SSP: czym są Wspólne Ścieżki Rozwoju Społeczno-Ekonomicznego?

Numeryczne modele klimatu to narzędzia, w których podsumowano płynącą z obserwacji i eksperymentów wiedzę o tym, jak działa klimat. Pomagają nam w analizie zachodzących na Ziemi zjawisk i pozwalają przeprowadzać doświadczenia, których przeprowadzenie w rzeczywistości nie byłoby możliwe. Można ich użyć także do odpowiedzi na pytanie o to, jaka przyszłość czeka ziemski klimat – i nas. Zazwyczaj przygotowuje się obliczenia dotyczące kilku wariantów przyszłości, posługując się różnymi scenariuszami przyszłych koncentracji gazów cieplarnianych, takimi jak Reprezentatywne Ścieżki Koncentracji (RCP) czy obecnie –  Wspólne Ścieżki Rozwoju Społeczno-Ekonomicznego (SSP). Czym się one charakteryzują?

Modele systemu klimatycznego Ziemi

Zastanawiając się nad przyszłością klimatu, posługujemy się numerycznymi modelami klimatu, czy raczej systemu klimatycznego Ziemi. To skomplikowane programy komputerowe, w których „zaszyta” jest nasza wiedza o mechanizmach rządzących klimatem. 

Jądro modelu stanowią układy równań wynikające z podstawowych praw fizyki i opisujących przede wszystkim: 

• jak i pod wpływem jakich sił poruszają się powietrze w atmosferze i woda (nie tylko w oceanie),
• jak przekazywana jest energia pomiędzy Słońcem, powierzchnią Ziemi (lądami i oceanami) i atmosferą,
• co się dzieje, gdy woda skrapla się lub paruje.

Do tego dochodzi też wiele związków opisujących zjawiska takie jak powstawanie lodu morskiego, obieg węgla w przyrodzie czy zmiany w pokrywie roślinnej w zależności od warunków (więcej o modelowaniu klimatu przeczytasz w tekście Wirtualny klimat).

Dzięki wielokrotnej weryfikacji wiemy, że modele systemu ziemskiego opisują procesy zachodzące  w klimacie wystarczająco dobrze, by fachowcy mogli dzięki nim przygotowywać wiarygodne projekcje klimatu. 

Dlaczego nie używamy tu określenia „prognoza”? Dlatego, że wyniki modelowania przyszłości klimatu nie stanowią jednoznacznej zapowiedzi „będzie właśnie tak”. Projekcje klimatu zawsze zależą od przyjętych w nich założeń na temat przyszłych emisji gazów cieplarnianych związanych z działalności człowieka i innych zewnętrznych zjawisk wpływających na system klimatyczny Ziemi (patrz Dlaczego klimat się zmienia, czyli o wymuszeniach i sprzężeniach). Przygotowując projekcje klimatu zwykle posługujemy się więcej niż jednym scenariuszem przebiegu tych zjawisk. 

Reprezentatywne Ścieżki Koncentracji (RCP)

Jeśli śledzicie zagadnienia związane ze zmianą klimatu już od jakiegoś czasu, to prawdopodobnie zetknęliście się z tzw. RCP (Representative Concentration Pathways) – Reprezentatywnymi Ścieżkami Koncentracji [gazów cieplarnianych]. To przykładowe scenariusze przyszłych zmian koncentracji gazów cieplarnianych, sformułowane w oderwaniu od przyczyn tych zmian. Były szeroko wykorzystywane w obliczeniach projekcji klimatu podsumowanych m.in. w Piątym raporcie IPCC (2013). 

Poszczególne reprezentatywne ścieżki koncentracji (najczęściej używane są cztery) są opisywane skrótami RCP z dodatkiem liczb (najczęściej 2.6, 4.5, 6 i 8.5), oznaczających wartość wymuszania radiacyjnego związanego z wyemitowanymi przez człowieka gazami cieplarnianymi w roku 2100 (w W/m²). Nie zakłada się, że któryś z tych scenariuszy zostanie zrealizowany „jeden do jednego”. Mają one pomóc w przewidzeniu ogólnych kierunków zmian zachodzących w systemie klimatycznym w zależności od zmian w koncentracjach gazów cieplarnianych. 

Wykorzystując w swoich projekcjach reprezentatywne ścieżki koncentracji, ograniczamy się do najlepiej zrozumianej i poddającej się opisowi matematycznemu części rzeczywistości: tej istniejącej i fizycznej. To daje nam dużą pewność co do poprawności naszych obliczeń. Projekcji opartych na RCP możemy użyć między innymi do odpowiedzi na pytanie, jak bardzo powinniśmy ograniczyć emisje gazów cieplarnianych, jeśli chcemy uniknąć takich czy innych konsekwencji zmiany klimatu (i które scenariusze by na to pozwoliły). 

Jednak obywatele Ziemi rzadko podejmują decyzje, które bezpośrednio sterują ilością emitowanych przez ludzkość gazów cieplarnianych. Częściej decydują, na kogo głosować, jaki kierunek wykształcenia wybrać, gdzie zamieszkać itd. Te i wiele innych decyzji pośrednio wpływają na to, jak wygląda światowa gospodarka, stosunki społeczne i… światowe emisje gazów cieplarnianych. I tu na scenę wkraczają Wspólne Ścieżki Rozwoju Społeczno – Ekonomicznego (SSP – Shared Socio-economic Pathways).

Wspólne Ścieżki Rozwoju Społeczno – Ekonomicznego (SSP)

SSP to zestaw przygotowanych przez specjalistów z dziedzin społecznych, ekonomicznych itp. scenariuszy pokazujących, jak różne wersje rozwoju globalnej gospodarki i społeczeństw przekładają się na emisje gazów cieplarnianych. Bazują na powiązaniach pomiędzy liczebnością populacji, rozwoju ekonomicznego, edukacji, urbanizacji, tempem rozwoju technicznego itd. Ich zadaniem jest pomóc nam w przewidzeniu skutków decyzji podejmowanych przez nas, wybieranych przez nas polityków i wspieranych przez nas przedsiębiorstw. 

Pięć światów przyszłości w scenariuszach SSP

Poniżej przedstawiamy, jak różne wersje przyszłości uwzględnione w scenariuszach SSP opisano w publikacji Riahi i in. (2017). Z każdą związana jest inna spodziewana ewolucja światowej populacji oraz rozwoju gospodarki (patrz wykresy poniżej). 

Podkreślmy: to, że scenariusz występuje na poniższej liście nie przesądza o tym, czy jest on “wykonalny”, “dopuszczalny”, “zalecany” itp. Sprawdzono jedynie, jakie miałby skutki.

SSP1 – Zrównoważony rozwój (ścieżka zielona)

(łatwa mitygacja i adaptacja do zmiany klimatu)

Świat stopniowo ale wytrwale zmierza do zrównoważonego rozwoju. Gospodarka ogranicza negatywny wpływ na środowisko, uwzględnia możliwości ekosystemów oraz zachowuje równowagę pomiędzy zużyciem zasobów naturalnych a możliwościami ich odnawiania. Poprawia się sposób zarządzania globalnymi dobrami wspólnymi (do których należą atmosfera, zasoby wody, ekosystemy itd.). Inwestycje w edukację i ochronę zdrowia przyśpieszają przejście demograficzne (spadek liczby zgonów i urodzeń, prowadzący do zmiany średniego wieku w populacji). 

Zamiast koncentrować się jedynie na wzroście gospodarczym, ludzkość stara się podnosić szerzej rozumianą jakość życia. Zmniejszają się nierówności pomiędzy krajami i wewnątrz nich – między obywatelami. Zmniejsza się zużycie materiałów i energii przeznaczonych do produkcji towarów i dostarczania usług.

SSP2 – W pół drogi (ścieżka pośrednia)

(umiarkowane wyzwania dla mitygacji i adaptacji do zmiany klimatu)

Trendy społeczne, ekonomiczne i technologiczne nie ulegają wyraźniejszym zmianom. Rozwój i przyrost dochodów przebiegają nierówno: w niektórych krajach postęp jest względnie duży, w innych niesatysfakcjonujący. Krajowe i światowe instytucje dążą do realizacji celów zrównoważonego rozwoju, jednak postępy są powolne. 

Środowisko naturalne podlega degradacji, jednak intensywność zużycia zasobów i energii w ujęciu globalnym spada. Wzrost ludzkiej populacji jest umiarkowany i w drugiej połowie stulecia ustaje. Nierówności dochodowe utrzymują się lub jedynie nieznacznie spadają. Zmiany społeczne i środowiskowe zmiany są w dalszym ciągu dużym wyzwaniem dla mieszkańców wielu rejonów świata. 

SSP3 – Regionalna rywalizacja (ścieżka wyboista) 

(trudna mitygacja i adaptacja do zmiany klimatu)

Przebudzenie nacjonalizmów, obawy o konkurencyjność i bezpieczeństwo oraz konflikty regionalne skłaniają kraje do skoncentrowania się na kwestiach wewnętrznych lub najwyżej regionalnych. Coraz ważniejsze stają się tematy bezpieczeństwa narodowego i regionalnego. Kraje skupiają się na zapewnieniu bezpieczeństwa żywnościowego i energetycznego w swoich regionach, kosztem rozwoju globalnego. 

Inwestycje w edukację i rozwój techniki są coraz mniejsze. Rozwój gospodarczy jest powolny, produkcja towarów zużywa dużo zasobów, a nierówności dochodowe utrzymują się lub zwiększają. Wzrost populacji jest niski w krajach uprzemysłowionych, ale wysoki w rozwijających się. Mały nacisk na ochronę środowiska w kontekście globalnym, w niektórych regionach powoduje jego silną degradację. 

SSP4 – Nierówności (ścieżki podzielone) 

(ułatwiona mitygacja,  utrudniona adaptacja do zmiany klimatu)

Duże zróżnicowanie wysokości inwestycji w kapitał ludzki oraz rosnące rozbieżności w możliwościach ekonomicznych i władzy politycznej prowadzą do rosnących nierówności i rozwarstwienia w krajach i pomiędzy nimi. Z czasem rośnie przepaść pomiędzy międzynarodową społecznością uczestniczącą w rozwoju zaawansowanych i obracających dużym kapitałem sektorów światowej gospodarki, a podzielonymi, słabo wykształconymi i mającymi niskie dochody społecznościami zatrudnionymi w sektorach wymagających ciężkiej pracy ludzkiej i nie korzystających z zaawansowanej techniki. 

Spójność społeczna pogarsza się, coraz częstsze stają się konflikty i niepokoje społeczne. W zaawansowanych technicznie działach gospodarki widoczny jest duży postęp. Globalny sektor energetyczny podlega dywersyfikacji: inwestuje się zarówno w paliwa wysokoemisyjne (np. węgiel czy ropę ze źródeł niekonwencjonalnych, takich jak piaski roponośne), jak i niskoemisyjne źródła energii. Polityki ochrony środowiska skupiają się na problemach lokalnych w rejonach zamieszkanych przez społeczności o średnich i wysokich dochodach. 

SSP5 – Rozwój oparty na paliwach kopalnych (autostrada)

(duże wyzwania dla mitygacji, ułatwiona adaptacja do zmiany klimatu)

W tym świecie uważa się, że konkurencja rynkowa, innowacyjność i partycypacja społeczna umożliwiają postęp techniczny i wzrost kapitału ludzkiego, co z kolei umożliwia osiągnięcie zrównoważonego rozwoju. Światowe rynki są coraz bardziej połączone. Dużo inwestuje się w ochronę zdrowia, edukację, i instytucje zwiększające kapitał ludzki i społeczny. Jest to jednak związane z intensywnym użytkowaniem paliw kopalnych i globalnym rozpowszechnieniem stylów życia związanych z dużym zużyciem zasobów i energii. Wszystko to prowadzi do szybkiego wzrostu gospodarczego. Na przestrzeni XXI wieku liczebność populacji osiąga maksimum a następnie lekko spada. Społeczności skutecznie radzą sobie z lokalnymi problemami środowiskowymi, takimi jak zanieczyszczenie powietrza. Uważa się, że umiemy skutecznie zarządzać systemami społecznymi i ekologicznymi, jeśli to konieczne to także za pomocą geoinżynierii.

Mitygacja i adaptacja w poszczególnych SSP

W zależności od obranej ścieżki rozwoju przystosowanie się przez ludzkość do nowego klimatu (adaptacja) oraz ograniczenie zmiany klimatu (mitygacja) mogą być prostsze lub trudniejsze – obrazuje to diagram poniżej. Jak widać, ścieżki zakładające nasilenie rywalizacji i nierówności oznaczają duże trudności w adaptacji. Z kolei silny rozwój techniczny i gospodarczy oparty na paliwach kopalnych może ułatwić przystosowanie się do zmieniających się warunków, ale związane z nim emisje poważnie utrudnią zahamowanie ocieplania się klimatu. 

SSP – od narracji do koncentracji gazów cieplarnianych i projekcji klimatu

W każdym ze scenariuszy SSP przewidziano inne zużycie energii ze źródeł kopalnych oraz podejście do użytkowania gruntów i ochrony ekosystemów, co przekłada się na inne emisje gazów cieplarnianych, a w konsekwencji – ich koncentracje w atmosferze. Poniżej dla przykładu wykres koncentracji CO₂ w poszczególnych scenariuszach.

Scenariusze zmian koncentracji dwutlenku węgla, metanu, sadzy czy chłodzących klimat tlenków siarki to informacje, które można już wstawić do modelu systemu klimatycznego Ziemi i na tej podstawie obliczyć spodziewane zmiany średniej temperatury (patrz poniżej) oraz wielu innych parametrów klimatu – regionalnie i globalnie. 

Scenariuszami SSP posługuje się w swoich eksperymentach numerycznych wiele zespołów, ale zestawienie prowadzonych przez nie obliczeń znajdziecie w interaktywnym atlasie Międzyrządowego Zespołu ds. Zmiany Klimatu.

Splątana historia scenariuszy

Przeglądając projekcje klimatu w Szóstym raporcie IPCC możecie zauważyć, że poszczególne scenariusze SSP oznaczane są nie tylko numerkami zgodnymi z klasyfikacją opisaną powyżej. Do każdego symbolu dodano także – podobnie jak w przypadku RCP – liczbę oznaczającą wartość wymuszania radiacyjnego związanego z wyemitowanymi przez człowieka gazami cieplarnianymi w roku 2100 (najczęściej zobaczymy listę SSP1-1.9, SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0 i SSP5-8.5). To nie przypadek. SSP zapewniają społeczno-ekonomiczny kontekst dla poszczególnych reprezentatywnych ścieżek koncentracji – mówią w jakich przykładowych warunkach można by się było spodziewać właśnie takich emisji. Rozpatrywano stworzenie całej macierzy scenariuszy, w której można byłoby wyszukiwać całe zestawy scenariuszy społeczno-ekonomicznych realizujących konkretne scenariusze koncentracji i na odwrót, ale to okazało się niepraktyczne.

A co zobaczymy w kolejnym raporcie IPCC? Obecnie trwa siódma już edycji „Projektu Porównywania Modeli Sprzężonych” (Coupled Model Intercomparison Project, CMIP7), w ramach którego zespoły badawcze z całego świata uzgadniają, z jakich scenariuszy będą korzystać w swoich obliczeniach, aby wyniki były ze sobą porównywalne. Tym razem jego uczestnicy chcieliby, aby punktem wyjścia do symulacji były nie tyle scenariusze koncentracji gazów cieplarnianych, co scenariusze ich emisji wynikających z działalności człowieka. Pomoże to w lepszym zrozumieniu konsekwencji podejmowanych przez ludzkość decyzji, w szczególności różnych polityk redukcji emisji (Sanderson i in., 2023).

Aleksandra Kardaś, konsultacja merytoryczna: Piotr Florek i dr Zbigniew Bohdanowicz