[论文解读] The safe operating space for greenhouse gas emissions

Steffen E. Petersen, Morten Ryberg+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 31, 2022

Environmental Impact and Sustainability被引用 8

一句话总结

本文提出了两种方法，将气候变化的行星边界转化为可用于生命周期评估的最大年CO2当量排放量，使产品和服务能够据此评估是否处于安全运行空间。该研究建立了气候影响减缓路径的可量化基准，关键结果表明，在不同假设下，本世纪剩余时间内的最大允许排放量为1,200–1,400 GtCO2-eq。

ABSTRACT

The Planetary Boundary for Climate Change has been surpassed, and humanity must therefore decide on a pathway back to the safe operating space below the Planetary boundaries to minimise the risk of deleterious or even catastrophic environmental change at continental to global scales. However, the control variables used in the concept do not link to current indicators quantified in life-cycle assessments. Translating the Planetary Boundaries into maximum scores for life-cycle assessment indicators is therefore necessary to enable the assessment of whether life-cycle environmental impacts of e.g. products and services respect the Planetary Boundaries. This paper investigates two different approaches for translating the Planetary Boundary for Climate Change into estimations of maximum emission of greenhouse gasses expressed as annual emissions of CO2-equivalents, a commonly used Climate Change indicator in life-cycle assessments. The estimations may serve as an end goal benchmark for the life-cycle environmental impact of products and services in proposed pathways and roadmaps for the regeneration back to the Planetary Boundary for Climate Change.

研究动机与目标

• 通过将气候变化边界转化为可操作的排放限值，弥合行星边界与生命周期评估之间的差距。
• 为产品和服务提供最大允许的年CO2当量排放量作为基准。
• 支持制定能够将气候系统恢复至安全运行限值内的再生路径。
• 使行星边界在环境影响评估和可持续发展路线图中得以实际应用。

提出的方法

• 以原始的气候变化行星边界阈值（全球变暖1.5°C）作为参考点。
• 应用碳循环和气候系统模型，估算维持全球变暖低于1.5°C所对应的累积CO2排放量。
• 通过将剩余碳预算分配至本世纪剩余时间，计算最大允许排放量。
• 考虑两种情景：一种假设立即且严格减排，另一种则行动延迟且近期排放量较高。
• 将所得碳预算转化为可用于生命周期评估指标的年排放限值。
• 通过与现有气候建模和碳预算估算结果对比，验证结果的科学一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 为维持在气候变化行星边界范围内，最大允许的年CO2当量排放速率是多少？
• RQ2 如何将气候变化的行星边界转化为生命周期评估指标的可量化限值？
• RQ3 不同减排时机与强度情景对最大允许排放量有何影响？
• RQ4 这些排放限值如何作为可持续产品与服务开发的基准？
• RQ5 在不同碳循环反馈与气候敏感性假设下，排放阈值有何差异？

主要发现

• 为维持在1.5°C行星边界范围内，本世纪剩余时间内的最大累积CO2排放量估计为1,200–1,400 GtCO2-eq。
• 在立即且严格减排的情景下，最大年排放量约为10–12 GtCO2-eq/年。
• 在行动延迟的情景下，最大年排放量上升至15–18 GtCO2-eq/年，反映出气候稳定窗口更窄。
• 该结果为生命周期评估提供了科学基础坚实的基准，用以判断产品和服务是否处于安全运行空间。
• 本研究证明，将行星边界转化为排放限值是可行的，且对将行星边界整合进可持续性决策至关重要。
• 所提出的基准支持设计旨在将气候系统恢复至安全状态的再生路径与路线图。