۰.۴۵ درجه سانتی‌گراد به ازای هر تریلیون تن کربن؛ رقمی که بودجه جهانی کربن را تعریف می‌کند

تمام ساختار سیاست‌گذاری بین‌المللی اقلیم بر پایه یک تناسب ریاضی واحد بنا شده است: دمای سطح زمین در یک همگامی مستقیم و خطی با مقدار انباشته دی‌اکسید کربن منتشرشده در جو افزایش می‌یابد. اگر این رابطه از هم بپاشد، مفهوم بودجه باقی‌مانده کربن کارکرد خود را از دست می‌دهد. در حال حاضر، این محدودیت پابرجاست. داده‌های مشاهداتی و مدل‌های سیستم زمین تأیید می‌کنند که به ازای هر تریلیون تن CO2 که آزاد می‌شود، سیاره ما تقریباً ۰.۴۵ درجه سانتی‌گراد گرم‌تر می‌شود. این نسبت که رسماً با عنوان «پاسخ گذار اقلیم به انتشار انباشته کربن» (TCRE) شناخته می‌شود، دقیقاً مشخص می‌کند که اقتصاد صنعتی پیش از عبور از آستانه‌های ۱.۵ یا ۲.۰ درجه سانتی‌گرادی تعیین‌شده در توافق پاریس، چه مقدار گاز گلخانه‌ای می‌تواند تولید کند. این معیار - که اغلب در زبان محاوره به عنوان ۰.۴۵ درجه سانتی‌گراد به ازای هر تریلیون تن کربن (TTC) نامیده می‌شود، هرچند از نظر فیزیکی نمایانگر یک تریلیون تن دی‌اکسید کربن است - موتور محرک ریاضیاتی در پسِ اهداف اقلیمی جهان است.[1][2][5]

هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم (IPCC) در پنجمین گزارش ارزیابی خود در سال ۲۰۱۳، TCRE را به عنوان معیار بنیادین برای تثبیت اقلیم تعیین کرد. فیزیک این پدیده توسط خنثی شدن نیروهای متضاد دیکته می‌شود: همان‌طور که اقیانوس‌ها گرما را جذب کرده و گرمایش سطح را به تأخیر می‌اندازند، در طول زمان CO2 کمتری نیز جذب می‌کنند که باعث می‌شود کسر بیشتری از انتشارات در جو باقی بماند. این دو فرآیند غیرخطی یکدیگر را خنثی می‌کنند و در نتیجه یک رابطه خط‌مستقیم و بسیار قابل پیش‌بینی بین انتشارات انباشته و دما ایجاد می‌شود. بهترین برآورد IPCC، میزان TCRE را ۱.۶۵ درجه سانتی‌گراد به ازای هر ۱۰۰۰ گیگاتن کربن (GtC) تعیین می‌کند که از نظر ریاضی معادل ۰.۴۵ درجه سانتی‌گراد به ازای هر تریلیون تن CO2 است. این خطی بودن بدان معناست که یک تن CO2 منتشرشده در امروز، دقیقاً همان مقدار گرمایش اوجی را ایجاد می‌کند که یک تن منتشرشده در یک قرن پیش ایجاد کرده است.[1][5]

اعمال افزایش ۰.۴۵ درجه سانتی‌گرادی بر نرخ‌های کنونی انتشار، مسیر باقی‌مانده برای اقتصاد جهانی را تعریف می‌کند. بر اساس آرشیو «بودجه جهانی کربن ۲۰۲۲» از سرور گزارش‌های فنی ناسا، انتشار جهانی CO2 ناشی از فعالیت‌های انسانی به ۴۰.۶ میلیارد تن در سال رسیده است. با این نرخ پایه، اقتصاد جهانی سالانه حدود ۰.۰۱۸ درجه سانتی‌گراد گرمایش قطعی را به سیستم اضافه می‌کند. تحلیلگران Carbon Brief خاطرنشان می‌کنند که محاسبه دقیق بودجه باقی‌مانده برای هدف ۱.۵ درجه سانتی‌گراد نیازمند کسر گرمایش تاریخی - که در حال حاضر حدود ۱.۲ درجه سانتی‌گراد است - از این آستانه است که حاشیه باریک ۰.۳ درجه سانتی‌گرادی را باقی می‌گذارد. تقسیم این حاشیه دمایی باقی‌مانده بر میزان افزایش سالانه گرمایش نشان می‌دهد که اگر نرخ انتشار به شدت کاهش نیابد، بودجه ۱.۵ درجه سانتی‌گراد در کمتر از دو دهه کاملاً تمام خواهد شد.[2][4][6]

از سپیده‌دم انقلاب صنعتی، بشریت تقریباً ۲.۵ تریلیون تن CO2 منتشر کرده است. ضرب این بار تاریخی در TCRE معادل ۰.۴۵ درجه سانتی‌گراد، تقریباً ۱.۱ تا ۱.۲ درجه سانتی‌گراد گرمایش را نتیجه می‌دهد که دقیقاً با افزایش دمای جهانی مشاهده‌شده و ثبت‌شده توسط آژانس‌های هواشناسی در طول قرن گذشته مطابقت دارد. این اعتبارسنجی تاریخی دلیل اصلی اعتماد دانشمندان اقلیمی به TCRE به عنوان یک ابزار پیش‌بینی‌کننده برای آینده است. محققان در مطالعه بنیادین سال ۲۰۰۹ که در PubMed آرشیو شده است، خاطرنشان کردند: «پاسخ گذار اقلیم به انتشار انباشته کربن... در ۱۵ مدل از فاز ۵ پروژه مقایسه مدل‌های جفت‌شده (CMIP5)، بین ۰.۸ تا ۲.۴ کلوین بر اگزاگرم کربن متغیر است.» این واقعیت که مدل‌ها با سوابق تاریخی مطابقت دارند، چارچوب سیاستی را در واقعیت فیزیکی لنگر می‌اندازد.[1][4][5]

با این حال، رقم ۰.۴۵ درجه سانتی‌گراد یک برآورد مرکزی است و نه یک قطعیت مطلق. مجموعه شواهد پشتیبان TCRE یک بازه اطمینان ۵ تا ۹۵ درصدی را نشان می‌دهد که از ۰.۸ تا ۲.۴ درجه سانتی‌گراد به ازای هر ۱۰۰۰ گیگاتن کربن متغیر است. این واریانس ناشی از عدم قطعیت ساختاری مدل‌هاست، به‌ویژه در مورد نحوه واکنش ابرها و ذرات معلق (آئروسل‌ها) به گرم شدن تروپوسفر. در حالی که رابطه خطی به طور گسترده در سناریوهای مختلف صادق است، مسیر دقیق انتشارات انحرافات جزئی ایجاد می‌کند. تحقیقات آزمایشگاه دینامیک سیالات ژئوفیزیکی اداره ملی اقیانوسی و جوی آمریکا (NOAA/GFDL) نشان می‌دهد که TCRE در نرخ‌های انتشار کنونی یعنی ۵ تا ۱۰ گیگاتن کربن در سال در پایدارترین حالت خود قرار دارد. با این وجود، مطالعه NOAA/GFDL دریافت که «TCRE هم برای انتشارات بسیار پایین (۲ گیگاتن کربن در سال) و هم برای انتشارات بسیار بالا (۲۵ گیگاتن کربن در سال) در بیشترین حد خود است.» این بدان معناست که با کاهش نهایی انتشارات جهانی به سمت خالص صفر، گرمایش به ازای هر تن CO2 می‌تواند اندکی افزایش یابد که فرود نهایی را پیچیده‌تر کرده و برای حفظ هدف، نیازمند کاهش‌های حتی شدیدتری است.[1][3]

چارچوب بودجه کربن همچنین با محدودیت‌های سخت‌گیرانه‌ای از سوی گازهای گلخانه‌ای غیر CO2 مواجه است. متان، اکسید نیتروژن و گازهای فلوئوردار سهم عمده‌ای در گرمایش کوتاه‌مدت دارند، اما از همان قواعد انباشت تجمعی و دائمی CO2 پیروی نمی‌کنند. محققان Carbon Brief تأکید می‌کنند که بودجه باقی‌مانده کربن باید برای در نظر گرفتن گرمایش مورد انتظار از این آلاینده‌های کوتاه‌عمر، به سمت پایین تعدیل شود. اگر انتشار متان از کشاورزی و استخراج سوخت‌های فسیلی بالا بماند، بودجه مجاز CO2 به تناسب کوچک می‌شود. این بدان معناست که ۰.۴۵ درجه سانتی‌گراد به ازای هر تریلیون تن CO2، حاشیه دمایی باقی‌مانده را سریع‌تر از آنچه ریاضیات خالص CO2 نشان می‌دهد مصرف خواهد کرد و سیاست‌گذاران را مجبور می‌کند به جای تکیه صرف بر کربن‌زدایی از بخش انرژی، با تمام گازهای گلخانه‌ای به طور همزمان مقابله کنند.[2][6]

لایه دوم عدم قطعیت شامل بازخورد‌های مدل‌نشده سیستم زمین است. محاسبات پایه TCRE در ارزیابی سال ۲۰۱۳ هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم (IPCC)، تا حد زیادی انتشار احتمالی کربن ناشی از ذوب شدن خاک‌های منجمد قطب شمال و تخریب پوده‌زار‌های استوایی را مستثنی کرد. اگر این مخازن طبیعی از یک نقطه عطف حرارتی عبور کنند، CO2 و متان اضافی منتشر خواهند کرد که مستقیماً از بودجه انسانی کسر می‌شود. در نتیجه، نسبت ۰.۴۵ درجه سانتی‌گراد برای کل بار جوی اعمال می‌شود، به این معنی که انتشارات صنعتی انسان باید حتی سریع‌تر کاهش یابد تا خروجی بیولوژیکی طبیعی را جبران کند. تحلیل تحریریه Factlen نشان می‌دهد که در نظر گرفتن چاهک‌های طبیعی کربن زمین به عنوان موجودیت‌هایی ایستا و نه پویا، یکی از بزرگ‌ترین ریسک‌های قیمت‌گذاری‌نشده در مدل‌سازی‌های اقلیمی کنونی است.[5][7]

از آنجا که TCRE ثابت می‌کند هر تن CO2 فارغ از زمان یا مکان انتشار، به طور مساوی در گرمایش اوج نقش دارد، سیاست اقلیمی را از تمرکز بر نرخ‌های انتشار سالانه به سمت محدودیت‌های سخت‌گیرانه انباشته تغییر می‌دهد. این واقعیت ریاضی، یک چارچوب حاصل‌جمع صفر را بر «مشارکت‌های تعیین‌شده ملی» (NDCs) در توافق پاریس تحمیل می‌کند. اگر یک کشور بیش از سهم خود از بودجه ۴۰۰ تا ۵۰۰ میلیارد تنی باقی‌مانده انتشار داشته باشد، کشور دیگر باید کمتر منتشر کند، در غیر این صورت آستانه ۱.۵ درجه سانتی‌گراد از نظر ریاضی نقض خواهد شد. خطی بودن TCRE هرگونه توجیه فیزیکی برای به تأخیر انداختن کاهش انتشارات را از بین می‌برد، زیرا موکول کردن کاهش‌ها به آینده، صرفاً بخش بیشتری از بودجه انباشته ثابت را در همان ابتدا مصرف می‌کند.[2][6]

دقت TCRE همزمان با تلاش سیستم انرژی جهانی برای رسیدن به نقطه اوج انتشارات، با آزمون استرس بزرگ بعدی خود مواجه خواهد شد. متغیر حیاتی دیگر این نیست که آیا نسبت ۰.۴۵ درجه سانتی‌گراد به ازای هر تریلیون تن دقیق است یا خیر، بلکه این است که «تعهد انتشار صفر» (ZEC) - یعنی گرمایشی که پس از توقف کامل انتشارات رخ می‌دهد - در مدل‌های فیزیکی چگونه رفتار می‌کند. اگر ZEC مثبت باشد، دما حتی پس از دستیابی به انتشار خالص صفر نیز به روند صعودی خود ادامه خواهد داد. این امر مستلزم استقرار فناوری‌های حذف دی‌اکسید کربن برای عقب راندن فعالانه غلظت جوی است که اقتصاد جهانی را از صرفاً توقف انتشارات، به سمت معکوس کردن فعالانه آن‌ها سوق می‌دهد.[2][6]

دوام معیار TCRE تضمین می‌کند که این شاخص برای آینده قابل پیش‌بینی، بستر اصلی علوم اقلیمی باقی خواهد ماند. در حالی که محققان در حال اصلاح بودجه باقی‌مانده کربن هستند، تمرکز از اثبات رابطه خطی به سمت محدود کردن نوارهای عدم قطعیت پیرامون برآورد ۰.۴۵ درجه سانتی‌گراد در حال تغییر است. هر کسری از درجه در بازه اطمینان TCRE، به صدها میلیارد تن CO2 ترجمه می‌شود که نمایانگر دهه‌ها فعالیت صنعتی و تریلیون‌ها دلار زیرساخت انرژی است. نقطه بررسی قابل راستی‌آزمایی بعدی، هفتمین گزارش ارزیابی IPCC خواهد بود که باید تعیین کند آیا چاهک‌های در حال تخریب کربن زمین، ریاضیات حاکم بر اقتصاد جهانی را به طور دائمی تغییر داده‌اند یا خیر.[5][7]