Чтобы избежать значительного увеличения нехватки воды, плантации биомассы для производства энергии нуждаются в устойчивом управлении водными ресурсами, показывает новое исследование. Биоэнергетика часто считается одним из вариантов сокращения выбросов парниковых газов для достижения климатических целей Парижа, особенно в сочетании с улавливанием CO2 с электростанций, работающих на биомассе, и его хранением под землей. Тем не менее, выращивание крупномасштабных биоэнергетических плантаций по всему миру требует не только земли, но и значительного количества пресной воды для орошения, что может противоречить соблюдению планетарных границ Земли. В своих наиболее подробных на сегодняшний день компьютерных симуляциях ученые подсчитали, какой дополнительный водный стресс может возникнуть у людей во всем мире при сценарии обычного орошения и устойчивого использования пресной воды.
«По данным нашего компьютера, орошение будущих плантаций биомассы для производства энергии без устойчивого управления водными ресурсами в сочетании с ростом населения может удвоить как глобальную площадь, так и количество людей, испытывающих острую нехватку воды, к концу века. моделирования», - говорит ведущий автор Фабиан Стенцель из Потсдамского института исследований воздействия на климат (PIK), разработавший идею исследования в Летней программе молодых ученых Международного института прикладного системного анализа (IIASA). «Тем не менее, устойчивое управление водными ресурсами могло бы почти вдвое снизить дополнительную нагрузку на водные ресурсы по сравнению с другим проанализированным сценарием сильного изменения климата, не смягченного за счет производства биоэнергии».
Необходимо как политическое регулирование, так и улучшения на фермах
«Устойчивое управление водными ресурсами означает как политическое регулирование - например, схемы ценообразования или распределения воды - для сокращения количества воды, забираемой из рек, так и улучшения на фермах для более эффективного использования воды», - говорит соавтор. -автор Сильвия Трамберенд из IIASA. Это могут быть цистерны для сбора дождевой воды или мульчирование для уменьшения испарения. «Более того, устойчивое управление водными ресурсами включает в себя сохранение надежных речных стоков для обеспечения ненарушенных экосистем в реках и вдоль них. Управление реками вверх и вниз по течению может фактически потребовать международного сотрудничества, требующего более трансграничного управления реками, а также между различными водопользователями - это предстоит решить задачу комплексного управления водными ресурсами».
В значительной степени не смягченное глобальное потепление вместе с ростом населения увеличило бы число людей, испытывающих нехватку воды, примерно на 80% в моделировании. Расширенное использование биоэнергии с улавливанием и хранением углерода может ограничить изменение климата: когда растения растут, они поглощают CO2 из воздуха и встраивают его в свои стволы, ветки и листья. Если эту биомассу сжигать на электростанциях, а CO2 улавливать из выхлопных газов и хранить под землей (улавливание и хранение углерода, короче говоря, CCS), это может в конечном итоге помочь уменьшить количество парниковых газов. газы в нашей атмосфере - ученые называют это «отрицательными выбросами».
Во многих сценариях они рассматриваются как необходимые для достижения амбициозных целей по смягчению последствий изменения климата, если прямое сокращение выбросов происходит слишком медленно, и для балансировки любых оставшихся выбросов парниковых газов, которые трудно или невозможно сократить, например, потенциально в авиации, в некоторых видах промышленности или в животноводстве.
Нехватка воды остается огромной проблемой
Согласно существующим сценариям, плантации биомассы могут увеличиться на 6 миллионов квадратных километров, если глобальное потепление будет ограничено 1,5 градусами Цельсия к концу века, более амбициозной из двух температурных целей Парижское соглашение», - говорит соавтор Дитер Гертен из ПИК.«Мы используем эти входные данные сценария для запуска симуляций в нашей глобальной модели растительного и водного баланса с высоким разрешением, чтобы изучить последствия для пресной воды. В то время как значительное орошение, подразумеваемое в сценарии биоэнергетики плюс УХУ, включая рост населения, предполагает 100-процентное увеличение числа людей, столкнувшихся с водный стресс в сочетании с устойчивым управлением водными ресурсами снижает этот показатель до 60%. Это, конечно, все еще рост, поэтому на столе переговоров стоят сложные компромиссы».
Регионы, которые уже сегодня страдают от нехватки воды, больше всего пострадают от сценария изменения климата, например, Средиземноморье, Ближний Восток, северо-восток Китая, Юго-Восточная и южная часть Западной Африки. В сценарии «биоэнергетика плюс УХУ» без устойчивого управления водными ресурсами высокий дефицит воды распространяется на некоторые регионы, не затронутые в других отношениях, такие как восток Бразилии и значительные части Африки к югу от Сахары. Здесь в анализируемом сценарии предполагается, что большие площади плантаций биомассы нуждаются в орошении.
Цели устойчивого развития и планетарные границы должны быть приняты во внимание
Смягчение последствий изменения климата является одной из Целей в области устойчивого развития (ЦУР), которую мир согласился достичь. Связь между водой, энергией и окружающей средой, изученная в этом исследовании, подчеркивает, что пути к устойчивости должны учитывать все затрагиваемые ЦУР.
«Цифры показывают, что в любом случае устойчивое управление водными ресурсами является проблемой, требующей срочного решения», - говорит соавтор Вольфганг Лухт, глава исследовательского отдела ПИК по анализу систем Земли. «Это новое исследование подтверждает, что меры, рассматриваемые в настоящее время для стабилизации нашего климата, в данном случае биоэнергетика плюс УХУ, должны учитывать ряд дополнительных аспектов нашей земной системы - одним из них является круговорот воды. Необходимо тщательно взвесить риски и компромиссы. перед запуском крупномасштабной политики, которая устанавливает рынки биомассы и инфраструктуру. Концепция планетарных границ рассматривает всю систему Земли, включая климат, но не ограничиваясь ею. В частности, необходимо признать целостность нашей биосферы, чтобы защитить безопасное рабочее пространство для человечества».