断增加,保护我们安全的最初任务变得越来越困难。

大约在那个时候,第一个将温室气体排放与对不同经济部门的影响联系起来的计算机模型被开发出来。 这些混合气候经济模型被称为 综合评估模型. 它们允许建模者将经济活动与气候联系起来,例如,探索投资和技术的变化如何导致温室气体排放的变化。

它们似乎是一个奇迹:您可以在实施之前在计算机屏幕上试用政策,从而为人类节省昂贵的实验费用。 它们迅速成为气候政策的关键指导。 他们一直保持着至高无上的地位。

不幸的是,它们也消除了对深入批判性思维的需要。 这样的模型将社会描绘成一个理想化的网络, 没有感情的买家和卖家 从而忽视复杂的社会和政治现实,甚至忽视气候变化本身的影响。 他们隐含的承诺是基于市场的方法将始终有效。 这意味着关于政策的讨论仅限于对政治家最方便的那些:立法和税收的渐进式变化。


大约在它们最初被开发的时候,人们正在努力 确保美国对气候采取行动 通过允许它计算该国森林的碳汇。 美国辩称,如果它管理好森林,它就能在树木和土壤中储存大量碳,这应该从其限制煤炭、石油和天然气燃烧的义务中扣除。 最终,美国在很大程度上得逞了。 具有讽刺意味的是,这些让步都是徒劳的,因为美国参议院从来没有 批准了协议.

秋叶鸟瞰图。
像美国缅因州这样的森林突然被计入碳预算,作为美国加入京都协议的动力。 入站地平线/Shutterstock

假设未来有更多的树木实际上可以抵消现在的煤炭、石油和天然气的燃烧。 由于模型可以很容易地得出大气中二氧化碳含量达到预期水平的数字,因此可以探索更复杂的场景,从而降低减少化石燃料使用的紧迫性。 通过将碳汇纳入气候经济模型,潘多拉的盒子已经打开。

正是在这里,我们找到了当今净零政策的起源。

“这让我感到非常震惊,我一定是亲自为净零陷阱做出了贡献。 2008 年,G8 国家宣布了到 50 年将二氧化碳排放量减少 2050% 的自愿目标。

那时,我发表了我专门执行的计算来回应,以表明从长远来看需要净零,并指出人类活动产生的任何剩余二氧化碳排放都必须“通过人工汇来平衡”。

但由于我们研究的合著者都不是专家,我们没有考虑需要多少人工水槽来维持我们的经济体系,甚至在技术上是否可以创造。”

Wolfgang Knorr,隆德大学自然地理学和生态系统科学高级研究科学家。

也就是说,1990 年代中期的大部分注意力都集中在提高能源效率和能源转换上(例如英国从 煤制气) 以及核能提供大量无碳电力的潜力。 希望这些创新能够迅速扭转化石燃料排放的增加。

但到了新千年之交,很明显,这样的希望是没有根据的。 鉴于他们对增量变化的核心假设,经济气候模型越来越难以找到避免危险气候变化的可行途径。 作为回应,模型开始包含越来越多的示例 碳捕获和储存,一种可以从燃煤发电站中去除二氧化碳,然后将捕获的碳无限期地储存在地下深处的技术。

灰色天空下工厂现场的金属管道和堆垛。
2018 年 1 月,日本北海道苫小牧碳、捕集和封存试验场。在其三年的生命周期内,希望这个示范项目能够捕集的碳量约为当前全球年排放量的 100,000/XNUMX。 捕获的碳将被输送到海床深处的地质沉积物中,需要在那里保留几个世纪。 路透社/亚伦·谢尔德里克(Aaron Sheldrick)

本篇 已被展示 原则上是可能的:自 1970 年代以来,在许多项目中,压缩的二氧化碳已从化石气体中分离出来,然后注入地下。 这些 提高石油采收率计划 旨在迫使气体进入油井,以便将石油推向钻井平台,从而使更多的石油被回收——石油随后被燃烧,释放更多的二氧化碳到大气中。

碳捕获和储存提供了一种扭曲,即不是使用二氧化碳来提取更多的石油,而是将气体留在地下并从大气中去除。 这项承诺的突破性技术将使 气候友好型煤炭 所以继续使用这种化石燃料。 但早在世界见证任何此类计划之前,这个假设过程就已包含在气候经济模型中。 最终,碳捕获和封存的前景让政策制定者摆脱了急需的温室气体减排。

净零的兴起

当国际气候变化界在 哥本哈根在2009 显然,出于两个原因,碳捕获和储存是不够的。

首先,它仍然不存在。 有 没有碳捕获和储存设施 在任何燃煤发电站运行,并且在可预见的未来,该技术不会对因煤炭使用增加而导致的排放量增加产生任何影响。

实施的最大障碍本质上是成本。 燃烧大量煤炭的动机是产生相对便宜的电力。 改造现有发电站的碳洗涤器,建设基础设施以输送捕获的碳,以及开发合适的地质储存场所都需要巨额资金。 因此,在当时和现在的实际操作中,碳捕获的唯一应用是在提高石油采收率计划中使用捕获的气体。 超越一个 单个演示者,从来没有从燃煤发电站的烟囱中捕获二氧化碳,然后将捕获的碳储存在地下。

同样重要的是,到 2009 年,越来越明显的是,即使是政策制定者要求的逐步削减也是不可能的。 即使碳捕获和储存已启动并运行,情况也是如此。 每年被排放到空气中的二氧化碳量意味着人类的时间正在迅速耗尽。

随着解决气候危机的希望再次消退,需要另一颗灵丹妙药。 不仅需要一种技术来减缓大气中二氧化碳浓度的增加,而且实际上可以逆转它。 作为回应,气候经济建模社区——已经能够在他们的模型中包含基于植物的碳汇和地质碳储存——越来越多地采用将两者结合的“解决方案”。

所以是生物能源碳捕获和储存,或者 BECCS,迅速成为新的救星技术。 通过在发电站燃烧木材、农作物和农业废弃物等“可替代”生物质,而不是煤炭,然后从发电站烟囱中捕获二氧化碳并将其储存在地下,BECCS 可以在去除二氧化碳的同时发电从大气。 这是因为随着树木等生物质的生长,它们会从大气中吸入二氧化碳。 通过种植树木和其他生物能源作物并储存燃烧时释放的二氧化碳,可以从大气中去除更多的碳。

有了这个新的解决方案,国际社会从一再失败中重新振作起来,再次尝试控制我们对气候的危险干预。 场景是为 2015 年在巴黎举行的关键气候会议设定的。

巴黎虚假的黎明

就在其总书记为第21届联合国气候变化大会落下帷幕之际,人群中发出巨大的轰鸣声。 人们跳起来,陌生人拥抱,因睡眠不足而布满血丝的眼睛里涌出泪水。

13 年 2015 月 XNUMX 日展示的情绪不仅仅是为了相机。 经过数周艰苦的巴黎高层谈判,终于取得突破 实现了. 出乎所有人的意料,在经历了几十年的错误开始和失败之后,国际社会终于同意采取措施将全球变暖限制在远低于工业化前水平的 2°C,最好是 1.5°C。

对于那些面临气候变化风险最大的人来说,《巴黎协定》是一个惊人的胜利。 随着全球气温上升,富裕的工业化国家将受到越来越大的影响。 但马尔代夫和马绍尔群岛等地势低洼的岛国正面临迫在眉睫的生存风险。 作为后来的联合国 专题报告 明确表示,如果《巴黎协定》无法将全球变暖限制在 1.5°C,那么因更强烈的风暴、火灾、热浪、饥荒和洪水而丧生的人数将显着增加。

但是再深入一点,你会发现 13 月 1.5 日代表们内部潜藏着另一种情绪。怀疑。 我们很难说出当时认为《巴黎协定》可行的气候科学家的名字。 此后,一些科学家告诉我们,《巴黎协定》“当然对气候正义很重要,但行不通”和“完全震惊,没有人认为限制在 1.5°C 是可能的”。 一位参与 IPCC 的资深学者认为,我们无法将升温限制在 XNUMX°C,而是认为我们正在超越 到本世纪末 3°C.

我们科学家并没有直面我们的疑虑,而是决定构建更加精致的幻想世界,让我们在其中感到安全。 为我们的懦弱付出的代价:我们不得不闭嘴,因为需要在全球范围内去除二氧化碳是日益荒谬的。

“当我们今天拥有从化石燃料过渡的技术时,依靠未经测试的二氧化碳去除机制来实现巴黎目标是完全错误和鲁莽的。 为什么我们愿意拿数百万人的生命和生计、我们周围的美好生活以及我们孩子的未来进行赌博?”

东英吉利大学环境科学名誉教授罗伯特·沃森

处于中心位置的是 BECCS,因为当时这是气候经济模型可以找到与《巴黎协定》一致的情景的唯一方式。 自 60 年以来,全球二氧化碳排放量非但没有稳定下来,反而增加了约 1992%。

唉,就像之前所有的解决方案一样,BECCS 好得令人难以置信。

在政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 制定的情景中,将温度升高限制在 66°C 的可能性为 1.5% 或更高,BECCS 每年需要去除 12 亿吨二氧化碳。 如此规模的 BECCS 将需要大规模的树木和生物能源作物种植计划。

地球当然需要更多的树木。 人类已经减少了一些 三万亿 自从我们大约 13,000 年前开始耕种以来。 但是,BECCS 不是让生态系统从人类影响中恢复,让森林重新生长,而是指的是定期收获的专用工业规模种植园,用于生物能源,而不是储存在森林树干、树根和土壤中的碳。

目前,最 高效 生物燃料是用于生物乙醇的甘蔗和用于生物柴油的棕榈油——两者都生长在热带地区。 一排排如此快速生长的单一栽培树木或其他生物能源作物以频繁的间隔收获 破坏生物多样性.

据估计,BECCS 将要求在 0.4 和 1.2 亿公顷的土地. 这是目前正在耕种的所有土地的 25% 到 80%。 在本世纪中叶左右为 8-10 亿人提供食物的同时,又如何在不破坏原生植被和生物多样性的情况下实现这一目标?


种植数十亿棵树将消耗 大量 水——在某些地方 人们已经渴了. 增加高纬度地区的森林覆盖率 整体变暖效应 因为用森林代替草地或田地意味着地表变得更暗。 这片较暗的土地从太阳吸收更多的能量,因此温度上升。 专注于在较贫穷的热带国家开发广阔的种植园会带来人们被驱赶的真正风险 离开他们的土地.

人们常常忘记,树木和土地一般已经吸收并储存起来 大量的碳 通过所谓的自然陆地碳汇。 干扰它可能会破坏水槽并导致 双重核算.

“净零的前身曾经并且现在仍然被称为‘抵消’。 曾经,我充满希望碳抵消计划能够奏效,拯救完整的森林生态系统,使其免受经济发展几乎必然造成的破坏。 现在我知道这只是一个梦。

保持在安全的气候范围内所需的大量补偿不能仅靠自然来满足。 它需要快速生长的外来物种,这些物种经常定期被砍伐,对生物多样性造成毁灭性后果。 我们已经在欧洲森林中看到了它的开始。 与气候变暖相比,净零排放的后果几乎让我感到害怕。”

Wolfgang Knorr,隆德大学自然地理学和生态系统科学高级研究科学家。

随着人们对这些影响的理解越来越深入,围绕 BECCS 的乐观情绪 减少了.

白日梦

鉴于排放量不断增加和 BECCS 的潜力有限,人们逐渐意识到巴黎将变得多么困难,政策界出现了一个新的流行词:“过冲场景”。 在短期内,温度将被允许超过 1.5°C,但到本世纪末将通过一系列二氧化碳去除而降低。 这意味着净零实际上意味着 碳负面. 在几十年内,我们需要将我们的文明从目前每年向大气中排放 40 亿吨二氧化碳的文明转变为净排放数百亿吨二氧化碳的文明。

大规模植树,对于生物能源或作为抵消的尝试,是阻止化石燃料使用削减的最新尝试。 但不断增长的除碳需求正在呼唤更多。 这就是为什么直接空气捕获的想法,现在 被一些人吹捧 作为最有前途的技术,已经站稳脚跟。 它通常对生态系统更有利,因为它需要 土地明显减少 比 BECCS 运行,包括使用风能或太阳能电池板为其供电所需的土地。

不幸的是,人们普遍认为直接空气捕获,因为它 过高的成本和能源需求,如果大规模部署变得可行,将无法 与BECCS竞争 对优质农业用地的贪婪胃口。

现在应该清楚旅程的方向了。 随着每一个神奇的技术解决方案的幻影消失,另一个同样行不通的替代方案突然出现,取而代之。 下一个已经在地平线上——而且更加可怕。 一旦我们意识到净零不会及时甚至根本不会发生, 地球工程 – 对地球气候系统的蓄意和大规模干预 – 可能会被用作限制温度升高的解决方案。

研究最多的地球工程思想之一是 太阳辐射管理 – 数百万吨硫酸的注入 进入平流层 这将反射一些太阳的能量远离地球。 这是一个疯狂的想法,但一些学者和政治家是非常严肃的,尽管 风险. 例如,美国国家科学院建议 拨款高达 200 亿美元 在未来五年内探索如何部署和监管地球工程。 这方面的资金和研究肯定会显着增加。

“令人惊讶的是,持续缺乏任何可靠的碳去除技术似乎永远不会影响净零政策。 无论向它扔什么,净零都会继续前进而不会在挡泥板上留下任何痕迹。

有一段时间,我认为我只是消息不灵通或过于谨慎。 我现在意识到我们都受到了某种形式的煤气灯的影响。 无论是 BECCS、植树造林、直接空气捕获还是碳吸收独角兽,假设净零将起作用,因为它必须起作用。 但除了精美的文字和光鲜的小册子之外,什么都没有。 皇上没有衣服。”

James Dyke,全球系统高级讲师,埃克塞特大学

困难的真相

原则上,二氧化碳去除建议没有任何错误或危险。 事实上,开发降低二氧化碳浓度的方法会让人感到非常兴奋。 你正在使用科学和工程来拯救人类免于灾难。 你在做什么很重要。 人们还认识到,需要去除碳来消除航空和水泥生产等部门的部分排放。 因此,许多不同的二氧化碳去除方法将发挥一些小作用。

当假设这些可以大规模部署时,问题就会出现。 这有效地作为对化石燃料的持续燃烧和栖息地破坏加速的空白检查。

碳减排技术和地球工程应该被视为一种弹射座椅,可以推动人类远离快速和灾难性的环境变化。 就像喷气式飞机的弹射座椅一样,它只能作为最后的手段使用。 然而,政策制定者和企业似乎非常重视部署高度投机性的技术,以此作为将我们的文明置于可持续目的地的一种方式。 事实上,这些不过是童话故事。

一群年轻人举着标语牌。
“没有B星球”:英国伯明翰的孩子们抗议气候危机。 卡勒姆·肖/Unsplash, FAL

保持人类安全的唯一方法是立即和持续地大幅削减温室气体排放 社会公正的方式.

学者通常将自己视为社会的仆人。 事实上,许多人被聘为公务员。 那些在气候科学和政策界面工作的人拼命地与一个日益困难的问题搏斗。 同样,那些支持将净零作为突破阻碍有效气候行动的障碍的方式的人也出于最好的意图而工作。

悲剧在于,他们的集体努力永远无法对气候政策进程提出有效挑战,因为气候政策进程只允许探索狭窄范围的情景。

大多数学者对于跨越将他们的日常工作与更广泛的社会和政治问题分开的无形界线感到明显不舒服。 真正担心被视为支持或反对特定问题的人可能会威胁到他们认为的独立性。 科学家是最受信任的职业之一。 信任很难建立,也很容易摧毁。

“当有成本效益和社会可接受的替代品可用时,今天和未来几代的年轻人将惊恐地回顾我们这一代人为了廉价的化石燃料能源而在气候和生物多样性的灾难性变化上赌博。

我们拥有采取行动所需的知识——我共同主持的 IPCC 和 IPBES 评估表明,这些问题是相互关联的,必须立即一起解决。 最近的评估清楚地表明,我们未能实现任何商定的限制气候变化或生物多样性丧失的目标。 我为我们一再失败感到羞耻”。

Robert Watson,东英吉利大学环境科学名誉教授。

但还有另一条无形的界线,将维护学术诚信和自我审查分开。 作为科学家,我们被教导要持怀疑态度,对假设进行严格的测试和审问。 但是,当谈到人类可能面临的最大挑战时,我们常常表现出缺乏批判性分析的危险。

私下里,科学家们对巴黎协定、BECCS、 抵消、地球工程和净零。 除了 一些值得注意的例外,在公共场合,我们悄悄地做我们的工作,申请资助,发表论文和教学。 通向灾难性气候变化的道路是通过可行性研究和影响评估铺平的。

我们没有承认我们情况的严重性,而是继续参与净零的幻想。 当现实来袭时,我们该怎么办? 对于我们现在不能说出来,我们会对我们的朋友和亲人说些什么?

是时候表达我们的恐惧并诚实地对待更广泛的社会了。 当前的净零政策不会将升温幅度控制在 1.5°C 以内,因为它们从未打算这样做。 他们过去和现在都受到保护照常业务的需要而不是气候的驱动。 如果我们想保证人们的安全,那么现在就需要大规模和持续地减少碳排放。 这是必须应用于所有气候政策的非常简单的酸性测试。 一厢情愿的时代结束了。


詹姆斯·戴克, 埃克塞特大学全球系统高级讲师; 长袍华生, 东英吉利大学环境科学名誉教授等 沃尔夫冈·克诺尔, 隆德大学自然地理学和生态系统科学高级研究科学家

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照片由 泰斯弯腰 on Unsplash.

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