Tilbake til søkeresultatene

KLIMAFORSK-Stort program klima

Emit now, mitigate later? IMPlications of temperature OverShoots for the Earth system

Alternativ tittel: Slippe ut nå, fikse det senere? Konsekvenser av temperatur overshoots i jordsystemet

Tildelt: kr 10,1 mill.

Prosjektnummer:

294930

Søknadstype:

Prosjektperiode:

2019 - 2023

Midlene er mottatt fra:

Samarbeidsland:

I IMPOSE har vi kjørt et stort sett idealiserte overshoot-scenarier med Den norske jordsystemmodellen NorESM2. I disse scenariene er CO2-utslippet i utgangspunktet for stort, og CO2 fjernes fra atmosfæren senere i simuleringene for å nå målet om å holde oppvarmingen "godt under 2 grader". Vi har variert intensitet av overshootene både i høyde og lengde for å vurdere risikoen og virkningene av scenarier som antar at fjerning av karbondioksid fra atmosfæren kommer til å bli mulig i stor skala. Analysen av modellkjøringene avdekket en ganske overraskende effekt av negative utslipp på det fysiske klimasystemet i NorESM2. I våre simuleringer synker temperaturen på den nordlige halvkulen mye mer enn forventet i negative utslippsfaser. "Mer enn forventet" betyr at temperaturen blir lavere enn temperaturen på referansenivået (dvs. simuleringen uten overshoot). Denne midlertidige nedkjølingen kan være ganske sterk nord for 40 grader nord, og den øker med størrelsen på overshoot. Årsaken til dette fenomenet er en sterk reduksjon i styrken til Atlanterhavets sirkulasjonssystem i vår modell. Dette systemet med havstrømmer (også kalt "Atlantic Meridional Overturning Circulation" eller AMOC) transporterer store mengder varme fra tropene til høye breddegrader i nord. Denne varmetransporten svekkes betydelig når klimaet varmes opp i vår modell. Ved negative utslipp i en slik tilstand av svekket AMOC, forsterker nedkjøling gjennom redusert CO2-konsentrasjon kjøleeffekten av de svekkede havstrømmer i Atlanteren. Når sirkulasjonen i Atlanterhavet styrkes til det opprinnelige nivået etter hvert, ser vi en oppvarming mot "forventet" nivå. De resulterende sykluser varm-kaldere-varm har en stor effekt på arktisk havisdekke, permafrost og økosystemer. Disse resultatene er publisert i Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-022-28573-5). For å vurdere effektivitet og risiko av scenarier som antar at fjerning av karbondioksid kommer til å bli mulig i stor skala, har vi også brukt scenariene våre til å undersøke om den "ekstra" klimaendringen i løpet av overshoot-perioden er reversibel: vil klimaet være det samme eller lik etter en periode med høyere temperatur sammenlignet med scenarier der et temperaturmål nås uten overshoot? Er det kritiske grenser for høyde og/eller lengde av en overshoot utover hvilke klimaendringer blir irreversible? Finnes det vippepunkter, utover hvilke selv-forsterkende tilbakekoblinger gjør det umulig eller vanskelig å komme seg tilbake til et trygt temperaturnivå? Tre hovedresultater fra denne analysen kan trekkes frem. For det første er den atmosfæriske CO2-konsentrasjonen overraskende ufølsom for om det var en overshoot eller ikke. Dette skyldes en nesten perfekt kompensasjon av mer karbonopptak i hav og mindre karbonopptak på land under en overshoot. For det andre er den største kilden til irreversibilitet karbonet som er lagret i permafrost og går tapt i løpet av perioder med høyere temperatur. For det tredje, i modellen vår finner vi ingen tegn på vippepunkter eller selv-forsterkende tilbakekoblinger som setter jordsystemet på en vesentlig forskjellig bane etter en overshoot. Imidlertid er vår modell ikke godt egnet til å vurdere vippepunkter i økosystemer, som er modellert på en forenklet måte i jordsystemmodeller. Disse resultatene er publisert i Earth System Dynamics (https://doi.org/10.5194/esd-13-1641-2022). IMPOSE har også sett på hvordan Grønlandsisen og vegetasjons-dynamikk (inkludert skogbrann og næringsstoffer) påvirkes av overshoots. For skogbrann og næringsstoffer er det interessante mønstre, som utvikler seg på lang tidsskala, der flytting av vegetasjon under klimaendringer utspiller seg ulikt i scenarier med og uten overshoot. Effektene av overshoots på den simulerte Grønlandsisen forblir relativt små i NorESM, bortsett fra svært store overshoots. Det er likevel viktig å understreke at allerede det istapet uten overshoot kan være stort og irreversibelt. IMPOSE har også bidratt til å forbedre integrerte vurderingsmodeller (IAM) angående representasjon av karbonkretsløpet og klimaendringer. Dette er en viktig oppgave, siden disse modellene brukes til å ta politiske beslutninger, og en riktig modellering av klima og karbonkretsløp under overshoots er viktig for å vurdere slike scenarioer. Resultatene av vårt arbeid med DICE-modellen har blitt publisert i en artikkel (https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac22c0) som beskriver implementeringen av en bedre klima- og karbonsyklusmodul i DICE. Vi bestemte oss for å bruke "Finite Amplitude Impulse Response" (FAIR)-modellen for å erstatte den originale DICE klima- og karbonsyklusmodulen, som er velkjent for sine begrensninger. Resultatene viser at det faktisk er store forskjeller i klimapolitikken (karbonpriser) på grunn av disse oppdateringene hvis DICE-modellen brukes til å vurdere overshoots.

The Earth system response to phasing out emissions and to negative emissions has developed into a extremely important research topic during the past 5-10 years and IMPOSE was a very timely project. The project contributed significantly to closing some of the large fundamental knowledge gaps that existed (and still exist). It significantly contributed to positioning the NorESM community at the forefront of Earth system model-based research on these topics. The results of IMPOSE have been published in high level international journals (10 articles published, 4 under preparation), and we expect that these results will have an impact in future IPCC assessments. The activities and results in IMPOSE were instrumental in building up considerable expertise, which resulted in new international collaborations, for example, in two EU projects that deal with carbon neutrality and negative emission (OceanNETs and RESCUE). It is fair to say that without the expertise gained in IMPOSE, these collaborations would not have been possible. There is a growing concern about the lack of successful climate mitigation through rapid reduction of emissions. The feasibility of carbon dioxide removal therefore gains growing attention among policy makers and the general public. On the other hand, it is important to see that we are not on a road to a worst case emission future either. Therefore, climate sciences currently re-focuses on future scenarios where emissions gradually go to (or below) zero, and IMPOSE has greatly contributed to this development for the Norwegian climate research community. IMPOSE has contributed to numerous outreach event directed towards Norwegian policy makers and the general public, for example “Den store karbonløsningsdagen”, which was organized by the Bjerknes Centre and Norsk Klimastiftelse, and was well attended by actors from Norwegian politics, economics, and civil society.

It is now widely recognized that it might be inevitable to overshoot the 1.5 degree target temporarily, and to rely on net negative CO2 emissions over a later period to bring the Earth system back to a "safe" state. Obviously, less drastic short-term emission reductions facilitate a smoother transition of the global energy system and save social costs. However, these benefits need to be weighed against the impacts and costs associated with the overshoot period and the risk of missing the temperature target due to feedback processes in the Earth system. The realization of (net) negative emissions as a - currently largely hypothetical - climate mitigation measure can lead to a weakening and delay of climate mitigation actions, and it has been argued that clear limits to overshoots (e.g. magnitude and duration) need to be defined. However, Earth system science is currently unable to provide such limits since we know only little about the Earth systems' response to CO2 and temperature overshoots. Likewise, the integrated assessment models (IAMs) used to create emission scenarios and assess the economic implications have not been developed for overshoot conditions and might therefore show larger systematic errors under negative emissions. IMPOSE will address these issues by (1) assessing the reversibility for particularly vulnerable Earth system components (permafrost, high latitude ecosystems, Greenland Ice Sheet) under different overshoot scenarios, (2) quantifying feedbacks in the Earth system, particularly carbon cycle feedbacks, when negative emissions are imposed, and (3) improving IAMs for CO2 overshoot conditions based on results from full Earth system models. With these ambitious tasks IMPOSE is at the forefront of research. The project brings together experts in Earth system and integrated assessment modelling to make substantial progress towards a comprehensive assessment of climate mitigation policies that include overshoots and negative emissions.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

KLIMAFORSK-Stort program klima