SKLENÍKOVÝ EFEKT A KLIMA

SKLENÍKOVÝ EFEKT A KLIMA Počasí • krátkodobé vlastnosti troposféry (tlak, teplota, vlhkost, množství slunečního záření, směr větru ...) Podnebí (klima) • dlouhodobý průměr počasí (zahrnuje základní sezónní výchylky, extrémy ...) Základní faktory klima oblasti: • teplota, srážky • velký (rozhodující) vliv globální cirkulace větru • dlouhodobé změny v množství slun. Záření • nestejné ohřívání povrchu (rovník, póly) • sklon zemské osy a rotace Země (Koriolisova síla) • vlastnosti vzduchu a vody

Skleníkový efekt, verze 2004 1

• oceánské proudy (redistribuce tepla: Golfský proud 25x více vody než všechny řeky světa) • složení atmosféry (skleníkové plyny x sluneční záření)



"Přirozený" skleníkový efekt Princip působení • zachycování "tepelného" záření Země (skleník, auto ...)


• Zvyšování průměrné zemské teploty (podmínka pro život v současné podobě) (Mars x Venuše), Fourierova teorie podmínky života na Zemi: • bez skleníkového efektu: prům. teplota -18 C • současnost: +15 C • fluktuace 0.5-1.0 °C s periodou 100-200 let

• v historii Země změny s periodou desítek/stovek tisíc let ⇒doby ledové (glaciály) – 100 let ⇒doby meziledové (interglaciály) 10-25 let • dynamická rovnováha, kolísání obsahu skleníkových plynů v časovém horizontu geologických období ⇒ukládání uhlíku do vápenných a vápenatých hornin ⇒přirozený "uhlíkový" cyklus (dynamická rovnováha)


100

mld.

t

CO2/rok

Obrázek: uhlíkový cyklus


Obrázek: bilance slunečního záření


"Industriální" skleníkový efekt • Nežádoucí posilování skleníkového efektu v důsledku lidské činnosti • Vzrůst koncentrace skleníkových plynů v atmosféře • Potenciální nebezpečí "prudkého" oteplení a narušení globální ekologické rovnováhy • Základní problémové otázky: ⇒výše příspěvku lidských aktivit k s. efektu ⇒kolik se zvýší teplota ⇒ovlivnění klimatu a z toho vyvolaných důsledků • Posledních 10000 let (stabilní klima), změny max 0.5-1 C s periodou stovek let • Od roku 1860 nárůst o cca 0.3-0.6 C (na mezi přirozené variability a přesnosti stanovení) • 8 z 13 let v 1980-1992 nejteplejší v 110 leté periodě, 1990 absolutně nejteplejší rok, konec století a začátek 21. století ještě teplejší


• oteplení o více jak 2 C během řádu desetiletí až jednoho století: poškození/zničení ekosystémů • nárůst o 1.5-5 C do 2050 při současném tempu emisí GHG (zdvojnásobení koncentrace)




Možné příčiny posilování skleníkového efektu • spalování fosilních paliv (CO2, NOx, ...) • spalování biomasy • zemědělství (změna vegetačních porostů, redukce biomasy) – roční tempo odlesňování 0.9% • vypalování tropických pralesů • oxidace hornin (půdy) • průmyslové procesy (výroba vápna, cementu, skládky, výroba vína …) ⇒350, resp. 700 kg/t (ČSFR 1985 cca 6 mil. tun CO2) ⇒výroba vína (107 kg CO2/1000 l) - 1985: 17 tis. tun CO2 • úniky metan při těžbě a rozvodu ZP (ztráty v rozvodu 10-30%) • freony


Skleníkové plyny – GHG Plyn CO2 CH4 CFCs N2O

A B 1 50-500 25 7-10 1500-7000 65-110 250 140-190

C 275 0.75 0 0.28

D 360 1.65 0.0003 0.31

E 0.4 1 5 0.2

F 71 18 3 8

G 50±5 15±5 26±5 9±5

A - relativní schopnost zadržovat infračervené záření v porovnání s CO2 – GWP B - doba životnosti molekuly v atmosféře v letech C - koncentrace skleníkových plynů v tzv. "předindustriální" epoše (18. století) v [ppm], D - současná koncentrace skleníkových plynů v atmosféře v [ppm], E - roční nárůst koncentrace v současném období [%], F - podíl na skleníkovém efektu v důsledku antropogenních aktivit [%], G – podíl na posilování skleníkového efektu koncem 20. století Ostatní plyny (max. příspěvek cca 6-8 %) - vodní páry - ozón - oxidy síry - nepřímo působící látky (CO) - posilování koncentrace CH4 Skleníkový efekt, verze 2004 13


OXID UHLIČITÝ - základní problém Tendence • fluktuace v atmosféře v průběhu historie Země • rychlý nárůst v průběhu industriální historie Země (18. stol. cca 270 ppm), současnost 360-370 ppm (>1 ppm r.) • tendence k zvyšování emisí – souvislost s ekonomickým vývojem rozvojových zemí • kumulované hromadění v atmosféře • současný trend je neudržitelný


• Dlouhodobé odchylky od průměrné globální teploty a změny koncentrace CO2 v atmosféře. • posledních 100 let - 360 mld. tun CO2 do atmosféry • současné emise cca 21.5 - 22 mld. tun CO2 (v tunách CO2) • posledních 100 let - oteplení cca 0.3 - 0.5 C

Odhad emisí CO2 zpracovaný IPCC Emise CO2 [Gt.C]


1990

2025

2050

2100

6.2

11.1

13.7

20.4

Spotřeba PEZ v 2000 a 2020 v jednotlivých částech světa


Are we fully sure? Do we play only with hypothesis? Facts: • Probable temperature increase 0.3-0.5 C during last 150 years • Increased concentration of greenhouse gases • Glaciers melting Principle of preliminary caution – Rio Declaration article 15 In order to protect environment, the precautionary approach shall be widely applied by States according to their capabilities. Where there are threats of serious or irreversible damage, lack of full scientific certainty shall not be used as a reason for postponing cost-effective measures to prevent environmental degradation.


NEJEDNOTNOST NÁZORŮ NA SKLENÍKOVÝ EFEKT "menšinový" názor: • nebezpečí skleníkového efektu se přehání • nemáme dostatek důkazů • problém skleníkového efektu je problémem "těch druhých", proč řešit teď "většinový" názor: • nebezpečí skleníkového efektu je reálné • dochází k posilování skleníkového efektu • možnost extrémně rychlého narušení globální ekologické stability

Problémové okruhy • Je růst teploty důsledkem lidské činnosti? • Dokážeme odhadnout možné důsledky? Skleníkový efekt, verze 2004 20

• Jsou navrhovaná opatření opodstatněná (ekonomické souvislosti)? • Jak implementovat globální opatření v současných podmínkách světa? • Různé zájmy států • Ekonomické souvislosti, globální trh • Populační rozvoj • Nutnost radikálních zásahů do struktury společnosti Otevřené okruhy mechanizmu skleníkového efektu • efekt oceánu na klima (možnost absorpce tepla, velmi pomalé promíchávání vrstev stovky let) ⇒oteplení: ? uvolnění CO2 z oceánu (negativní) ⇒oteplení: ? posílení fotosyntézy fytoplanktonu -> zvýšení abropce CO2

(v

současnosti 29%)? ⇒oteplení: ? zvýšený výpar, více mraků -> redukce s. záření • role Arktidy a Antarktidy ⇒? kladná vazba: tání ledovců, snížení odrazu slunečního záření, zvýšení teploty, .. Skleníkový efekt, verze 2004 21

⇒? záporná vazba: teplejší vzduch - více vlhkosti, vyšší ukládání sněhu a ledu -> zvýšení odrazu (především počátek procesu) • Znečisťování atmosféry: absorpce/odrážení s. záření • Uvolňování metanu: (z močálů - 5% povrchu, z šelfu) ⇒Kladná zpětná vazba


Důsledky skleníkového efektu Přímé: • zvýšení průměrné globální teploty: 0.5-1 (1.5) °C do 2040, 2-5 °C do 2100 • velká nerovnoměrnost zvýšení teploty (nejvíce u pólů, nejméně na rovníků) • rychlejší ohřev severní polokoule Nepřímé: • tání ledovců • zvýšení hladiny moří a oceánů (tání, tepelná expanze) v 1. etapě do 2050 o cca 3050 cm -> zvýšení eroze, zatopení rozsáhlých oblastí (Holandsko, Bangladéš ...), v další etapě cca 50-100 let cca o několik metrů (1/3 obyvatelstva žije na pobřeží) • zvýšení četnosti výskytu atmosférického proudění)

extrémních

• nárůst důsledků od pólů směrem k rovníkům • zesílení nerovnoměrnosti srážek Skleníkový efekt, verze 2004 23

počasí

(podstatné

zvýšení

intenzity

• změny a ztráty v zemědělské výrobě (změna teplot příliš rychlá, nemožnost přizpůsobení) • změny podmínek pro kulturní plodiny – problém výživy a migrace lidí • zvýšení citlivosti planetárního ekosystému na ostatní negativní působení člověka, problém rychlosti působení • šíření tropických chorob

Základní problémy při řešení skleníkového efektu • Princip kumulovaného působení ⇒ Časová konstanta 300 - 500 let (i více) ⇒ Velká setrvačnost jevu ⇒ Problém není bezprostředně pociťován touto generací, ale měl by jí být řešen • Velká nerovnoměrnost produkce skleníkových plynů mezi státy, souvislost s (ekonomickým) rozvojem ⇒Disproporce SEVER x JIH (75% vyspělé státy) Skleníkový efekt, verze 2004 24

• Universálnost uhlíkového cyklu • Nemožnost účinně řešit bez zásadních (systémových) změn • Problém reálných alternativ (dominantní problém získávání energie) Obtížnost modelování - vliv dalších faktorů: • cyklické změny ve velikosti slunečního záření • změny v oběžné dráze Země, • změny ve vodním koloběhu • biologická fixace a uvolňování CO2 porosty a fytoplanktonem • změny v albedu Země


Možnosti řešení: • Zastavení odlesňování a iniciování programu zalesňování. • Změna struktury využívaných fosilních primárních energetických zdrojů (uhlí 100%, LTO 75%, ZP 60%) • Snížení využívání fosilních primárních energetických zdrojů s cílem eliminovat především emise CO2. • Snížení emisí dalších skleníkových plynů – především metanu a CFC. • Zvýšení využívání obnovitelných zdrojů energie a event. jaderné energie. • Zvýšení účinnosti energetických přeměn. • Absolutní snížení spotřeby energie a surovin zaváděním nových úsporných technologií, recyklací odpadů a změnou spotřebních návyků. Přehled spotřeby primárních energetických zdrojů ve vybraných zemích OECD a oblastech světa v roce 1995 v t CO2



Spotřeba primárních energetických zdrojů na obyvatele v roce 2000


Ukazatel ČR toe/obyv/ TCO2/obyv /

3.8 11.7

Belgie Dánsko Francie Irsko

5.2 11.6

3.9 11.6

4.2 6.2

3.2 9.7

Polsko UK

2.6 8.7

3.8 9.6

OECD Svět Evrop.

3.3 10.9

1.66 4

USA

7.8 20.5

Afrika/ Jižní * Asie

0.53 1.5

0.39 1.1

toe …. tzv. tuna ropného ekvivalentu s výhřevností 41.868 GJ

Přehled spotřeby primárních energetických zdrojů a množství emisí CO2 v jednotlivých částech světa Oblast/rok Svět celkem OECD země „býv. bloku“/* zbytek světa


SSSR

Spotřeba prim. energ. Zdrojů [mtoe]1 1990 2000 2010 7768 9129 11476 4089 4738 5316 1670 1371 1727 2009

3019

4434

1990 5877 2831 1297 1749

Emise CO2 [MtC] 2000 2010 6829 8606 3217 3616 1048 1293 2564

3697

Kjoto conference, 1997 • • • •

Commitments for reduction of GHG Controversy in interests of different countries Threat of climate changes accepted Finally compromise found (reduction limits in horizon 2008-2012 against 1990) o EU (incl. majority of central and eastern European countries): -8% o USA: -7% o Japan, Canada: -6% o Norway: +1% o Australia: +8% o Iceland: +10% o Russia: stabilization o World: -5,6% • Kjoto protocol still not ratified (October 2004), but Russian has announced to ratify it within few months (Russia 16% of emissions), with Russia 61% of emissions in Kjoto Protocol • Europe (EU) contributes only 14 % to total annual worldwide CO2 emissions, • Asia (25 %) and North America (29 %). Although transport accounts for only 28 % of total CO2 emissions, it will be the main reason for the European Union failing to meet the commitments given at Kyoto unless radical changes are made rapidly (90% of expected CO2 increase).


Attempt to use market mechanisms – trade emission allowances (EU directive 2003/87), will start in 2005 Emission limits (roofs) for 5000 biggest producers • E.g. combustion plants over 20 MW • Refineries • Metallurgy, cement, glass production National allocation plans


Vývoj emisí skleníkových plynů v ČR2 (1990-2001) Rok

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

CO2 emise [mil. T]

162,5

148,1

134,2

129,2

125,9

123,4

128,8

133,1

124,7

118,2

124,2

124,1

CH4 [mil. T CO2 ekv.]

16,8

14,9

14,0

13,3

13,0

12,6

12,6

12,1

11,4

10,7

10,7

10,4

N2O [mil. T CO2 ekv.]

11,3

7,3

7,0

6,6

8,3

6,7

9,2

8,8

8,4

8,1

8,2

8,3

0,2

0,3

0,6

0,5

0,5

0,9

1,3

HFCs, PFCs, SF6 T CO2 ekv.] celkem CO2 ekv. [mil. T] Relativně [v % r. 1990]

[mil. inventura nebyla prováděna 190,5

170,3

155,2

149,1

147,2

142,8

150,9

154,6

145,1

137,6

144

144,1

100

89,4

81,5

78,3

77,3

75

79,2

81,2

76,2

72,2

75,6

75,7 Zdroj: ČHMÚ, ČSÚ

Vývoj emisí skleníkových plynů v ČR

Zdroj: ČHMÚ, ČSÚ

2

systematická inventarizace skleníkových plynů je v ČR prováděna od roku 1990. Data z jednotlivých resortů jsou zpracována dle mezinárodně uznávané metodiky IPPC. Skleníkový efekt, verze 2004 32

Grafické vyjádření podílu jednotlivých sektorů na emisích v ČR pro rok 2001


Trade with emissions – a bit of theory • Based on difference in marginal abatement costs among companies • Imagine target to reduce emissions by 50% (comparison of two emissions sources) • Total costs for achieving this goal = sum of individual costs of companies


Types of trading • Baseline and credit o Project-based approach, difference between situation before and after implementation of a project • Cap and trade o Emissions „capped“ by number of emission rights distributed among participants of the system in advance – then trading • Offset o Used in specific cases in areas with high environmental concern (no increase in overall emissions) Trading regimes so far • USA – first trading system of larger scale in place („acid rain“ program - SO2 trading, NOx trading) • United nations framework convention on Climate Change and Kyoto Protocol • EU emissions trading scheme Skleníkový efekt, verze 2004 35

ETS and Kjoto agreement • EU (EU-15) Party to the Kyoto protocol – commitment to reduce emissions by 8% compared to 1990 levels (for the whole group) • Commitment redistributed among EU-15 through „Burden Sharing Agreement“ • EU seeks instruments (domestic) how to achieve this goal – mix of instruments across sectors, EU ETS a flagship


Distance to the target 16,5

Sp ain

16,3

Irela nd 1 3,5

Den ma r k 10 ,2

Por tu ga l Nethe rla nds

8,8

A u s tria

8 ,5 7 ,3

Italy

6 ,1

Belg ium Gre ec e

5 ,7

Fran c e

- 0 ,2

Sw e den

- 0 ,3

☺

Finla nd Un ited Kin gd om Ge rmany L ux embo ur g

-1,1 - 8 ,4 -9,3

- 30,7 -0,4

EU-15 -40 ,0

-30 ,0

-2 0,0

-10 ,0

0,0

10 ,0

20 ,0

Scénář vývoje emisí CO2 v zemích EU (Green Paper) 140 130

%

120 EU EU-30

110 100 90 80


1990

2000

2010

2020

2030

ETS – basic pillars Cap and trade system Covers selected sectors and emitters • Electricity generators • heat & steam production • mineral oil refineries • ferrous metals: production & processing • cement, lime glass, bricks and ceramics • pulp & paper sector CO2 emissions included (extension to other GHG and sectors possible) Detailed methodology of monitoring and reporting of emissions Trading period – 1st – 3 years (2005-7), other periods – 5 years (2008-12 etc.) Enforcement and sanctions


ETS – how does it work ? Installation covered by the system must have a permit to operate – includes a monitoring plan (description how emissions will be monitored) At the beginning of a trading period, emission rights (allowances) are distributed among installations through so called National Allocation Plan (for the whole period) 1 allowance = 1 ton of emissions Operator monitors emissions, emission report is independently verified and presented to Ministry of Environment Operator is obliged to surrender allowances on the level of his emissions in preceding year Allowances are freely transferable across EU The key is the price of allowance


Principles of allocation in NAP Theoretically 2 general approaches: • Give allowances free of charge (grandfathering) • Sell allowances (auction, direct sale) Only limited auction allowed How to set level of emissions on the level of company: • Historic approach • Benchmarking Adjustments for problematic or specific cases National allocation plan is assessed by the European Commission Very sensitive distributional issue


NAP and Czech Republic Responsible body for implementation of the Directive 2003/87/EC – Ministry of Environment Cooperation – Ministry of Industry and Trade, Czech Hydrometeorological Institute, Czech Environmental Inspection, Czech Ecological Institute Assistance – Dutch project „Setting up a CO2 emissions trading scheme in the Czech Republic“, managed by a consortium of companies under leadership of PriceWaterhouseCoopers, some partial analysis made in cooperation with Institute for Structural Policy, non-profit institution closely associated with University of Economics, Prague Sensitive issue for companies and government Misunderstanding of criteria for allocation Pressure to allocate more allowances than needed (as a kind of bonus) Fight between MoE an MIT – resolved on the level of government Process delayed NAP and EU Commision Skleníkový efekt, verze 2004 41

Commission checked consistency with criteria defined by legislation and official projections Detailed analysis whether plan allocates up to the level of needs (no overallocation) Czech proposal was 107,88 million of allowances for installations in the scheme After assessment – allocation was reduced to 97,6 million of allowances Probably enough to cover the needs (some problems occured) Installation level approved by the government


Bilance emisí CO2 - 1990 Země, oblast USA

Emise CO2 na obyv. [tC] 5.7

Emise CO2 [mil. tC] 1479

Kanada

5.2

134

býv. SSSR

3.4

967

býv. SRN

3.2

190

V. Británie

2.8

155

Japonsko

2.3

285

Francie

2.0

111

Lat. Amerika

0.7

257

Afrika

0.4

180

Čína

0.5

610

zbytek Asie

0.3

407


Odhad vlivu daní z uhlíku na emise uhlíku v zemích OECD (IEA 1993) Emise uhlíku [Mt] 1990

2000

2010

Základní scénář

2831

3217

3616

Daň z uhlíku 100 USD/tC

2831

3050

3300

Daň z uhlíku 300 USD/tC

2831

2890

2990


SKLENÍKOVÝ EFEKT A KLIMA

Recommend Documents