[论文解读] Implications of "peak oil" for atmospheric CO2 and climate

Pushker Kharecha, James E. Hansen|arXiv (Cornell University)|Apr 20, 2007

Atmospheric and Environmental Gas Dynamics被引用 13

一句话总结

本文研究了常规石油产量即将达到峰值可能如何影响未来的大气CO2水平和气候变化。基于化石燃料储量和排放限制的情景建模表明，如果在本世纪中叶前逐步淘汰煤炭排放并实施碳定价，且不大量开发非常规燃料，则到2100年将CO2控制在450 ppm以内是可行的。

ABSTRACT

Unconstrained CO2 emission from fossil fuel burning has been the dominant cause of observed anthropogenic global warming. The amounts of "proven" and potential fossil fuel reserves are uncertain and debated. Regardless of the true values, society has flexibility in the degree to which it chooses to exploit these reserves, especially unconventional fossil fuels and those located in extreme or pristine environments. If conventional oil production peaks within the next few decades, it may have a large effect on future atmospheric CO2 and climate change, depending upon subsequent energy choices. Assuming that proven oil and gas reserves do not greatly exceed estimates of the Energy Information Administration, and recent trends are toward lower estimates, we show that it is feasible to keep atmospheric CO2 from exceeding about 450 ppm by 2100, provided that emissions from coal, unconventional fossil fuels, and land use are constrained. Coal-fired power plants without sequestration must be phased out before mid-century to achieve this CO2 limit. It is also important to "stretch" conventional oil reserves via energy conservation and efficiency, thus averting strong pressures to extract liquid fuels from coal or unconventional fossil fuels while clean technologies are being developed for the era "beyond fossil fuels". We argue that a rising price on carbon emissions is needed to discourage conversion of the vast fossil resources into usable reserves, and to keep CO2 beneath the 450 ppm ceiling.

研究动机与目标

• 评估石油产量峰值对未来大气CO2浓度和气候变化的影响。
• 评估对化石燃料使用的限制是否能够使CO2保持在450 ppm以下，该阈值与气候稳定相关。
• 考察节能、能效提升和碳定价在推迟对非常规化石燃料依赖方面的作用。
• 模拟燃煤电厂逐步淘汰和排放控制对长期气候结果的影响。
• 在关于化石燃料储量和能源转型的现实假设下，确定实现气候目标的可行性。

提出的方法

• 基于已探明和潜在的化石燃料储量（特别是石油、天然气和煤炭）的情景建模，预测未来CO2排放。
• 应用碳循环模型，预测不同排放路径下的大气CO2浓度。
• 纳入对煤炭使用、非常规化石燃料和土地利用排放的限制，以评估气候稳定潜力。
• 模拟碳价上升对排放轨迹和化石燃料转换决策的影响。
• 以美国能源信息署的储量估计作为情景构建中石油和天然气储量的基准。
• 在各种能源政策假设下（包括早期淘汰煤炭和节能措施），预测到2100年的CO2水平。

实验结果

研究问题

• RQ1 如果常规石油产量在接下来几十年内达到峰值，大气CO2能否在2100年之前保持在450 ppm以下？
• RQ2 煤炭排放和非常规化石燃料在决定长期CO2浓度方面起什么作用？
• RQ3 节能和能效措施在推迟峰值石油后对高碳替代品的开发需求方面有多有效？
• RQ4 需要多高的碳价格才能防止大量化石燃料储量转化为可用排放？
• RQ5 在气候约束下，峰值石油对向后化石燃料能源体系过渡有何影响？

主要发现

• 如果在本世纪中叶前逐步淘汰未配备碳捕集技术的燃煤电厂，大气CO2可保持在450 ppm以下。
• 严格控制煤炭、非常规化石燃料和土地利用的排放，是实现450 ppm CO2目标的关键。
• 节能和能效措施可延长常规石油储量的使用时间，减轻对煤制液体燃料等高碳替代品的开发压力。
• 碳价持续上升是阻止大规模化石燃料储量被开发利用并使CO2低于450 ppm阈值的必要条件。
• 即使采用对已探明石油和天然气储量的保守估计，只要严格控制其他化石燃料的排放，450 ppm目标仍可实现。
• 常规石油产量的峰值可能在负责任管理替代能源路径的前提下，成为气候缓解的非正式政策触发点。