Обзор Модели оценки глобальных изменений (МОГИ/GCAM)

Семинар «Пути к устойчивой энергетике»Бишкек, Кыргызстан12-14 июня 2018 г.

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГЛОБАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙТИХООКЕАНСКАЯ СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ

МКО объединяет многие человеческих и естественных систем

МКО предоставляет выводы, которые невозможно получить в рамках одной дисциплиныМКО учитываем взаимодействие между сложными и нелинейными системамиМКО предоставляем исследователям в естественных науках информацию о человеческих системах, таких как выбросы парниковых газов, использование земельных ресурсовМКО используют для принятия решений на национальном, международном, региональном уровнях и в частном секторе

Human Systems

Natural Earth Systems

ENERGY

Economy Security

Settlements

Food

Health

Managed Ecosystems

TechnologyScience

TransportPopulation

Sea Ice Carbon Cycle

Earth System Models

EcosystemsOceans

Atmospheric Chemistry

Hydrology

Coastal Zones

Что такое модель комплексной оценки (MКО)?

Человеческие системы

Экономика Безопасность Пища Управляемые экосистемы

Население

Поселения Наука Технологии Здоровье

ТранспортЭНЕРГИЯ

Химия атмосферы

Лед морей Береговая зона

Углеродный цикл

ЭкосистемыГидрологияОкеаныМоделиСистемы

Земли

Естественные системы

2

Модель оценки глобальных изменений (МОГИ) /Global Change Assessment Model (GCAM) является моделью комплексной оценки с «высоким разрешением»

Модель Организация

AIMКомплексная модель Азии /Asia Integrated Model

Национальные институты исследований

окружающей среды; Цубака, Япония

GCAMМодель оценки глобальных изменений /Global Change Assessment Model

Объединенный исследовательский институт

глобальных изменений;

Колледж Парк, Мэриленд, США

IGSMКомплексная модель глобальной системы /Integrated Global System

Model

Совместна программа, Массачусетский

технологический институт; США

IMAGEКомплексная модель для оценки глобальной окружающей среды

/ The Integrated Model to Assess the Global Environment

Агентство оценки окружающей среди

Нидерландов; Битховен

MESSAGEМодель для альтернативных стратегий энергоснабжения и их влияния на

/Model for Energy Supply Strategy Alternatives and their General

Environmental Impact

Международный институт прокладного

системного анализа; Лаксембург, Австрия

REMINDРационализованная модель инвестиций и технологического развития

/Regionalized Model of Investments and Technological Development

Потсдамский институт исследования

влияния климата; Германия

Модели высокого разрешения and команды

3

Общие характеристики глобальных комплексных моделей высокого разрешения

Модели высокого разрешения:Глобальны по масштабу Включают представительство систем энергии, сельского хозяйства/ использования землиВключают все антропогенные источники выбросов Включают некоторое представление климатической системы

Однако, существую отличия между моделями:Пространственное разрешениеГазы и субстанцииДетали энергетической системыПредставительство системы сельского хозяйства/ использования землиЭкономические предположенияСтепень предвиденияСложность компонентов системы «Земля»Степень интеграции компонентов модели 4

Comparison of Emissions Trajectories Consistent With Various Atmospheric CO2 Concentrations Developed by the IPCC (S350-S750) and by Wigley,

Richels, and Edmonds (S350a-S750a)

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1990 2015 2040 2065 2090 2115 2140 2165 2190 2215 2240 2265 2290

PgC

/yr

S350

S450

S550

S650

S750

WRE 350

WRE 450

WRE 550

WRE 650

WRE 750

Исследование комплексных оценок и развитие моделей определяется проблемами, которые оны пытаются решить

1980-тые

Прогноз выбросов и концентраций

энергия-экономика-климат

5

ЭНЕРГИЯ-ЭКОНОМИКА-климат

Исследование комплексных оценок и развитие моделей определяется проблемами, которые оны пытаются решить

Energy Supply

Цены на выбросы углерода

Энергия, технологии и уменьшение последствий

Стоимость технологий

С 1990-тых до конца 2000-ных

$0

$100

$200

$300

$400

$500

$600

$700

$800

$900

$1,000

2020 2040 2060 2080 2100

Inde

x (y

r 20

00 =

1)

MINICAM_Level1

MINICAM_Level2

MINICAM_Level3

MINICAM_Level4 Cumulative Carbon Emissions and Cumulative

Compliance Cost across Scenarios

$0

$2

$4

$6

$8

$10

$12

$14

450 ppmv 550 ppmv 650 ppmv 750 ppmv

Cum

ulat

ive

Glo

bal C

ompl

ianc

e C

ost

(Tril

lion

U.S

. 200

0$, 5

% D

isco

unt R

ate)

0

200

400

600

800

1,000

1,200

1,400

Cum

ulat

ive

Car

bon

Emis

sion

s (G

TC)

All Advances

Reference Technology

Cumulative Emissions

Advanced Technology

1980-е

Прогноз выбросов и концентраций

Comparison of Emissions Trajectories Consistent With Various Atmospheric CO2 Concentrations Developed by the IPCC (S350-S750) and by Wigley,

Richels, and Edmonds (S350a-S750a)

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1990 2015 2040 2065 2090 2115 2140 2165 2190 2215 2240 2265 2290

PgC

/yr

S350

S450

S550

S650

S750

WRE 350

WRE 450

WRE 550

WRE 650

WRE 750

Энергия

6

Примеры вопросов перед сообществом комплексного модерирования

Тип 1: Куда приведет реализация НОВ? Как реализовывать и усиливать действия? Что на самом деле реалистично для разных стран?

Тип 2: Как эти усилия по уменьшению негативных последствий будут связаны с другими целями (напр.,ЦУР)? Будут ли они ограничены рамками энергия-вода-земля?

Тип 3: Как мы можем планировать инвестиции и стратегии, принимая во внимание влияние на климат и широкий диапазон дополнительных факторов и динамики?

Тип 4: Где находятся самые существенные будущие климатические риски для национальной безопасности, внутри стан и на международной арене?

Вы можете помочь нам интерпретировать и понять все это? Насколько вы уверенны в этом?

Включение климатических воздействий, адаптации и уязвимости

Повышенный «реализм», особенно в отношении

региональной динамики

7

МОГИ (GCAM) имеет длинную историю…

GCAM одна из четырех моделей выбранных для создания репрезентативных путей концентраций (RCPs) для пятого доклада МГЭИК

GCAM одна из шести моделей выбранных для создания общих направлений социально-экономического развития (SSPs)

GCAM одна из трех моделей использованных для создания сценариев для Научной программы исследования изменения климата (CCSP)

GCAM была ключевым инструментом анализа в Технологической программе изменения климата (CCTP)

GCAM использовали в практически всех основных оценках климата/энергии/экономики на протяжении последних 20 лет :

Каждое климатическое исследования Форума энергетического моделирования

Каждый оценочный доклад МГЭИК

GCAM использовали для стратегического планирования частные энергетические и другие компании

GCAM сейчас используют исследовательские институты и правительства во всем мире

8

Предположения сценария

Политики

Характеристики технологий

Производительность труда

НаселенияУравнения,

отношения и параметры

модели

Смоделированный сценарий

Концентрации и температура

Использование земли

С/г производство

Предложение и спрос энергоресурсов

Цены

Выбросы

Политики

Характеристики технологий

Производительность

Население

Что делают модели комплексной оценки?

9

Что такое GCAM?

283 региона земельных

ресурсов

32 регионаЭнергия

Экономика

235 водных бассейнов

GCAM это модель оценки глобальных измененийGCAM соединяет системы Экономика, Энергия, Использование земельных ресурсов, Вода, and Земля Работает с интервалом 5 лет

Предназначена для анализа последствий политических решений

GCAM является моделью с открытым кодомДокументация доступна здесь: wiki.umd.edu/gcamИспользуемая для анализа:

Социально-экономического развитияСоблюдение климатического договораРазвития технологий и ресурсовЭнергетической политики

10

Что внутри модели GCAM?

Ресурсная база Углеродный циклРынки энергоресурсов

Другие рынки

С/Х рынки

Предложения

Спрос

Спрос на с/х продукцию

С/Х предложение

Сельское хозяйство и использование земельных ресурсов

- Культуры - Скот- Продукция лесной

промышленности

- Культуры - Скот- Лес- Биоэнергия

- Транспорт- Здания- Промышленность

- Уголь, газ, нефть - Возобновляемые- Электроэнергия- Водород

- Цены на ископаемое топливо

- Цены на ЭЭ- Цены на водород- Цены на биоэнергию

- Разрешение на выбросы

- Стандарты

- Цены на культуры- Цены на скот- Цены на лес- Цены на биоэнергию

Региональный ВВП

ЭКОНОМИКА

Выбросы от сжигания топлива и промышленности

Выбросы от изменений в

землепользовании

Землепользование и растительный

покров

Атмосфера

Океан

Земля

Расчет концентраций, воздействий

Другое (аэрозоли,

уровень моря и т.д.

СИСТЕМА ЭНЕРГИЯ СИСТЕМА КЛИМАТ

Технологии превращения энергии

Технологии использования энергии

Рабочая сила

Производитель-ность труда

Технологии в сельском хозяйстве

Характеристики земельных ресурсов

11

Часто задаваемые вопросы

Вопрос:GCAM оптимизирует?

Ответ:Не совсем.GCAM является моделью рыночного равновесия, так что она подстраивает цены пока предложение и спрос не уравновесятсяОднако, GCAM предполагает что производители максимизируют прибыль и минимизируют издержки И, в некоторых случаях, экономическая теория благосостояния говорит нам что рыночное равновесие является оптимальным (по Парето)GCAM не оптимизирует между периодами

12

Что можно сделать с помощью GCAM?

Цены и производимое количество:Сектора энергетики ТранспортПервичные энергетические ресурсыПродукция сельского хозяйства

Использование земельных ресурсовКультуры (по видам)ПастбищаНеобрабатываемые земле

Использование водыПервичный спрос по секторамРеакция на дефицит

Парниковые газыЭкономическая цена принимаемых решений

Перераспределение доходов

13

Цена

на

выбр

осы

угле

рода

Модель оценки глобальных изменений

Ресурсная базаРынки энергоресурсов

Предложения

Спрос- Транспорт- Здания- Промышленность

- Уголь, газ, нефть - Возобновляемые- Электроэнергия- Водород

- Цены на ископаемое топливо

- Цены на ЭЭ- Цены на водород- Цены на биоэнергию

ЭКОНОМИКА

СИСТЕМА ЭНЕРГИЯ СИСТЕМА КЛИМАТ

Технологии превращения энергии

Технологии использования энергии

14

Структура системы «Энергия»

Производство нефти

Превращение биоэнергии

Генерация электрической

энергии

Переработка

Водород

Производство природного

газа

Производство

угля

Производство биоэнергии

Переработка газа

Ядерная

Гидро

Солнечная

Рынок жидкого топлива

Рынок биоэнергии

Рынок газа

Рынок водорода

Рынок электро-энергии

Энергия ветра

Геотермальная

Здания

Промыш-ленность

Транспорт

Рынок угля

Уран

Производства ресурсов Трансформация ресурсов Конечное использование

Рынки

15