Eftersom samhället står inför utmaningen att begränsa uppvärmningen till högst 2 grader Celsius, ny forskning finner en uppenbar motsägelse:Att uppnå det målet kräver inte nödvändigtvis att sänka utsläppen av växthusgaser till noll, som krävdes i Parisavtalet. Men under vissa förutsättningar, ens nollutsläpp kanske inte räcker.

Parisavtalet, en global ansträngning för att bemöta hoten från mänskligt orsakade klimatförändringar, föreskriver att uppvärmningen begränsas till mellan 1,5 grader C (2,7 grader Fahrenheit) och 2 grader C (3,6 grader F). Den stipulerar också att länder uppnår nettonollutsläpp av växthusgaser under andra hälften av detta århundrade. Men förhållandet mellan de två – är utsläppsmålet tillräckligt eller ens nödvändigt för att uppnå temperaturmålet? – har inte förståtts väl.

I en ny studie publicerad i tidskriften Naturens klimatförändringar , forskare använde en datormodell för att analysera en mängd möjliga framtidsscenarier för att bättre förstå hur utsläppsminskningar och temperaturmål hänger ihop. Studien, publicerad 26 mars, leddes av Katsumasa Tanaka vid National Institute for Environmental Studies i Japan och medförfattare av Brian O'Neill vid U.S. National Center for Atmospheric Research.

"Vad vi fann är att de två målen inte alltid går hand i hand, " sa Tanaka. "Om vi ​​når temperaturmål utan att först överskrida dem, vi behöver inte minska utsläppen av växthusgaser till noll. Men om vi minskar utsläppen till noll, vi kanske fortfarande inte når temperaturmålen om vi inte minskar utsläppen tillräckligt snabbt."

Teamet fann också att om temperaturerna tillfälligt överskrider målet har en kritisk inverkan på omfattningen av utsläppsminskningar som behövs.

"Om vi ​​överskrider temperaturmålet, vi måste minska utsläppen till noll. Men det räcker inte, ", sa Tanaka. "Vi måste gå längre och göra utsläppen avsevärt negativa för att få ner temperaturen tillbaka till målet i slutet av århundradet."

Forskningen stöddes av Environmental Research and Technology Development Fund (2-1702) från Environmental Restoration and Conservation Agency i Japan och av U.S. National Science Foundation, NCAR:s sponsor.

Utarbetad 2015, Parisavtalet har ratificerats av mer än 170 länder. President Donald Trump tillkännagav förra året avsikten att dra tillbaka USA från avtalet.

Modellera problemet från båda sidor

För studien, forskarna använde en förenklad integrerad bedömningsmodell som tar hänsyn till de fysiska sambanden mellan växthusgaser och global medeltemperatur i klimatet samt de ekonomiska kostnaderna för utsläppsminskningar.

"Vi undersökte överensstämmelsen mellan Parismålen på två sätt. Först frågade vi, vad händer om du bara når temperaturmålet på ett lägsta sätt? Hur skulle utsläppen se ut?" sa O'Neill, en senior forskare från NCAR. "Då sa vi, låt oss bara uppfylla utsläppsmålet och se vilken typ av temperaturer du får."

Teamet skapade 10 olika scenarier. De fann att jordens uppvärmning kunde stabiliseras vid 1,5 eller 2 grader C – utan att överskrida målet – genom att drastiskt minska utsläppen på kort sikt. Till exempel, De totala utsläppen av växthusgaser skulle behöva minskas med cirka 80 procent till 2033 för att nå 1,5-gradersmålet eller med cirka två tredjedelar till 2060 för att uppnå 2-gradersmålet. I båda dessa fall, utsläppen kan då plana ut utan att någonsin falla till noll.

På grund av svårigheten att göra så branta skär, forskarna tittade också på scenarier där temperaturen tillfälligt fick överskrida målen, återgår till 1,5 eller 2 grader i slutet av århundradet. I 1,5-graders överskridande scenario, utsläppen sjunker till noll till 2070 och förblir sedan negativa under resten av seklet. (Negativa utsläpp kräver aktiviteter som drar ner koldioxid från atmosfären.) För det tillfälliga 2-gradersscenariot, utsläppen sjunker till noll 2085 och blir också negativa, men för en kortare tid.

På baksidan, forskarna tittade också på scenarier där de satte utsläppsnivåerna istället för temperaturen. I de fallen, de analyserade vad som skulle hända om utsläppen minskade till noll runt mitten av seklet (2060) eller i slutet av seklet (2100). I det första fallet, den globala temperaturen toppade runt 2-gradersmålet och sjönk sedan. Men i det andra fallet, temperaturen steg över 2 grader runt 2043 och stannade där i ett sekel eller mer.

"Tidpunkten för när utsläppen minskar spelar verkligen roll, ", sa O'Neill. "Vi skulle kunna uppfylla målet i Parisavtalet om att minska utsläppen till noll under andra halvan av seklet och fortfarande missa temperaturmålen i samma avtal om vi väntar med att vidta åtgärder."

Den nya studien är en del av en växande mängd forskning som försöker bättre förstå och definiera vad som krävs för att följa Parisavtalet. Till exempel, en annan ny studie – ledd av Tom Wigley, en klimatforskare vid University of Adelaide som innehar ett hedersutnämning vid NCAR – tittar också på mängden och tidpunkten för utsläppsminskningar som behövs för att stabilisera den globala temperaturökningen på 1,5 eller 2 grader över förindustriella nivåer. Detta arbete fokuserar särskilt på konsekvenser för utsläpp av koldioxid, huvudkomponenten i den bredare kategorin för utsläpp av växthusgaser som utgör Parisutsläppsmålet.

O'Neill och Tanaka tror att deras arbete kan vara användbart när länder börjar rapportera de framsteg de har gjort för att minska sina utsläpp och justera sina mål. Dessa perioder av rapportering och omställning, känd som globala inventeringar, är formaliserade som en del av Parisavtalet och sker vart femte år.

"Vår studie och andra kan bidra till att ge länder en tydligare förståelse för vilket arbete som behöver göras för att uppfylla de mål som anges i avtalet. Vi anser att Parisavtalet behöver denna nivå av vetenskaplig tolkning, " sa Tanaka.