• Energy Research

Résumé. Dans chaque cycle d'évaluation du GIEC, une multitude de scénarios sont évalués, avec une portée et une importance différentes dans les différents groupes de travail et rapports spéciaux et leurs chapitres respectifs. Dans les rapports, l'ambition est d'intégrer les connaissances sur les futurs climatiques possibles dans les groupes de travail et les domaines de recherche scientifique sur la base d'un petit ensemble de « voies de cadrage », telles que les voies dites RCP du cinquième rapport d'évaluation du GIEC (AR5) et les scénarios SSP-RCP dans le sixième rapport d'évaluation (AR6). Cette perspective, initiée par les discussions lors de l'atelier du GIEC à Bangkok en avril 2023 sur « l'utilisation des scénarios dans le RE6 et les évaluations ultérieures », est destinée à servir d'une des contributions de la communauté pour mettre en évidence les besoins pour la prochaine génération de voies de cadrage qui est avancée sous l'égide du CMIP pour une utilisation dans le RE7 du GIEC. Ici, nous suggérons un certain nombre d'objectifs de recherche politique qu'un tel ensemble de voies d'encadrement devrait idéalement remplir, y compris les besoins d'atténuation pour atteindre les objectifs de l'Accord de Paris, les risques associés aux stratégies d'élimination du carbone, les conséquences du retard dans la mise en œuvre de cette atténuation, des conseils pour les besoins d'adaptation, les pertes et les dommages, et pour la réalisation de l'atténuation dans le contexte plus large des objectifs de développement sociétal. Sur la base de ce contexte, nous suggérons que la prochaine génération de scénarios climatiques pour les modèles du système terrestre évolue vers des « voies d'émission représentatives » (REP) et suggérons des catégories clés pour ces voies. Ces « voies d'encadrement » devraient répondre aux besoins les plus critiques en matière de politique d'atténuation et d'adaptation au cours des 5 à 10 prochaines années. À notre avis, les catégories les plus importantes sont celles qui sont pertinentes dans le contexte de l'objectif à long terme de l'Accord de Paris, en particulier une action immédiate (dépassement faible) de 1,5 °C et une action retardée (dépassement élevé) de 1,5 °C. Deux autres catégories clés sont une catégorie de trajectoire approximativement conforme aux objectifs politiques actuels (tels qu'exprimés d'ici 2023) à court et à long terme, et une catégorie d'émissions plus élevées qui est approximativement conforme aux « politiques actuelles » (telles qu'exprimées d'ici 2023). Nous plaidons également en faveur de la pertinence scientifique et politique de l'exploration de deux « mondes qui auraient pu l'être ». L'une de ces catégories a des trajectoires d'émissions élevées bien au-dessus de ce que les politiques actuelles impliquent, et l'autre a des trajectoires d'émissions très faibles qui supposent que les mesures d'atténuation mondiales visant à limiter le réchauffement à 1,5 °C sans dépassement ont commencé en 2015. Enfin, nous notons que la fourniture en temps opportun de nouvelles informations scientifiques sur les voies est essentielle pour éclairer l'élaboration et la mise en œuvre de la politique climatique. Pour le deuxième bilan mondial dans le cadre de l'Accord de Paris en 2028, et pour éclairer le développement ultérieur des contributions déterminées au niveau national (CDN) jusqu'en 2040, des contributions scientifiques sont nécessaires bien avant 2028. Ces besoins doivent être soigneusement pris en compte dans le calendrier d'élaboration des activités de modélisation communautaire, y compris celles menées dans le cadre du CMIP7. Resumen. En cada ciclo de Evaluación del IPCC, se evalúan una multitud de escenarios, con diferentes alcances y énfasis a lo largo de los diversos Grupos de Trabajo e Informes Especiales y sus respectivos capítulos. Dentro de los informes, la ambición es integrar el conocimiento sobre posibles futuros climáticos en los Grupos de Trabajo y los dominios de investigación científica basados en un pequeño conjunto de "vías de encuadre", como las llamadas vías RCP del Quinto Informe de Evaluación del IPCC (AR5) y los escenarios SSP-RCP en el Sexto Informe de Evaluación (AR6). Esta perspectiva, iniciada por las discusiones en el taller del IPCC en Bangkok en abril de 2023 sobre el "Uso de escenarios en el IE6 y evaluaciones posteriores", pretende servir como una de las contribuciones de la comunidad para resaltar las necesidades de la próxima generación de vías de encuadre que se está avanzando bajo el paraguas del CMIP para su uso en el IE7 del IPCC. Aquí sugerimos una serie de objetivos de investigación de políticas que ese conjunto de vías de encuadre debería cumplir idealmente, incluidas las necesidades de mitigación para cumplir los objetivos del Acuerdo de París, los riesgos asociados con las estrategias de eliminación de carbono, las consecuencias del retraso en la promulgación de esa mitigación, la orientación para las necesidades de adaptación, las pérdidas y los daños, y para lograr la mitigación en el contexto más amplio de los objetivos de desarrollo social. Con base en este contexto, sugerimos que la próxima generación de escenarios climáticos para los Modelos del Sistema Terrestre evolucione hacia 'Vías de Emisión Representativas' (REP) y sugerimos categorías clave para tales vías. Estas "vías de encuadre" deberían abordar las políticas de mitigación y las necesidades de adaptación más críticas en los próximos 5–10 años. En nuestra opinión, las categorías más importantes son las relevantes en el contexto del objetivo a largo plazo del Acuerdo de París, específicamente una vía de acción inmediata (sobrepaso bajo) de 1,5 °C y una vía de acción retardada (sobrepaso alto) de 1,5 °C. Otras dos categorías clave son una categoría de vía aproximadamente en línea con los objetivos políticos actuales (expresados para 2023) a corto y largo plazo, y una categoría de emisiones más altas que está aproximadamente en línea con las "políticas actuales" (expresadas para 2023). También defendemos la relevancia científica y política de explorar dos "mundos que podrían haber sido". Una de estas categorías tiene trayectorias de altas emisiones muy por encima de lo que implican las políticas actuales, y la otra tiene trayectorias de muy bajas emisiones que asumen que la acción de mitigación global en línea con la limitación del calentamiento a 1.5 ° C sin sobrepasar había comenzado en 2015. Finalmente, observamos que el suministro oportuno de nueva información científica sobre las vías es fundamental para informar el desarrollo y la implementación de la política climática. Para el segundo Balance Global bajo el Acuerdo de París en 2028, y para informar el desarrollo posterior de las Contribuciones Determinadas a Nivel Nacional (NDC) hasta 2040, se requieren insumos científicos mucho antes de 2028. Estas necesidades deben considerarse cuidadosamente en el cronograma de desarrollo de las actividades de modelado comunitario, incluidas las del CMIP7. Abstract. In every IPCC Assessment cycle, a multitude of scenarios are assessed, with different scope and emphasis throughout the various Working Group and Special Reports and their respective chapters. Within the reports, the ambition is to integrate knowledge on possible climate futures across the Working Groups and scientific research domains based on a small set of ‘framing pathways’, such as the so-called RCP pathways from the Fifth IPCC Assessment report (AR5) and the SSP-RCP scenarios in the Sixth Assessment Report (AR6). This perspective, initiated by discussions at the IPCC Bangkok workshop in April 2023 on the “Use of Scenarios in AR6 and Subsequent Assessments”, is intended to serve as one of the community contributions to highlight needs for the next generation of framing pathways that is being advanced under the CMIP umbrella for use in the IPCC AR7. Here we suggest a number of policy research objectives that such a set of framing pathways should ideally fulfil, including mitigation needs for meeting the Paris Agreement objectives, the risks associated with carbon removal strategies, the consequences of delay in enacting that mitigation, guidance for adaptation needs, loss and damage, and for achieving mitigation in the wider context of Societal Development goals. Based on this context we suggest that the next generation of climate scenarios for Earth System Models should evolve towards ‘Representative Emission Pathways’ (REPs) and suggest key categories for such pathways. These ‘framing pathways’ should address the most critical mitigation policy and adaptation needs over the next 5–10 years. In our view the most important categories are those relevant in the context of the Paris Agreement long-term goal, specifically an immediate action (low overshoot) 1.5 °C pathway, and a delayed action (high overshoot) 1.5 °C pathway. Two other key categories are a pathway category approximately in line with current (as expressed by 2023) near- and long-term policy objectives, and a higher emissions category that is approximately in line with “current policies” (as expressed by 2023). We also argue for the scientific and policy relevance in exploring two ‘worlds that could have been’. One of these categories has high emission trajectories well above what is implied by current policies, and the other has very low emission trajectories that assume that global mitigation action in line with limiting warming to 1.5 °C without overshoot had begun in 2015. Finally, we note that timely provision of new scientific information on pathways is critical to inform the development and implementation of climate policy. For the second Global Stocktake under the Paris Agreement in 2028, and to inform subsequent development of Nationally Determined Contributions (NDCs) up to 2040, scientific inputs are required well before 2028. These needs should be carefully considered in the development timeline of community modelling activities including those under CMIP7. الملخص. في كل دورة تقييم للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ، يتم تقييم العديد من السيناريوهات، مع نطاق وتركيز مختلفين في مختلف مجموعات العمل والتقارير الخاصة وفصولها. ضمن التقارير، يتمثل الطموح في دمج المعرفة حول المستقبل المناخي المحتمل عبر مجموعات العمل ومجالات البحث العلمي بناءً على مجموعة صغيرة من "مسارات التأطير"، مثل ما يسمى مسارات RCP من تقرير التقييم الخامس للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (AR5) وسيناريوهات SSP - RCP في تقرير التقييم السادس (AR6). يهدف هذا المنظور، الذي بدأته المناقشات في ورشة عمل الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ في بانكوك في أبريل 2023 حول "استخدام السيناريوهات في التقرير التقييمي السادس والتقييمات اللاحقة"، إلى أن يكون أحد مساهمات المجتمع لتسليط الضوء على احتياجات الجيل القادم من مسارات التأطير التي يتم تطويرها تحت مظلة الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ لاستخدامها في التقرير التقييمي السابع للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ. نقترح هنا عددًا من أهداف أبحاث السياسات التي يجب أن تلبيها مجموعة مسارات التأطير هذه بشكل مثالي، بما في ذلك احتياجات التخفيف لتحقيق أهداف اتفاق باريس، والمخاطر المرتبطة باستراتيجيات إزالة الكربون، وعواقب التأخير في سن هذا التخفيف، وتوجيه احتياجات التكيف، والخسائر والأضرار، ولتحقيق التخفيف في السياق الأوسع لأهداف التنمية المجتمعية. بناءً على هذا السياق، نقترح أن يتطور الجيل التالي من سيناريوهات المناخ لنماذج النظام الأرضي نحو "مسارات الانبعاثات التمثيلية" (REPs) واقتراح الفئات الرئيسية لمثل هذه المسارات. يجب أن تتناول "مسارات التأطير" هذه أهم سياسات التخفيف واحتياجات التكيف على مدى السنوات الخمس إلى العشر القادمة. من وجهة نظرنا، فإن أهم الفئات هي تلك ذات الصلة في سياق الهدف طويل الأجل لاتفاق باريس، وتحديداً مسار الإجراء الفوري (التجاوز المنخفض) 1.5 درجة مئوية، ومسار الإجراء المتأخر (التجاوز العالي) 1.5 درجة مئوية. هناك فئتان رئيسيتان أخريان هما فئة المسار التي تتماشى تقريبًا مع أهداف السياسة الحالية (كما هو معبر عنه بحلول عام 2023) على المدى القريب والطويل، وفئة الانبعاثات الأعلى التي تتماشى تقريبًا مع "السياسات الحالية" (كما هو معبر عنه بحلول عام 2023). كما ندعو إلى الأهمية العلمية والسياسية لاستكشاف "عالمين كان من الممكن أن يكونا". واحدة من هذه الفئات لديها مسارات انبعاثات عالية أعلى بكثير مما تنطوي عليه السياسات الحالية، والأخرى لديها مسارات انبعاثات منخفضة للغاية تفترض أن إجراءات التخفيف العالمية بما يتماشى مع الحد من الاحترار إلى 1.5 درجة مئوية دون تجاوز قد بدأت في عام 2015. أخيرًا، نلاحظ أن توفير المعلومات العلمية الجديدة في الوقت المناسب حول المسارات أمر بالغ الأهمية لإثراء تطوير وتنفيذ سياسة المناخ. بالنسبة للتقييم العالمي الثاني بموجب اتفاقية باريس في عام 2028، وللإبلاغ عن التطوير اللاحق للمساهمات المحددة وطنيًا (NDCs) حتى عام 2040، هناك حاجة إلى مدخلات علمية قبل عام 2028 بوقت طويل. يجب النظر في هذه الاحتياجات بعناية في الجدول الزمني لتطوير أنشطة النمذجة المجتمعية بما في ذلك تلك الموجودة في إطار CMIP7.

Abstract. Projections of future climate change play a fundamental role in improving understanding of the climate system as well as characterizing societal risks and response options. The Scenario Model Intercomparison Project (ScenarioMIP) is the primary activity within Phase 6 of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6) that will provide multi-model climate projections based on alternative scenarios of future emissions and land use changes produced with integrated assessment models. In this paper, we describe ScenarioMIP's objectives, experimental design, and its relation to other activities within CMIP6. The ScenarioMIP design is one component of a larger scenario process that aims to facilitate a wide range of integrated studies across the climate science, integrated assessment modeling, and impacts, adaptation, and vulnerability communities, and will form an important part of the evidence base in the forthcoming Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) assessments. At the same time, it will provide the basis for investigating a number of targeted science and policy questions that are especially relevant to scenario-based analysis, including the role of specific forcings such as land use and aerosols, the effect of a peak and decline in forcing, the consequences of scenarios that limit warming to below 2 °C, the relative contributions to uncertainty from scenarios, climate models, and internal variability, and long-term climate system outcomes beyond the 21st century. To serve this wide range of scientific communities and address these questions, a design has been identified consisting of eight alternative 21st century scenarios plus one large initial condition ensemble and a set of long-term extensions, divided into two tiers defined by relative priority. Some of these scenarios will also provide a basis for variants planned to be run in other CMIP6-Endorsed MIPs to investigate questions related to specific forcings. Harmonized, spatially explicit emissions and land use scenarios generated with integrated assessment models will be provided to participating climate modeling groups by late 2016, with the climate model simulations run within the 2017–2018 time frame, and output from the climate model projections made available and analyses performed over the 2018–2020 period.

Abstract. Solar Radiation Modification (SRM) is increasingly being discussed as a potential tool to reduce global and regional temperatures to buy time for conventional carbon mitigation measures to take effect. However, most simulations to date assume SRM as an additive component to the climate change toolbox, without any physical coupling between mitigation and SRM. In this study we analyse one aspect of this coupling: How renewable energy (RE) capacity, and therefore decarbonization rates, may be affected under SRM deployment by modification of photovoltaic (PV) and concentrated solar power (CSP) production potential. Simulated 1-hour output from the Earth System Model CNRM-ESM2-1 for scenario-based experiments are used for the assessment. We find that by the end of the century, most regions experience an increased number of low PV and CSP energy weeks per year under SAI (Stratospheric Aerosol Injections) compared to the moderately ambitiously mitigated scenario SSP245. Compared to the unmitigated SSP585 scenario, while the increase in low energy weeks is still dominant, some areas see fewer low PV or CSP energy weeks under SAI. A substantial part of the decrease in potential with SAI compared to the SSP-scenarios is compensated by optically thinner upper tropospheric clouds under SAI. Our study suggests that using SAI to reduce high-end global warming to moderate global warming could pose increased challenges for meeting energy demand with solar renewable resources.

Abstract We explore the response of the Earth’s coupled climate and carbon system to an idealized sequential addition and removal of CO2 to the atmosphere, following a symmetric and continuous emissions pathway, in contrast to the discontinuous emissions pathways that have largely informed our understanding of the climate response to net zero and net negative emissions to date. We find, using both an Earth system model and an ensemble of simple climate model realizations, that warming during the emissions reduction and negative emissions phases is defined by a combination of a proportionality of warming to cumulative emissions characterized by the transient climate response to emissions (TCRE), and a deviation from that proportionality that is governed by the zero emissions commitment (ZEC). About half of the ZEC is realized before reaching zero emissions, and the ZEC thus also controls the timing between peak cumulative CO2 emissions and peak temperature, such that peak temperature may occur before peak cumulative emissions if ZEC is negative, underscoring the importance of ZEC in climate policies aimed to limit peak warming. Thus we argue that ZEC is better defined as the committed warming relative to the expected TCRE proportionality, rather than as the additional committed warming that will occur after reaching net zero CO2 emissions. Once established, the combined TCRE and ZEC relationship holds almost to complete removal of prior cumulative CO2 emissions. As cumulative CO2 emissions approach zero through negative CO2 emissions, CO2 concentrations drop below preindustrial values, while residual long-term climate change continues, governed by multicentennial dynamical processes.

AbstractWind renewable energy (WRE) is an essential component of the global sustainable energy portfolio. Recently, there has been increasing discussion on the potential supplementation of this conventional mitigation portfolio with Solar Radiation Modification (SRM). However, the impact of SRM on conventional mitigation measures has received limited attention to date. In this study, we explore one part of this impact, the potential effect of one type of SRM, Stratospheric Aerosol Injections (SAI), on WRE. Using hourly output from the Earth System Model CNRM‐ESM2‐1, we compare WRE potential under a medium emission scenario (SSP245) and a high emission scenario (SSP585) with an SRM scenario that has SSP585 baseline conditions and uses SAI to offset warming to approximately SSP245 global warming levels. Our results suggest that SAI may affect surface wind resources by modifying large‐scale circulation patterns, such as a significant poleward jet‐shift in the Southern Hemisphere. The modeled total global WRE potential is negligibly reduced under SAI compared to the SSP‐scenarios. However, regional trends are highly variable, with large increases and decreases in WRE potential frequently reaching 12% across the globe with SAI. This study highlights potential downstream effects of SRM on climatic elements, such as wind patterns, and offers perspectives on its implications for our mitigation efforts.

A methodology for constraining climate forecasts, developed for application to the multithousand member perturbed physics ensemble of simulations completed by the distributed computing project ClimatePrediction.net, is here presented in detail. The methodology is extended to produce constrained forecasts of mean surface temperature and precipitation within 21 land‐based regions and is validated with climate simulations from other models available from the IPCC (AR4) data set. The mean forecasted values of temperature and precipitation largely confirm prior results for the same regions. In particular, precipitation in the Mediterranean basin is shown to decrease and temperature over northern Europe is shown to increase with comparatively little uncertainty in the forecast (i.e., with tight constraints). However, in some cases the forecasts show large uncertainty, and there are a few cases where the forecasts cannot be constrained at all. These results illustrate the effectiveness of the methodology and its applicability to regional climate variables.