Assessing the size and uncertainty of remaining carbon budgets
Lamboll, Robin et al. [2023], "Assessing the size and uncertainty of remaining carbon budgets", Nature climate change, 30 de octubre, https://doi.org/10.1038/s41558-023-01848-5
Robin Lamboll tiene una maestría en Ciencias Naturales de Cambridge y un doctorado en física de células solares por la misma universidad. Actualmente se dedica a la investigación de las emisiones humanas de CO2 a la atmósfera, sus impactos y posibles maneras de actuar ante las emisiones.
Principal
El presupuesto de carbono restante o remaining carbon Budget (RCB, por su sigla en inglés) es una forma de medir la cantidad neta de dióxido de carbono que los humanos puede emitir a la atmósfera para mantener el calentamiento global por debajo de un límite establecido y con una determinada probabilidad, tomando en cuenta otros factores climáticos antropogénicos.
Algunos enfoques para lograr el objetivo del Acuerdo de París (dato crucial 1), intentan estimar un RCB a nivel global para dividirlo de manera equitativa entre las naciones. Sin embargo, el RCB es muy sensible a los cambios de las evaluaciones para ajustar el RCB, de manera que un pequeño cambio podría alterar por completo los valores del presupuesto de carbono restante.
Para estimar el RCB se deben tomar en cuenta los escenarios de cómo evoluciona el CO2 y otros tipos de emisiones, ya que este concepto depende de cuánto y cuándo se producen emisiones diferentes al CO2.
En el informe del grupo de trabajo 1 (WG1, por su sigla en inglés) para el Sexto Informe de Evaluación del IPCC (AR6, por su sigla en inglés) se presentó un conjunto de valores resultado de descomponer el RCB en partes de CO2 y partes que diferentes del CO2. La evaluación de la parte de CO2 se hizo a través de la integración de diferentes evidencias que ya existen, mientras que para la parte diferente de CO2 se utilizó un modelo climático de complejidad reducida (MAGICC 7.5.1), con lo que se hizo un ajuste de tendencia lineal para la relación entre las emisiones futuras diferentes de CO2 y cero emisiones netas de CO2 para los escenarios disponibles en la base de datos del informe especial del IPCC para las emisiones globales.
El WG3 también presentó un informe el que se encuentra una actualización de la contribución no relacionada al CO2 en el momento del cero neto que reduce el RCB de 1.5°C en aproximadamente 100 GtCO2.
Fuentes de incertidumbre
WG1 utilizó algunos factores importantes para realizar el cálculo del presupuesto de carbono. Entre ellos se encuentra la respuesta climática transitoria a las emisiones acumuladas de CO2 (TCRE, aumento de temperatura por unidad de carbono emitida), el calentamiento histórico, las retroalimentaciones no representadas del sistema terrestre (ESFs, por su sigla en inglés), el compromiso de cero emisiones (ZEC, por su sigla en inglés) y el calentamiento debido a emisiones distintas de CO2 con relación al periodo histórico y las emisiones recientes (dato crucial 2).
Se pueden presentar incertidumbres para los factores mencionados, entre las más comunes se encuentra una distribución diferente a la distribución normal para TCRE. Además, las retroalimentaciones no se pueden cuantificar de manera exacta, lo que da más incertidumbre al cálculo del presupuesto. La determinación de las temperaturas preindustriales también supone una incertidumbre, sin embargo, esta se puede disminuir al utilizar una temperatura histórica más reciente, ya que las temperaturas preindustriales no son tan relevantes para el futuro. Por último, se encuentra la dificultad que existe para separar las mediciones de emisiones de CO2 causadas por el hombre a aquellas que son causadas por las retroalimentaciones del planeta.
En el caso del factor ZEC, este tiene una influencia en el presupuesto si está de manera negativa o positiva, es decir, un impacto efectivo de ZEC solo puede darse por la parte positiva de la distribución del ZEC, pero ZEC negativa puede provocar un aumento del presupuesto. Este factor también depende de los escenarios de calentamiento no relacionado con el CO2, ya que si este es decreciente se puede generar ZEC positiva o viceversa. También depende del tiempo estimado para el cese de emisiones. Otra incertidumbre que se tiene para este factor se debe a la dependencia que tiene del calentamiento futuro de acuerdo al modelo de ZEC-MIP (dato crucial 3).
A pesar de la incertidumbre que existe es posible establecer límites de ZEC, sin embargo, la continuación del estudio de este factor va a permitir realizar cálculos de presupuestos que sean más precisos (dato crucial 4).
Contribución al calentamiento no generada por el CO2
Para evaluar el calentamiento con las emisiones distintas del CO2 es necesario combinar modelos socioeconómicos futuros y modelos climáticos para determinar las proyecciones globales. Para esto, se utiliza la base de datos de escenarios de AR6 y simuladores climáticos como MAGICC y la base de datos SR1.5.
Para MAGICC se hizo una calibración del modelo, por lo que se redujo el RCB de 1.5°C en más de 100 GtCO2, lo que equivale a aproximadamente 0.05°C. Con estos ajustes se obtiene una reducción de 22% de 50% del RCB de 1.5°C y para el RCB de 2°C se obtiene una reducción de 13% de 66% que se tenía (dato crucial 5).
Algunas estimaciones previas consideraban que existía una relación lineal entre el aumento adicional de temperatura hasta el calentamiento máximo y la contribución al calentamiento no procedente de CO2. Con el objetivo que investigar las relaciones no lineales se utilizó una función de regresión cuantil de ventanas móviles cuantiles (QRW, por su sigla en inglés). Con esta función de regresión se obtuvo que para los presupuestos de 1.5°C y 2°C el impacto de una relación no lineal es menor de 7% de los presupuestos totales. Para el calentamiento no relacionado con el CO2 proyectado en las trayectorias que alcanza 2.5°C es de 0.30°C, comparándolo con 0.13°C en trayectorias que cumplen con 1.5°C. En las trayectorias que cumplen con 2°C se obtuvo que el calentamiento no relacionado con CO2 disminuyó a 0.22°C (o 190 GtCO2).
Para calcular los RCB se utilizan todos los escenarios disponibles que existen en alguna base de datos específica. Para la base de datos AR6, el modelo IMAGE muestra por lo menos 3 resultados para toda la familia de escenarios de vías socioeconómicas compartidas (SSP, por su sigla en inglés). Se tienen diferentes SSP (numerados del 1 al 5) para la representación de diferentes características de población, urbanización y educación con diferentes niveles de desafíos para la mitigación y adaptación al cambio climático. Los supuestos socioeconómicos globales brindan diferentes escenarios que permiten estimar las relaciones entre el calentamiento no relacionado con CO2 para un aumento de temperatura total (dato crucial 6).
Una gran parte de los escenarios están enfocados a limitar el calentamiento global por debajo de un límite establecido, con el objetivo de limitar todas las emisiones de GEI. También se han identificado límites para reducir a cero los GEI distintos de CO2, ya que algunas medidas de mitigación son insuficientes para eliminarlos totalmente. El impacto del modelo y la familia de escenarios SSP en los RCB no se puede determinar claramente debido a que no existen tendencias claras, lo que puede llevar a considerar que existan sesgos para el cálculo de RCB. Se puede decir que a pesar del éxito con el que se disminuyan las emisiones distintas a CO2, el RCB de 1.5°C puede modificarse.
Momento del calentamiento sin CO2
El calentamiento no relacionado con CO2 se refiere a la contribución del calentamiento global no relacionado con CO2 a partir del momento en el que las emisiones netas son cero. Para este supuesto se consideraron diferentes variaciones para determinar la contribución al calentamiento por emisiones distintas de CO2 (dato crucial 7). El calentamiento máximo sin CO2 se refiere a un límite superior del término sin CO2, es decir, no es una estimación exacta. La mejor estimación de calentamiento no relacionado con el CO2 es a partir de las estimaciones de las emisiones distintas de CO2 en el momento del calentamiento máximo. El primer calentamiento promedio sin CO2 a la temperatura máxima total se consideró como la mejor estimación del efecto marginal del calentamiento sin CO2 sobre la temperatura máxima.
Comparación del resultado recomendado con los resultados del AR6 WG1
En la siguiente figura se presenta los diferentes cambios en el presupuesto de carbono con los diferentes cálculos que se realizaron. Se puede decir que las emisiones recientes, la recalibración de MAGICC y la adición de FaIR tuvieron el mayor impacto.
Con las estimaciones realizadas se puede decir que la estimación de 50% del RCB a partir de 2022 es de 250 GtCO2 para el RCB para limitar el calentamiento a 1.5°C. Este límite se ve reducido por el sesgo de incertidumbre no relacionada con el CO2 (dato crucial 8).
1. El objetivo del Acuerdo de París es mantener el calentamiento global por debajo de 2°C en relación con los niveles preindustriales y hacer esfuerzos para no sobrepasar 1.5°C. La probabilidad de mantener el calentamiento global por debajo de 1.5°C es de 50%, mientras que mantener el calentamiento por debajo de 2°C es entre 66 y 90% de probabilidad.
2. La figura 1 a muestra los diferentes factores que se utilizan para determinar el presupuesto de carbono. En la gráfica b se presenta la contribución no relacionada al CO2 en un ajuste lineal de los datos promedio obtenidos a través de las bases de datos.
3. A diferencia del modelo de ZEC-MIP, el IPCC otorgó un valor central para ZEC después de 1 000 PgC (petagramos de carbono) de emisiones de carbono acumuladas de cero con un rango de probabilidad de ±0.3°C.
4. Un aumento simétrico de la incertidumbre de ZEC tiene un impacto poco significativo en el cálculo del presupuesto, sin embargo, es capaz de limitar el calentamiento a 1.5°C o 2°C.
5. Los resultados que se obtienen sobre el calentamiento no causado por CO2 es de 120 GtCO2 para 1.5°C y 210 GtCO2 para 2°C.
6. En la figura 2 se presentan las estimaciones de calentamiento no relacionado con CO2. En a está el impacto de SSP en el calentamiento sin CO2, aquí se observa que no hay una relación no lineal entre el calentamiento no relacionado con CO2 y el calentamiento total máximo. En b se encuentran los presupuestos para 1.5°C para diferentes modelos y escenarios.
7. En la figura 3 se presenta la relación entre el calentamiento total y calentamiento por emisiones diferentes de CO2. En las gráficas se observan resultados similares, sin embargo, en algunos se observa una diferencia de hasta 0.1°C.
8. La reducción por la incertidumbre no relacionada al CO2 indica que para 2°C se tiene 1 220 GtCO2. Para limitar el calentamiento a 2°C con probabilidad de 66 o 90%, los RBC se estiman en 940 y 500 GtCO2, respectivamente. Con 40 GtCO2 emitidas en 2022, se tiene entre 23 y 12 años de emisiones actuales de CO2 para 66 o 90% de probabilidad, respectivamente de limitar el calentamiento a 2°C y 6 años de emisiones para 50% de probabilidad de calentamiento de 1.5°C. Es decir, en trayectorias lineales para cero emisiones netas, las emisiones globales netas de CO2 igual a cero tendrían que ocurrir en 2070, 2050 y 2035, respectivamente.
Uno de los principales contaminantes que contribuye al calentamiento global es el CO2 liberado por las actividades antropogénicas. Por esta razón, disminuir y posteriormente detener las emisiones de CO2 toma un papel crucial para alcanzar los objetivos establecidos del límite de temperatura. Los presupuestos de carbono se pueden utilizar como un guía para tomar medidas eficaces para evitar llegar a escenarios que sobrepasen los acuerdos establecidos para mitigar los impactos por el calentamiento global.
