4.5.4 温室气体排放的典型浓度路径
SRES情景涉及一系列人口、经济和技术驱动力以及由此产生的温室气体排放,排放预估结果被广泛应用于评估未来的气候变化,在IPCC的第三和第四次评估报告中发挥了重要作用,但它没有考虑应对气候变化的各种政策对未来排放的影响。因此,IPCC进行了新一代情景的设计,称之为代表性浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCPs),这里的Representative表示只是许多种可能性中的一种可能性,用Concentration而不用辐射强迫是要强调以浓度为目标,Pathways则不仅仅指某一个量,而且包括达到这个量的过程。4种新情景分别称为RCP8.5、RCP6、RCP4.5及RCP2.6。RCPs的简单情况如表4.2所示(王绍武等,2012)。
RCP8.5是最高的温室气体排放情景。这个情景假定人口最多、技术革新率不高、能源改善缓慢,所以收入增长慢。这导致长时间能源需求及高温室气体排放,而缺少应对气候变化的政策。这个情景根据国际应用系统选择及其总环境影响模式建立的。与过去的情景相比,有两点重要改进,一是建立了大气污染预估的空间分布图,二是加强了土地利用和陆面变化的预估。
RCP6情景反映了生存期长的全球温室气体和生存期短的物质的排放,以及土地利用/陆面变化,导致到2100年辐射强迫稳定在6.0W/m2。根据亚洲—太平洋综合模式,温室气体排放的峰值大约出现在2060年,以后持续下降。2060年前后能源改善强度为每年0.9%~1.5%。通过全球排放权的交易,任何时候减少排放均物有所值。
RCP4.5情景是2100年辐射强迫稳定在4.5W/m2。用全球变化评估模式模拟,这个模式考虑了与全球经济框架相适应的、长期存在的全球温室气体和生存期短的物质的排放,以及土地利用/陆面变化。模式的改进包括历史排放及陆面覆盖信息,并遵循用最低代价达到辐射强迫目标的途径。为了限制温室气体排放,要改变能源体系,多用电能、低排放能源技术,开展碳捕获及地质储藏技术。RCP2.6是把全球平均温度上升限制在2℃之内的情景。无论从温室气体排放,还是从辐射强迫看,这都是最底端的情景。应用的是全球环境评估综合模式,采用中等排放基准,假定所有国家均参加。在21世纪后半叶能源应为负排放。2010~2100年累计温室气体排放比基准年减少70%。为彻底改变能源结构及二氧化碳外的温室气体的排放,应特别提倡用生物质能、恢复森林。但是,仍有许多工作要做,例如研究气候系统对辐射强迫峰值的反应,社会削减排放率的能力,以及进一步减排非二氧化碳温室气体的能力等。
表4.2 代表性浓度路径的类型(王绍武等,2012)
RCPs四种情景下,21世纪温室气体二氧化碳、甲烷和一氧化二氮浓度的预估见图4.16。CO2浓度在RCP8.5最高,RCP2.6最低,后者在2050年前后达到峰值后有下降趋势,浓度在400×10-6左右。甲烷由于生存时间短,趋势变化更显著,峰值出现时间比二氧化碳早。一氧化二氮则更接近常数,因为其生存时间较长。
到2100年能源结构的预估见图4.17。在RCP8.5情景下,人口与经济增长,但是能源效率增长缓慢,能源需求增长了3倍。这里有两个主要原因,一是非化石燃料开发得慢,二是有大量的非常规化石能源。煤的增长几乎达到10倍。2050年之后核电与生物质能在非化石能源中逐渐占主导地位。另外3种情景下的能源结构,可以作为比较。
有关典型浓度路径试验的结果评估将在2014年发布的IPCC第五次评估结果中给以详细阐述。
图4.16 21世纪二氧化碳(a)、甲烷(b)和一氧化二氮(c)浓度预估(Van Vuuren等,2011)
图4.17 2000~2100年RCP8.5情景下的能源结构变化及RCP6、RCP4.5和RCP2.6情景下2100年能源结构(Riahi等,2011)