När Parisavtalet 2015 satte upp ett långsiktigt mål om att hålla den globala uppvärmningen "väl under 2 grader Celsius, jämfört med förindustriella nivåer" för att undvika de värsta effekterna av klimatförändringarna, specificerade det inte hur dess nästan 200 undertecknande nationer tillsammans skulle kunna uppnå det målet. Varje nation lämnades åt sig själv för att minska utsläppen av växthusgaser i linje med 2C-målet. Nu ger en ny modelleringsstrategi utvecklad vid MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change, som utforskar hundratals potentiella framtida utvecklingsvägar, nya insikter om de energi- och teknikval som behövs för att världen ska nå det målet.

Beskrivs i en studie som visas i tidskriften Earth's Future , kombinerar den nya strategin två välkända datormodelleringstekniker för att ta reda på de energi- och teknikval som behövs under de kommande decennierna för att minska utsläppen tillräckligt för att uppnå Parismålet.

Den första tekniken, Monte Carlo-analys, kvantifierar osäkerhetsnivåer för dussintals energi- och ekonomiska indikatorer, inklusive tillgång till fossila bränslen, kostnader för avancerad energiteknik samt befolkning och ekonomisk tillväxt; matar in denna information i en multiregional, multiekonomisk sektormodell av världsekonomin som fångar de tvärsektoriella effekterna av energiomvandlingar; och kör den modellen hundratals gånger för att uppskatta sannolikheten för olika utfall. MIT-studien fokuserar på prognoser fram till år 2100 av ekonomisk tillväxt och utsläpp för olika sektorer av den globala ekonomin, såväl som energi- och teknikanvändning.

Den andra tekniken, scenario upptäckt, använder maskininlärningsverktyg för att screena databaser med modellsimuleringar för att identifiera resultat av intresse och deras förutsättningar för att inträffa. MIT-studien tillämpar dessa verktyg på ett unikt sätt genom att kombinera dem med Monte Carlo-analysen för att utforska hur olika utfall är relaterade till varandra (t.ex. involverar låga utsläppsresultat nödvändigtvis stora andelar förnybar el?). Detta tillvägagångssätt kan också identifiera enskilda scenarier, av de hundratals som utforskats, som resulterar i specifika kombinationer av resultat av intresse (t.ex. scenarier med låga utsläpp, hög BNP-tillväxt och begränsad påverkan på elpriserna), och även ge insikt i förhållandena behövs för den kombinationen av resultat.

Med detta unika tillvägagångssätt hittar forskarna i MIT Joint Program flera möjliga mönster för energi- och teknikutveckling under ett specificerat långsiktigt klimatmål eller ekonomiskt resultat.

"Det här tillvägagångssättet visar att det finns många vägar till en framgångsrik energiomställning som kan vara en win-win för miljön och ekonomin", säger Jennifer Morris, forskare vid MIT Joint Program och studiens huvudförfattare. "I detta syfte kan den användas för att vägleda beslutsfattare inom myndigheter och industri att göra sunda energi- och teknikval och undvika fördomar i uppfattningar om vad som "måste" hända för att uppnå vissa resultat."

Till exempel, samtidigt som 2 C-målet uppnås, kan den globala nivån för kombinerad vind- och solelproduktion år 2050 vara mindre än tre gånger eller mer än 12 gånger den nuvarande nivån (vilket är drygt 2 000 terawattimmar). Dessa är väldigt olika energivägar, men båda kan vara förenliga med 2C-målet. På samma sätt finns det många olika energimixar som kan vara förenliga med att bibehålla en hög BNP-tillväxt i USA samtidigt som man uppnår 2C-målet, med olika möjliga roller för förnybara energikällor, naturgas, kolavskiljning och lagring och bioenergi. Studien finner att förnybar energi är det mest robusta elinvesteringsalternativet, med en betydande tillväxt som förväntas under vart och ett av de långsiktiga temperaturmålen som utforskas.

Forskarna finner också att långsiktiga klimatmål har liten inverkan på den ekonomiska produktionen för de flesta ekonomiska sektorer fram till 2050, men kräver att varje sektor avsevärt påskyndar minskningen av sin intensitet för utsläpp av växthusgaser (utsläpp per enhet ekonomisk produktion) för att nå nästan nollnivåer i mitten av århundradet.

"Med tanke på utbudet av utvecklingsvägar som kan överensstämma med att uppfylla ett 2 grader C-mål, kan policyer som endast riktar sig till specifika sektorer eller teknologier begränsa lösningsutrymmet i onödan, vilket leder till högre kostnader", säger tidigare MIT Joint Program Co-Director John Reilly , en medförfattare till studien. "Våra resultat tyder på att policyer utformade för att uppmuntra en portfölj av teknologier och sektoriella åtgärder kan vara en klok strategi som skyddar mot risker."