Multi-gas emission profiles for stabilising greenhouse gas concentrations: Emission implications of limiting global temperature increase to 2 degrees centigrade

Abstract

In dit rapport presenteren we twee broeikasgas emissieprofielen die leiden tot twee verschillende stabilisatieniveaus van concentraties. De multi-gas emissieprofielen zijn gebaseerd op het 'Global Warming Potential' (GWP) concept. De concentratieniveaus zijn berekend aan de hand van de som van de stralingsforcering van de Kyoto gassen (CO2, CH4, N2O en de F-gassen). Het profiel dat stabiliseert op 550 ppmv CO2-equivalenten resulteert in een temperatuurtoename tot onder de 2 graden Celsius wanneer de klimaatgevoeligheid wordt gevarieerd tussen de 1.5 graden Celsius en 2.5 graden Celsius. Bij hogere waardes van de klimaatgevoeligheid zal het profiel leiden tot hogere temperatuurtoenames, daarmee het EU-doel overschrijdend. De onzekerheidsband van de klimaatgevoeligheid is gesteld op 1.5 graden Celsius tot 4.5 graden Celsius. Verder blijkt dat het 2 graden Celsius doel bij het 650 ppmv stabilisatieprofiel alleen binnen bereik is als de klimaatgevoeligheid aan de lage kant zit van die onzekerheidsband. Om het temperatuurdoel van de 2 graden Celsius met grotere waarschijnlijkheid te kunnen halen, zou stabilisatie dus gericht moeten worden op 550 ppmv CO2-equivalenten. Zonder het toestaan van een overshoot betekent dit stringente restricties voor de mondiale emissies, die niet later mogen pieken dan 2015 - 2020. Deze conclusies zijn ook afhankelijk van de aannames in de zwavelemissies, die niet worden meegenomen in het GWP-concept. In deze studie blijkt de onzekerheid door zwavelemissies niet groter dan 0.3 graden Celsius te zijn, wat verwaarloosbaar is ten opzichte van de onzekerheid in de klimaatgevoeligheid. Voor onze conclusies hebben we aangenomen dat de niet-CO2 broeikasgassen 100 ppmv CO2-equivalenten bijdragen aan de stabilisatieniveaus. Uit een gevoeligheidsanalyse blijkt dat variatie in de bijdrage van niet-CO2 broeikasgassen resulteert in een ander stabilisatieniveau (plusminus 50 ppmv) en ook een andere temperatuurtoename (plusminus 0.2 graden Celsius) in de komende 100 jaar. Dit wordt verklaard door het feit dat het gebruik van GWP's, met een 100-jarig tijdshorizon, ervoor zorgt dat de bijdrage van kortlevende gassen zoals methaan wordt onderschat. Dit effect is minder zichtbaar op de langere termijn (meer dan 100 jaar), maar zorgt ervoor dat het GWP-concept minder goed bruikbaar is om temperatuurdoelen te vertalen naar equivalente broeikasgas emissiedoelen.

In this report we present two CO2-equivalent emission profiles leading to two different stabilised greenhouse gas concentration levels. The contribution of the various greenhouse gas emissions is expressed in CO2-equivalent emissions. These equivalent emissions are determined by using the concept of Global Warming Potential (GWP). Moreover the radiative forcing of the emission profiles are summed resulting in CO2 equivalent concentration levels. The profile leading to 550 ppmv CO2-equivalents can result in a maximum global mean temperature increase of less than 2 degrees centigrade above pre-industrial level (i.e. 1765), with a low to medium value for climate sensitivity. The profile leading to 650 ppmv CO2-equivalents only remains below the 2 degrees centigrade level if the value for climate sensitivity is at the low end of the range, which means that this profile is unlikely to meet the 2 degrees centigrade target. With a high climate sensitivity of 4.5 degrees centigrade, the target will not be met under either profile. A robust conclusion is that the 550 ppmv CO2-equivalent stabilisation level can only be reached if global emissions peak around 2015 or if an overshoot of 550 ppmv is allowed. Other conclusions also depend on the level of sulphur emission reductions and the share of non-CO2 greenhouse gas emissions in the reductions. Sulphur emissions are not taken into account in the GWP concept, but only have a small effect on the temperature increase in the short term. In the default analyses it is assumed that non-CO2 greenhouse gases contribute 100 ppmv CO2-equivalents in both profiles. From a sensitivity analysis we concluded that the variation in the contribution of non-CO2 greenhouse gas emissions leads to a variation of about 50 ppmv in CO2-equivalents and about 0.2 degrees centigrade temperature change in the short term (i.e. until 2100). This effect occurs since the GWP concept tends to underestimate the effect of efforts to reduce the emissions of short-lived gases such as CH4. The effects of CO2 mitigation measures are underestimated in the long-term (over 100 years). This shows that the validity of the GWP concept beyond short-term emission goals is limited.