از آنجایی که اقدامات جهانی در مورد آب و هوا ناکافی است ^۱ ، ۲ ، و با توجه به بودجه کربن باقی مانده که به زودی برای حداقل ۵۰٪ شانس ماندن در زیر ۱٫۵ درجه سانتیگراد گرمایش جهانی ^۳ تمام می‌شود، حذف دی اکسید کربن (CDR) توجه سیاسی را به خود جلب کرده است. مسیرهای مدل‌سازی شده‌ای که چگونگی محدود کردن گرمایش جهانی به کمتر از ۲ درجه سانتیگراد یا ۱٫۵ درجه سانتیگراد را مشخص می‌کنند، تا حد زیادی به حذف CO2 از جنگل‌کاری و احیای جنگل و همچنین از انرژی زیستی با جذب و ذخیره کربن (BECCS) 4، ۵ بستگی دارد _. این ^{گزینه‌های CDR به} زمین زیادی نیاز دارند و استقرار آنها در مقیاس گیگاتن ممکن است با خطرات پایداری شدید ^{۶ ، ۷ ، ۸} ، از جمله خطرات برای تنوع زیستی، در صورت اجرای ضعیف ^۹ ، همراه باشد . درک پیامدهای بالقوه تنوع زیستی برای فعال کردن اقدامات اقلیمی عادلانه که باعث ایجاد هم‌افزایی بین کاهش تغییرات اقلیمی و حفاظت از تنوع زیستی می‌شود، بسیار مهم است، نه اینکه در دام تغییر مشکلات زیست‌محیطی ^۱۰ بیفتیم .

مسیرهای کاهش تغییرات اقلیمی که توسط مدل‌های ارزیابی یکپارچه (IAMs) ایجاد می‌شوند، نقش کلیدی در آگاه‌سازی سیاست‌گذاران در مورد اثربخشی و پیامدهای انتخاب‌های سیاست‌های اقلیمی دارند ^۱۱٫ با این حال، پیامدهای تنوع زیستی در نسل‌های قبلی مسیرها در نظر گرفته نشده است ^۱۲٫ مطالعات قبلی در حال حاضر شروع به ارزیابی پیامدهای تنوع زیستی مرتبط با کاهش کرده‌اند – برخی با تمرکز صریح بر پیامدهای جنگل‌کاری، انرژی زیستی یا BECCS ^{۸ ، ۱۳ ، ۱۴ ، ۱۵ ، ۱۶ ، ۱۷ ، ۱۸ ، ۱۹٫} مطالعات موجود که تغییرات غنای گونه‌ای ناشی از جنگل‌کاری، انرژی زیستی یا BECCS را ارزیابی می‌کنند، عمدتاً به یک چارچوب مدل واحد متکی هستند (به عنوان مثال، مراجع ^{۱۳ ، ۱۴ ، ۱۵ ، ۱۶} ) و بین ۵۵۰۰ تا ۲۵۰۰۰ گونه مهره‌دار و گیاهی خشکی‌زی را در نظر می‌گیرند. مطالعات چند مدلی وجود دارد که پیامدهای مربوط به کاربری زمین برای تنوع زیستی را ارزیابی می‌کنند ^{۲۰ ، ۲۱ ، ۲۲ ، ۲۳} ؛ با این حال، آنها عمدتاً بدون تمرکز صریح بر CDR هستند، که محرک اصلی تغییر کاربری زمین در آینده است.

سه نقطه ورودی اصلی برای بررسی جامع‌تر پیامدهای تنوع زیستی وجود دارد: (۱) ارزیابی اجماع در چارچوب‌های مختلف IAM در مورد تفاوت‌های بین منطقه‌ای در پیامدهای تنوع زیستی مرتبط با CDR، (۲) افزایش تعداد و تنوع گونه‌های مورد نظر (فراتر از مهره‌داران و گیاهان) و (۳) نشان دادن پیامدهای حفاظت از تنوع زیستی برای استقرار CDR ^{۱۳ ، ۲۰} .

در اینجا، ما یک ارزیابی چند مدلی از سناریوهای کاهش اثرات زیست‌محیطی موجود و مقرون‌به‌صرفه انجام می‌دهیم تا تخصیص زمین برای جنگل‌کاری (جنگل‌کاری، احیای جنگل یا احیای جنگل) و محصولات زیست‌انرژی (برای BECCS) را در مناطقی با اهمیت تنوع زیستی بالا، با در نظر گرفتن حدود ۱۳۵۰۰۰ گونه خشکی‌زی (قارچ‌ها، گیاهان، بی‌مهرگان و مهره‌داران) و بیش از ۱۷۰ نقطه داغ، بررسی کنیم. به‌طور خاص، ما بر تخصیص زمین CDR در پناهگاه‌های اقلیمی (به عنوان مناطقی تعریف می‌شود که حداقل ۷۵٪ از غنای گونه‌ای پایه برای یک سطح گرمایش جهانی معین باقی می‌ماند) ^{۲۴ ، ۲۵} و در نقاط داغ تنوع زیستی زمینی (که با غنای گونه‌ای فوق‌العاده بالا، از جمله گونه‌های بومی و نادر مشخص می‌شوند) ^۲۶ تمرکز می‌کنیم تا همپوشانی خاص مکان را آشکار کنیم. ما بر پیامدهای تنوع زیستی مرتبط با CDR به دلیل نقش کلیدی CDR در هدایت تغییر کاربری زمین در سناریوهای ارزیابی شده (همانطور که در اطلاعات تکمیلی نشان داده شده است ) تمرکز می‌کنیم . ما این تحلیل اصلی را با ارزیابی پیامدهای تنوع زیستی مرتبط با کاربری زمین فراتر از CDR ( اطلاعات تکمیلی ) تکمیل می‌کنیم.

ما میزان تخصیص زمین CDR در پناهگاه‌های اقلیمی را در طول قرن بیست و یکم برای سه سناریوی گرمایش نشان می‌دهیم: سیاست‌های فعلی، سناریوی ۲ درجه سانتیگراد و سناریوی ۱.۵ درجه سانتیگراد (جدول ۱ ). سپس توزیع جغرافیایی تخصیص زمین CDR در پناهگاه‌های اقلیمی را بررسی می‌کنیم و توافق بین پنج چارچوب مدل در نظر گرفته شده را برای شناسایی مناطق استقرار در پناهگاه‌های اقلیمی و نقاط حساس تنوع زیستی که نیاز به توجه ویژه سیاستی دارند، ارزیابی می‌کنیم. در نهایت، ما برجسته می‌کنیم که اگر هدف توقف از دست دادن مناطق با اهمیت تنوع زیستی بالا به طور دقیق اجرا شود، چه مقدار از زمین اختصاص داده شده برای استقرار CDR با تمرکز بر زمین در دسترس نخواهد بود ^{[۲۷ ، ۲۸]} . بر اساس یافته‌های تجزیه و تحلیل خود، شرایطی را که تحت آن جنگل‌کاری با تمرکز بر زمین و BECCS برای حفاظت از تنوع زیستی بی‌اثر و مضر خواهند بود و اینکه چگونه تمرکز بر احیای اکوسیستم‌های طبیعی می‌تواند به طور مشترک به ترسیب کربن و حفاظت از تنوع زیستی دست یابد، مورد بحث قرار می‌دهیم. بحث ما با ارزیابی توصیفی همپوشانی‌های مکانی بالقوه مفید یا احتمالاً مضر بین CDR مبتنی بر سناریو و مناطقی با اهمیت بالای تنوع زیستی، شکل می‌گیرد.

ما تحلیل خود را بر اساس داده‌های سناریوی کاهش موجود از کمی‌سازی‌های اصلی مسیرهای اجتماعی-اقتصادی مشترک (SSP) از مدل یکپارچه آسیا-اقیانوسیه (AIM) ^{۲۹ ، ۳۰} ، مدل مدیریت زیست‌کره جهانی (GLOBIOM) ^۳۱ و مدل یکپارچه برای ارزیابی محیط زیست جهانی (IMAGE) ^{۳۲ ، ۳۳} بنا نهاده‌ایم. علاوه بر این، داده‌های مدل تحلیل تغییرات جهانی (GCAM) ^۳۴ (کمی‌سازی SSP 2020) و چارچوب مدل‌سازی ارزیابی یکپارچه REMIND-MAgPIE ^{۳۵ ، ۳۶} (کمی‌سازی SSP اصلی) را نیز در نظر می‌گیریم، تا جایی که این دو مدل الزامات داده‌ای را برای اجزای خاص تحلیل ما برآورده کنند. سناریوها و معیارهای تنوع زیستی مورد استفاده در این تحلیل در بخش روش‌ها به تفصیل آمده است (برای مرور کلی، به جدول ۱ مراجعه کنید ).

ما مشاهده می‌کنیم که سهم CDR زمین‌محور واقع در پناهگاه‌های اقلیمی باقی‌مانده (در حالی که تلفات پناهگاه‌های مرتبط با گرمایش را ردیابی می‌کنیم) با گذشت زمان افزایش می‌یابد (شکل ۱a، b ). میزان همپوشانی با شدت اقدامات کاهشی متناسب است: تحت سیاست‌های فعلی، سهم CDR زمین‌محور (جنگل‌کاری و BECCS ترکیبی) در پناهگاه‌های اقلیمی به طور مداوم زیر ۶٪ است. این سهم در سناریوهایی که با ۲ درجه سانتیگراد گرمایش سازگار هستند تا ۹٪ و در سناریوهایی که با محدودیت گرمایش ۱٫۵ درجه سانتیگراد توافق‌نامه پاریس سازگار هستند تا ۱۳٪ افزایش می‌یابد. در حالی که سناریوهای بلندپروازانه کاهش منجر به کاهش قابل توجه تلفات پناهگاه‌های اقلیمی مرتبط با گرمایش در مقایسه با سناریوهای سیاست‌های فعلی ^{۲۴ و ۲۵} می‌شوند ، وابستگی بیشتر آنها به CDR زمین‌محور منجر به افزایش نسبی همپوشانی مکانی با پناهگاه‌های اقلیمی می‌شود.

در سناریوهای ارزیابی‌شده، زمین‌های بیشتری در مناطق پناهگاه اقلیمی به جنگل‌کاری اختصاص داده شده است تا برای تبدیل به زمین‌های زراعی زیست‌انرژی (برای BECCS). در حالی که تخصیص زمین CDR جهانی در پناهگاه اقلیمی باقی‌مانده در سال ۲۰۲۰ ناچیز است، این میزان در اواخر قرن به حدود ۱۱٪ برای جنگل‌کاری و تا حدود ۴٪ برای تبدیل به زمین‌های زراعی زیست‌انرژی (برای BECCS) در سناریوهای ۱٫۵ درجه سانتیگراد افزایش می‌یابد، البته با اثر انگشت‌های مدل متمایز (شکل ۱a ). مدل AIM به طور قابل توجهی بیشتر از GLOBIOM و IMAGE، پناهگاه اقلیمی باقی‌مانده را برای جنگل‌کاری اختصاص می‌دهد. مقیاس تخصیص زمین برای محصولات زیست‌انرژی (برای BECCS) در پناهگاه اقلیمی باقی‌مانده در سطح جهان در هر سه مدل نسبتاً ثابت است.

برای نشان دادن اثر بالقوه «خالص» تنوع زیستی، سهم پناهگاه‌های اقلیمی باقی‌مانده اختصاص داده شده برای استقرار CDR را از تلفات گرمایش اجتناب‌شده پناهگاه‌های اقلیمی مرتبط با CDR کم می‌کنیم (با فرض اثرات تنوع زیستی کاملاً منفی تخصیص زمین مرتبط با CDR، رویکردی محافظه‌کارانه اتخاذ می‌کنیم). اثر تنوع زیستی «خالص» تخمین زده شده با تمایل به مزایای «خالص» بسیار نامشخص است (شکل ۱c ). با این حال، میزانی که استقرار CDR ممکن است تلفات پناهگاه‌های اقلیمی مرتبط با گرمایش را کاهش دهد (تا حدود ۲۵٪ تلفات گرمایش اجتناب‌شده) به شدت به فرضیات اساسی در مورد بازیابی پناهگاه‌های اقلیمی پس از اوج گرمایش در زمینه جهش دما بستگی دارد ( روش‌ها و اطلاعات تکمیلی ). فرض عدم بازیابی پناهگاه‌های اقلیمی پس از اوج گرمایش، پتانسیل CDR را برای جلوگیری از تلفات بلندمدت پناهگاه‌های اقلیمی به شدت کاهش می‌دهد، در نتیجه سود «خالص» بالقوه استقرار CDR را کاهش می‌دهد یا حتی منجر به آسیب «خالص» می‌شود (شکل ۱c ).

نتایج جهانی، تفاوت‌های منطقه‌ای مهم در همپوشانی بین CDR در مورد زمین و پناهگاه‌های اقلیمی را پنهان می‌کند. ما این تفاوت‌ها را از طریق طبقه‌بندی مبتنی بر ضمیمه در کنوانسیون چارچوب سازمان ملل متحد در مورد تغییرات اقلیمی (UNFCCC) ارزیابی می‌کنیم ( روش‌ها ). تا ۱۵٪ از پناهگاه‌های اقلیمی باقی‌مانده در کشورهای غیر ضمیمه I برای جنگل‌کاری اختصاص داده شده است، در حالی که این رقم در کشورهای ضمیمه I حدود ۷٪ است که نشان‌دهنده نابرابری دوگانه است. این مناطق که اغلب کمترین مسئولیت را در ایجاد تغییرات اقلیمی دارند، با چالش دوگانه حفظ تنوع زیستی و کمک به حذف CO2 از طریق جنگل‌کاری برای کمک به کاهش اثرات تغییرات اقلیمی روبرو هستند ₍ شکل ۱ ). چنین الگویی برای BECCS مشاهده نشد ( اطلاعات تکمیلی ).

برای تشخیص دقیق‌تر ردپای مدل‌های منطقه‌ای، یک سناریوی کانونی (SSP2-26) را انتخاب می‌کنیم که اطلاعات لازم را در سه مدل از پنج مدل ( روش‌ها ) دارد، یک سطح حذف _CO2 مشترک (۶ گیگا تن CO2 ₎ را شناسایی می‌کنیم و میزان پناهگاه اقلیمی را روی ۱٫۸ درجه سانتیگراد از گرمایش جهانی تنظیم می‌کنیم که تقریباً مطابق با میانگین اوج گرمایش سناریوی کانونی در پنج مدل مورد بررسی است. ثابت نگه داشتن این عناصر در مدل‌ها به ما این امکان را می‌دهد که به طور مداوم تفاوت‌های سطح کشوری و منطقه‌ای را تشخیص دهیم.

به طور کلی، ما تفاوت‌های منطقه‌ای و کشوری قابل توجهی را در مدل‌های مورد بررسی مشاهده می‌کنیم (شکل ۲ ). در سطح کشور، سهم قابل توجهی از پناهگاه‌های ملی برای استقرار CDR اختصاص داده شده است، حتی در سطوح حذف متوسط ​​CO2 _معادل ۶ گیگا تن CO2 _. سهم تخصیص نسبی بالا به ویژه در کشورهایی مشاهده می‌شود که مناطق پناهگاه اقلیمی باقی مانده بسیار کمی دارند، حتی زمانی که تخصیص زمین CDR به صورت مطلق پایین باشد. کشورهایی با مناطق پناهگاه اقلیمی عمدتاً دست نخورده در دمای ۱٫۸ درجه سانتیگراد، مانند ایالات متحده آمریکا، علیرغم استقرار مطلق CDR زیاد، شاهد تخصیص زمین CDR نسبی نسبتاً پایینی در مناطق پناهگاه ملی هستند.

برای هر پنج مدل، ما چندین منطقه را شناسایی می‌کنیم که در آنها حداقل دو مدل، CDR را در پناهگاه‌های اقلیمی مقاوم به دمای ۱.۸ درجه سانتیگراد برای SSP2-26 در سال ۲۱۰۰ مستقر می‌کنند (تغییرات در اطلاعات تکمیلی ارائه شده است ). این تمرین اجماع مدل، مناطقی را با اهمیت ویژه برجسته می‌کند که در آنها ممکن است تضادها یا هم‌افزایی‌های بالقوه CDR-تنوع زیستی ایجاد شود (شکل ۳ ). مناطق اجماع مدل در درجه اول در شرق چین (برای جنگلداری)، بخش‌هایی از ایالات متحده آمریکا، غرب آفریقا (برای BECCS) و کشورهای جزیره‌ای هند و اقیانوس آرام قرار دارند.

اکثر مناطق مورد اجماع مدل در مناطقی قرار دارند که ممکن است برای استقرار CDR با تمرکز بر زمین مناسب نباشند. برای جنگل‌کاری، این مورد در مناطق پناهگاه اقلیمی بدون پتانسیل احیای جنگل ^۳۷ صدق می‌کند ، در حالی که برای BECCS، این مورد در مناطقی از تداخل زمین‌های کشاورزی زیست‌انرژی با یکپارچگی زیست‌کره ^۸ ، ۳۸ صدق می‌کند . در چند مورد، ما همچنین مناطق مورد اجماع مدل را شناسایی می‌کنیم، جایی که استقرار CDR ممکن است برای تنوع زیستی مفید باشد (شکل ۳ ). با این حال، استقرار CDR در چنین مناطق بالقوه مناسبی هنوز هم می‌تواند منجر به نتایج منفی شود اگر نحوه و شدت اجرا به بافت محلی حساس نباشد یا اگر استقرار بر جنبه‌هایی مانند ترکیب گونه‌ها، فنولوژی یا اتصال زیستگاه تأثیر منفی بگذارد ^{۳۹ ، ۴۰٫} ما تأکید می‌کنیم که ارزیابی ما از پیامدهای بالقوه مفید یا احتمالاً مضر برای اهداف توضیحی است تا یک نشانه مرتبه اول از جهت اثر ارائه دهد و رویکرد ما محافظه‌کارانه است زیرا معیارهای محرومیت را فراتر از تنوع زیستی در نظر می‌گیرد ( روش‌ها ). به طور کلی، تجزیه و تحلیل‌های جزئی‌تری برای ارزیابی مناسب مناسب بودن استقرار CDR برای مکان خاص ^۴۱ مورد نیاز است . همچنین باید به نقاط حساس تنوع زیستی مقاوم به دمای ۱.۸ درجه سانتیگراد توجه ویژه‌ای شود، که در آنها حداقل دو مورد از پنج مدل، CDR را به کار می‌گیرند (شکل ۳ ) – بسیاری از این مناطق مورد اجماع امروزه از زمین‌های زراعی، جنگل‌ها و بوته‌زارها تشکیل شده‌اند ^{۴۲ ، ۴۳.} در حالی که CDR متمرکز بر زمین، عامل اصلی تغییر کاربری زمین در سناریوهای ارزیابی شده است ( اطلاعات تکمیلی )، عوامل غیر CDR تغییر کاربری زمین، مانند توسعه شهری ^۴۴ یا گسترش زمین‌های زراعی ^۴۵ ، نیز ممکن است بر تنوع زیستی تأثیر بگذارند. اطلاعات مربوط به تأثیرات تنوع زیستی مبتنی بر سناریو بر انواع کاربری زمین فراتر از جنگل‌کاری و BECCS در اطلاعات تکمیلی ارائه شده است .

اگرچه طبق تعریف، CDR متمرکز بر زمین برای تنوع زیستی مضر نیست، اما تخصیص گسترده مناطقی با اهمیت بالای تنوع زیستی ممکن است با اهداف توافق شده بین‌المللی برای حفاظت از تنوع زیستی، که به معنای توقف از بین رفتن تنوع زیستی مرتبط با تغییر کاربری زمین است، در تضاد باشد. دستور کار توسعه پایدار ۲۰۳۰ هدف توقف «(…) از بین رفتن تنوع زیستی و تا سال ۲۰۲۰، حفاظت و جلوگیری از انقراض گونه‌های در معرض خطر» را تعیین کرده است (SDG 15.5) ^۲۷٫ چارچوب جهانی تنوع زیستی کونمینگ-مونترال که اخیراً تدوین شده است، این هدف را با هدف «(…) نزدیک کردن از بین رفتن مناطق با اهمیت بالای تنوع زیستی، از جمله اکوسیستم‌های با یکپارچگی اکولوژیکی بالا، تا سال ۲۰۳۰ به صفر» تکرار می‌کند (هدف ۱) ^۲۸ .

برای نشان دادن پیامدهای بالقوه این اهداف برای استقرار CDR، مناطقی با اهمیت تنوع زیستی بالا را از تخصیص زمین CDR حذف می‌کنیم. از آنجایی که مناطق با اهمیت تنوع زیستی بالا به وضوح تعریف نشده‌اند، از سه معیار تنوع زیستی (تعریف شده در جدول ۱ ) برای تخمین اینکه اگر مناطقی با اهمیت تنوع زیستی بالا به شدت از تخصیص در سناریوی تمرکز ۲ درجه سانتیگراد (SSP2-26) حذف شوند، چه مقدار زمین کمتر برای استقرار CDR در دسترس خواهد بود، استفاده می‌کنیم. اگر مناطق داغ تنوع زیستی فعلی از استقرار CDR حذف شوند، بیش از ۵۰٪ (تخمین متوسط) از زمین‌های مبتنی بر سناریو که برای جنگل‌کاری و BECCS اختصاص داده شده است، تا سال ۲۰۵۰ در دسترس نخواهد بود (شکل ۴ ). سهم زمین‌های CDR که برای تخصیص در دسترس نیستند، در طول سه مرحله زمانی ارزیابی شده تا حد زیادی پایدار است، که نشان می‌دهد محدودیت‌های بالقوه استقرار CDR به دلیل تداخل با حفاظت از تنوع زیستی ممکن است از اوایل سال ۲۰۳۰ ایجاد شود. با این حال، مدل‌ها همچنان می‌توانند زمین را در مکان‌های کم‌هزینه‌تر دیگری اختصاص دهند، به گزینه‌های جایگزین و کم‌نیاز به زمین برای کاهش اثرات مخرب متوسل شوند یا رویکردهای استقرار حساس‌تر به تنوع زیستی را دنبال کنند، همانطور که تجزیه و تحلیل‌های جدیدتر مبتنی بر IAM تا حدودی در حال حاضر انجام می‌دهند ^{۱۲ ، ۴۶ ، ۴۷٫} همچنین، تمایزات جزئی‌تر بین جنگل‌کاری، احیای جنگل و احیای جنگل در مناطقی با اهمیت تنوع زیستی بالا می‌تواند محدودیت زمین نشان داده شده را بیشتر کاهش دهد، به عنوان مثال، با اجازه دادن به CDR در مناطقی با پتانسیل احیای جنگل که تنوع زیستی ممکن است از استقرار آن بهره‌مند شود ( اطلاعات تکمیلی ).

در این مطالعه، ما پیامدهای بالقوه تنوع زیستی تبدیل زمین‌های آینده برای جنگل‌کاری و محصولات زیست‌انرژی (برای BECCS) را در مسیرهای کاهش عمیق از کمی‌سازی اولیه SSP بررسی می‌کنیم. حذف CO2 _از جنگل‌کاری و BECCS می‌تواند در سناریوهای ارزیابی‌شده، از بین رفتن پناهگاه‌های اقلیمی مرتبط با گرمایش در درازمدت را تا حدود ۲۵٪ کاهش دهد. با این حال، اثربخشی چنین حذف CO2 _برای کاهش از بین رفتن پناهگاه‌های اقلیمی مرتبط با گرمایش بسیار نامشخص است و به توانایی پناهگاه‌های اقلیمی برای بازیابی از جهش دما بستگی دارد. استقرار بیشتر CDR با زمین فشرده در سناریوهای ارزیابی‌شده منجر به افزایش تخصیص پناهگاه‌های اقلیمی باقی‌مانده می‌شود. ما نشان می‌دهیم که تا ۱۱٪ از مناطق باقی‌مانده پناهگاه‌های اقلیمی جهان ممکن است با مناطقی که برای جنگل‌کاری انتخاب شده‌اند (حدود ۴٪ با زمین‌های کشاورزی زیست‌انرژی برای BECCS) همپوشانی داشته باشند، در سناریوهایی که با محدود کردن گرمایش به ۱٫۵ درجه سانتیگراد در سال ۲۱۰۰ سازگار هستند. اگرچه این همپوشانی به طور خودکار به معنای از دست دادن پناهگاه‌های اقلیمی نیست، اما با توجه به حساسیت واکنش گونه‌ها به اختلالات انسانی، میزان ارزیابی شده تخصیص پناهگاه نگران‌کننده است. حتی از دست دادن ۵٪ گونه‌ها می‌تواند برای اکوسیستم‌های جهانی فاجعه‌بار باشد ^۴۸ .

_{در حال حاضر با نرخ حذف CO2} سالانه متوسط ​​۶ گیگا تن _CO2 ، سهم قابل توجهی از پناهگاه‌های اقلیمی مقاوم در برابر اوج گرمایش برای جنگلداری و BECCS در برخی کشورها اختصاص داده می‌شود، در حالی که سهم دقیق تخصیص بسیار نامشخص است. نکته مهم این است که سهم پناهگاه‌های اقلیمی باقی مانده که برای استقرار CDR اختصاص داده شده است، تا حد زیادی بین مناطق متفاوت است، و تخصیص نامتناسبی در کشورهای غیر ضمیمه I کنوانسیون سازمان ملل متحد در مورد تغییرات اقلیمی، که عمدتاً کشورهای غیرپردرآمد هستند، وجود دارد ^{۴۹ ، ۵۰ ، ۵۱ ، ۵۲ ، ۵۳٫} با توجه به توزیع نابرابر مسئولیت‌ها و توانایی‌ها برای مقابله با بحران آب و هوا و بحران تنوع زیستی، و با توجه به شکاف مالی تنوع زیستی ۷۰۰ میلیارد دلار آمریکا در سال ^۲۸ ، کشورهای ضمیمه I موظفند جریان‌های مالی مرتبط با تنوع زیستی را به کشورهای غیر ضمیمه I به طور قابل توجهی افزایش دهند.

اجرای دقیق حفاظت از تنوع زیستی مبتنی بر منطقه، همانطور که در چارچوب‌های سیاست بین‌المللی توافق شده است، می‌تواند چالش تخصیص زمین برای استقرار CDR را افزایش دهد، زیرا بیش از ۵۰٪ (میانگین تخمین) زمین برای جنگلداری مبتنی بر سناریو و BECCS در صورت حذف نقاط حساس تنوع زیستی فعلی، برای تخصیص در دسترس نخواهد بود. در حالی که IAMها می‌توانند سناریوهای جدیدی را طراحی کنند که بدون تداخل با تنوع زیستی، به سطوح حذف CO2 مشابهی دست یابند _، رقابت کلی برای زمین ممکن است افزایش یابد، به ویژه با توجه به سایر محدودیت‌های CDR غیرمرتبط با تنوع زیستی مانند خطر آتش‌سوزی ^۵۴ ، امنیت غذایی ^{۵۵ ، ۵۶} و مرزهای سیاره‌ای غیر از یکپارچگی زیست‌کره ^۸ ، که مورد توجه این مطالعه نیستند.

با این حال، CDR طبق تعریف برای تنوع زیستی مضر نیست و اولویت دادن به حفاظت از تنوع زیستی به حفاظت از ذخایر کربن موجود کمک می‌کند و می‌تواند ترسیب کربن بیشتری را ترویج دهد ^{۵۷ ، ۵۸ ، ۵۹٫} در حالی که کاشت درخت بدون اطلاعات کافی به تنوع زیستی در بسیاری از مناطق آسیب می‌رساند ^۶۰ ، افزایش دقیق پوشش جنگلی می‌تواند از حفاظت از زیستگاه‌ها پشتیبانی کند ^۶۱٫ در اکوسیستم‌های تخریب‌شده، که از نظر تاریخی زمین‌های جنگلی بوده‌اند، احیای جنگل و جنگل‌کاری مجدد با گونه‌های گیاهی بسیار متنوع و سازگار با محل می‌تواند وسعت و ارتباط زیستگاه‌ها را افزایش دهد و بنابراین از حفاظت از تنوع زیستی در حین ترسیب کربن پشتیبانی کند ^{۲۶ ، ۶۲٫} چنین رویکردهایی برای ترسیب کربن نه تنها از نظر تنوع زیستی مطلوب است، بلکه از دیدگاه کاهش نیز مطلوب است زیرا کربن بیشتری ترسیب می‌شود ^۶۲ و کربن ذخیره شده در اکوسیستم‌های طبیعی در مقایسه با جنگل‌های کاشته شده مبتنی بر تک‌محصولی‌های سریع‌الرشد ^۶۳ در برابر تغییرات اقلیمی مقاوم‌تر است . ما نشان داده‌ایم که چنین پتانسیل احیای جنگل و احیایی در مناطق مورد اجماع مدل مبتنی بر سناریوی شناسایی‌شده برای استقرار CDR کجا می‌تواند محقق شود و نقطه شروعی برای برنامه‌ریزی سیاست‌های اقلیمی خاص هر مکان فراهم می‌کند. با این حال، ارزیابی‌های دقیق از پتانسیل احیای جنگل در چنین مناطقی برای محافظت از زیست‌بوم‌های علفی دست‌نخورده، که در گذشته تا حدودی به عنوان جنگل‌های تخریب‌شده تفسیر شده‌اند، مورد نیاز است . ^۶۰ مناطق طبیعی که از نظر تاریخی زمین جنگلی نبوده‌اند، مانند ساواناها یا علفزارها، برای CDR مبتنی بر جنگل نامناسب هستند، زیرا استقرار آنها احتمالاً اثرات منفی بر تنوع زیستی ^{۲۶ ، ۶۲} و افزایش آسیب‌پذیری در برابر اختلالاتی مانند آتش‌سوزی ^۶۳ را به همراه خواهد داشت . بسیاری از مناطق مورد اجماع جنگلداری مبتنی بر سناریو (و بیشتر از آن، ردپای تخصیص زمین در مدل‌های منفرد) در چنین مناطق احتمالاً نامناسبی قرار می‌گیرند. ^{۸ ، ۳۷ ، ۳۸ ، ۶۴} .

انتظار می‌رود استفاده از محصولات بیوانرژی برای BECCS پیامدهای عمدتاً منفی برای تنوع زیستی داشته باشد و نگرانی‌های مربوط به پایداری مربوط به آبیاری ممکن است تقاضای زمین برای محصولات بیوانرژی را بیشتر افزایش دهد و فشار بر تنوع زیستی را تشدید کند ^{۶۵ ، ۶۶٫} اختصاص زمین‌های کشاورزی متروکه برای BECCS ممکن است مطلوب باشد ^{۲۶ ، ۶۷} اما نتایج پایدار را تضمین نمی‌کند ^۴۱٫ علاوه بر این، محصولات بیوانرژی چند ساله در زمین‌های کشاورزی با کشت فشرده ممکن است پایدارتر از محصولات بیوانرژی سالانه باشند ^{۶۸ ، ۶۹٫} استفاده از زباله‌ها و بقایای بیوژنیک به عنوان ماده اولیه برای BECCS می‌تواند ردپای اضافی زمین آن را کاهش دهد. همچنین، BECCS ممکن است از دست دادن تنوع زیستی مرتبط با گرمایش را محدود کند ^{۱۳ ، ۱۴٫} با این حال، هرچه وابستگی به جنگلداری و BECCS بیشتر باشد، احتمال تحقق مزایای بالقوه مرتبط با زمین کمتر می‌شود، در حالی که از پیامدهای منفی جلوگیری می‌شود ^۷ .

تحلیل توضیحی ما مناطقی با اهمیت بالای تنوع زیستی را که ممکن است در اثر استقرار CDR با تمرکز بر زمین و سناریوی ضمنی آسیب ببینند، مشخص می‌کند و خواستار ارزیابی دقیق و اولویت‌بندی مناطقی است که اهداف سیاستی برای اقدامات اقلیمی و حفاظت از تنوع زیستی می‌توانند در آنها همسو شوند. چنین همسویی نه تنها برای حفظ تنوع زیستی، بلکه برای محافظت از ذخایر کربن نیز ضروری است، زیرا از دست دادن تنوع زیستی می‌تواند باعث آزادسازی کربن شود و منجر به یک وضعیت باخت-باخت برای اقلیم و تنوع زیستی شود . ^۵۷. شاخص توضیحی ما از مناطق مورد اجماع مدل بالقوه مفید و احتمالاً مضر برای تخصیص زمین CDR، نقطه ورودی برای تحلیل‌های مبتنی بر IAM در آینده برای تولید سناریوهای کاهش حساس‌تر به تنوع زیستی است.

در حالی که جنگل‌داری و BECCS به طور برجسته در مسیرهای کاهش [آلودگی] ^۴ ، ۵ نقش دارند ، جذب و ذخیره‌سازی مستقیم کربن هوا به یکی دیگر از گزینه‌های غالب تبدیل شده است و IAM های بیشتری، سبدهای CDR بزرگتری، از جمله هوازدگی پیشرفته ^۷۰ یا بیوچار ^۷۱ را مدل‌سازی می‌کنند . سبدهای متنوع CDR با کاهش وابستگی به CDR زمین-محور، به کاهش اثرات جانبی منفی ^{۷۰ ، ۷۲ ، ۷۳ ، ۷۴ کمک می‌کنند. با این وجود، برخی از این گزینه‌های جدیدتر CDR هنوز نوپا، پرهزینه یا ممکن است با ردپای قابل توجهی از زمین ۷۵ ، ۷۶} نیز مرتبط باشند . اطمینان از اینکه استفاده از CDR محدود به نیازهای حیاتی ^{۷۷ ، ۷۸ است} و افزایش چشمگیر جاه‌طلبی برای کاهش ناخالص انتشار گازهای گلخانه‌ای در کوتاه‌مدت، گام‌های کلیدی برای جلوگیری از اتکای بیش از حد به CDR زمین-محور و جلوگیری از پیامدهای منفی برای تنوع زیستی است. در نهایت، اولویت دادن به احیای اکوسیستم‌های تخریب‌شده می‌تواند تا حدودی پیامدهای منفی را با حمایت همزمان از حفاظت از تنوع زیستی و ترسیب کربن و در عین حال تقویت تاب‌آوری اقلیمی اکوسیستم‌ها کاهش دهد.

مرور کلی تحلیل

ما ۱۲ مجموعه داده موجود را در تحلیل اصلی این مطالعه ترکیب کردیم: (۱) داده‌های مکانی در مورد مناطق پناهگاه اقلیمی، (۲-۳) داده‌های مکانی در مورد نقاط حساس تنوع زیستی، (۴-۸) داده‌های مکانی کاربری زمین در مورد جنگل‌کاری و زمین‌های کشاورزی بیوانرژی (برای BECCS) برای سناریوهای مختلف و از پنج چارچوب مدل مختلف؛ (۹-۱۰) دو نقشه که پتانسیل تخصیص زمین محدود برای احیای جنگل‌کاری و زمین‌های کشاورزی بیوانرژی را نشان می‌دهند، (۱۱) داده‌های غیرمکانی در مورد حذف CO2 _از جنگل‌کاری و BECCS برای سناریوها و چارچوب‌های مدل مشابه داده‌های کاربری زمین و (۱۲) داده‌های مکانی در مورد مرزهای اداری جهان در سطح کشور.

ابتدا، ما تخصیص زمین CDR مبتنی بر سناریو را در پناهگاه‌های اقلیمی باقی‌مانده در طول قرن بیست و یکم با همپوشانی داده‌های پناهگاه‌های اقلیمی و داده‌های کاربری زمین از سه چارچوب مدل که الزامات داده‌ای این مؤلفه تحلیل را برآورده می‌کنند (AIM، GLOBIOM و IMAGE) تخمین زدیم. ما همچنین اثر گرمایش اجتناب‌شده از استقرار CDR و پیامدهای آن برای از دست دادن پناهگاه‌های اقلیمی مرتبط با گرمایش را تخمین زدیم. دوم، داده‌های حذف CO2 را با داده‌های کاربری زمین ترکیب کردیم _تا تخصیص زمین صریح مکانی را برای حذف CO2 معین از طریق جنگل‌کاری و BECCS برای هر یک از این سه چارچوب مدل تخمین بزنیم _. سپس، داده‌های تخصیص زمین مبتنی بر حذف CO2 از سه چارچوب مدل را با داده‌های مربوط به پناهگاه‌های اقلیمی به صورت مکانی همپوشانی کردیم _. سوم، ما توافق تخصیص زمین CDR مبتنی بر سناریو را در مناطق تنوع زیستی در هر پنج چارچوب مدل در نظر گرفته شده ارزیابی کردیم. در نهایت، تخمین زدیم که چه مقدار از کل تخصیص زمین CDR خارج از مناطق پناهگاه‌های اقلیمی و نقاط حساس تنوع زیستی است. پیش‌پردازش داده‌های مرزهای اداری جهان و نقاط حساس تنوع زیستی در QGIS 3.28 انجام شد، در حالی که سایر مراحل تحلیل در پایتون ۳٫۱۱ پیاده‌سازی شد. جزئیات رویکرد تحلیل ما در زیر ارائه شده است. کد تحلیل در آدرس https://doi.org/10.5281/zenodo.15210722 (مرجع ^۹۰ ) در دسترس است.

پناهگاه اقلیمی

^{داده‌های مربوط به پناهگاه‌های اقلیمی از تحلیل‌های قبلی ۲۴ ، ۲۵ ، ۸۲ ، ۸۳} بر اساس پایگاه داده والاس اینیتیتیو بازیابی شده و با وضوح مکانی ۱۰ آرک‌مین در دسترس هستند. این مجموعه داده موجود، محدوده مناسب اقلیمی حدود ۱۳۵۰۰۰ گونه خشکی‌زی (قارچ‌ها، گیاهان، بی‌مهرگان و مهره‌داران) و تغییر بالقوه در محدوده‌های مناسب اقلیمی گونه‌ها را برای سطوح مختلف گرمایش جهانی نسبت به سطوح گرمایش قبل از صنعتی شدن (۱۸۵۰-۱۹۰۰) بر اساس مدل توزیع گونه‌ها MaxENT ^{۲۴ ، ۹۱} توصیف می‌کند. این مجموعه داده بر این فرض بنا شده است که رابطه آماری فعلی بین شرایط اقلیمی و توزیع گونه‌ها در آینده نیز برقرار خواهد بود. پیش‌بینی‌های آینده از توزیع گونه‌ها بر اساس ۲۱ پیش‌بینی تغییر اقلیم منطقه‌ای (CMIP5) است. مدل‌های گونه‌های منفرد برای نشان دادن غنای گونه‌ای باقی‌مانده در هر سلول شبکه برای سطوح مختلف گرمایش جهانی تجمیع شدند. مناطق پناهگاه به عنوان مکان‌هایی (سلول‌های شبکه‌ای) تعریف می‌شوند که حداقل ۷۵٪ از گونه‌های اولیه موجود برای یک سطح گرمایش معین در آنها باقی می‌مانند و برای توافق در مورد وجود آینده یک پناهگاه، حداقل ۱۱ پیش‌بینی از ۲۱ پیش‌بینی مدل اقلیمی منطقه‌ای مورد نیاز است. مجموعه داده‌ها و روش‌شناسی اساسی آن در مراجع ^{۲۴ ، ۲۵ ، ۸۲ ، ۸۳} با جزئیات بیشتر آمده است. در صورت لزوم، ما به صورت خطی بین مراحل گرمایش موجود درون‌یابی کردیم تا نقشه‌های پناهگاه اقلیمی را به ازای هر صدم درجه گرمایش بازیابی کنیم.

نقاط داغ تنوع زیستی

داده‌های مربوط به نقاط داغ تنوع زیستی بر اساس WWF Global 200 ecoregions (G200) ^۸۴ ، همراه با مرجع ^۸۵ و به‌روزرسانی‌های بعدی ^۸۶ ، مطابق با تعریف نقاط داغ در IPCC AR6 WGII ^​​۲۶ ، ارائه شده‌اند. اکورجیون‌های G200 با «(…) سطوح استثنایی از غنای گونه‌ای یا بومی بودن، یا مواردی با پدیده‌های اکولوژیکی یا تکاملی غیرمعمول» مشخص می‌شوند. ^۸۴ مجموعه داده‌های نقاط داغ مکمل شامل ۳۶ نقطه داغ تنوع زیستی شناخته شده برای اولویت‌های حفاظتی است، که نشان می‌دهد این مناطق حداقل ۱۵۰۰ گونه گیاهی عروقی بومی را در خود جای داده‌اند و در حال حاضر ۷۰٪ یا بیشتر از پوشش گیاهی بومی اولیه خود را از دست داده‌اند. مجموعه داده‌ها و روش‌شناسی اساسی آنها در مراجع ^{۸۴ ، ۸۵ ، ۸۶ ، ۸۷ ، ۸۸} به تفصیل شرح داده شده است .

جنگلداری و BECCS

داده‌های مربوط به موقعیت و وسعت مناطق جنگل‌کاری و زمین‌های کشاورزی بیوانرژی (برای BECCS) برای چندین ترکیب سناریوی SSP-RCP (کمی‌سازی اولیه SSP) ^{۷۹ ، ۸۰} از AIM-SSP/RCP v2018 ^۹۲ با وضوح مکانی ۳۰ دقیقه قوسی، از GCAM-Demeter-LU ^۳۴ با وضوح مکانی ۳ دقیقه قوسی، از GLOBIOM ^۳۱ با وضوح مکانی ۵ دقیقه قوسی، از IMAGE 3.0.1 ^۳۲ با وضوح ۳۰ دقیقه قوسی و از REMIND-MAgPIE 1.6-3.0 ^{۳۵ ، ۳۶} با وضوح ۳۰ دقیقه قوسی بازیابی شدند. متغیری برای زمین‌های کشاورزی بیوانرژی در مجموعه داده‌های پنج چارچوب مدل موجود است، در حالی که جنگل‌کاری به عنوان افزایش خالص پوشش جنگلی مدیریت‌شده و مدیریت‌نشده در هر سلول شبکه بین سال ۲۰۱۰ و یک گام زمانی مشخص در آینده تقریب زده می‌شود. مجموعه داده‌های AIM در مراجع بیشتر شرح داده شده است. ^{۲۹ ، ۳۰} و مجموعه داده GCAM در مرجع ^۳۴ با جزئیات بیشتر ارائه شده است . جزئیات بیشتر در مورد GLOBIOM در مرجع ^۹۳ ارائه شده است و IMAGE 3.0.1 در مرجع ^{۳۲ بیشتر توضیح داده شده است. REMIND-MAgPIE 1.6-3.0 در مراجع ۳۵ ، ۳۶} بیشتر توضیح داده شده است .

تخمین ما از کسری از زمین‌های کشاورزی زیست‌انرژی مورد استفاده برای BECCS به داده‌های جهانی AR6 در مورد زیست‌انرژی اولیه با یا بدون جذب و ذخیره‌سازی کربن برای هر مدل و سناریوی در نظر گرفته شده متکی است. داده‌های سطح AR6 R10 که امکان جزئیات بیشتر در مناطق مختلف را فراهم می‌کند، در دسترس نیست. داده‌های سطح AR6 R5 در دسترس است ^۴ ؛ با این حال، ما از استفاده از داده‌های R5 به جای داده‌های جهانی خودداری کردیم زیرا این امر مستلزم فرضیات اضافی در مورد تجارت زیست‌توده بین منطقه‌ای است زیرا زیست‌توده لزوماً در منطقه‌ای که تولید می‌شود استفاده نمی‌شود. چنین فرضیاتی با توجه به داده‌های موجود، ساده نیستند و جریان‌های تجاری در مدل‌ها متفاوت است.

داده‌های مربوط به حذف CO2 _از طریق جنگل‌کاری و BECCS از پایگاه داده سناریوهای AR6 ^۴ برای چندین ترکیب سناریوی SSP-RCP ^{۷۹ ، ۸۰} ( اطلاعات تکمیلی )، بر اساس سه مدل AIM/CGE 2.0، MESSAGE-GLOBIOM 1.0 و IMAGE 3.0.1 بازیابی شدند. اطلاعات مربوط به انرژی زیستی اولیه از محصولات انرژی زیستی و باقیمانده‌ها از سه چارچوب مدل اصلی برای هر سناریوی در نظر گرفته شده برای تخمین کسری از حذف CO2 مرتبط با BECCS ناشی از محصولات انرژی زیستی استفاده شد ₍ جدول تکمیلی ۵ ). حذف CO2 _{و کاربری زمین مرتبط با CDR برای هر سناریو و سال در} اطلاعات تکمیلی نشان داده شده است . GCAM و REMIND-MAgPIE در اینجا در نظر گرفته نشدند زیرا این دو مدل داده‌های حذف _CO2 مورد نیاز AR6 را گزارش نمی‌کنند . پوشش جهانی زمین برای شش نوع کاربری زمین در هر پنج مدل در نظر گرفته شده و سناریوهای مرتبط در اطلاعات تکمیلی نشان داده شده و مورد بحث قرار گرفته است . انتخاب مدل‌ها و فرضیات مدل در اطلاعات تکمیلی بیشتر مورد بحث قرار گرفته است .

ما از گام‌های زمانی ۱۰ ساله برای تمام داده‌های سناریوی مکانی و غیرمکانی مربوط به جنگل‌کاری و BECCS استفاده کردیم. در این تحلیل، به دلیل تمایز محدود در داده‌های ارزیابی‌شده‌ی کاربری زمین، امکان تمایز بین جنگل‌کاری، احیای جنگل و احیای جنگل طبیعی وجود نداشت. بنابراین، ما به طور کلی به این گزینه‌های CDR به عنوان جنگل‌کاری اشاره می‌کنیم که هم گسترش جنگل و هم رشد مجدد طبیعی را در بر می‌گیرد. مطابق با رویه استاندارد این نسل از مدل‌ها، داده‌های سناریوی شبکه‌بندی‌شده در مورد جنگل‌کاری و BECCS به انتقال خالص کاربری زمین در هر سلول شبکه متکی است. گسترش و انقباض کاربری زمین در اطلاعات تکمیلی بیشتر مورد بحث قرار گرفته است .

مناطق استقرار CDR حساس به تنوع زیستی

^{برای نشان دادن اینکه استقرار CDR با تمرکز بر زمین در کجا می‌تواند به طور بالقوه مفید یا احتمالاً مضر باشد، از نقشه پتانسیل احیای جنگل محدود ۳۷} و نقشه زمین‌های کشاورزی زیست‌انرژی محدود ^۸ استفاده کردیم .

نقشه پتانسیل احیای جنگل محدود بر اساس تعریفی محافظه‌کارانه و حساس به تنوع زیستی از جنگل‌ها (بیش از ۶۰٪ پوشش درختی) است و مناطقی را نشان می‌دهد که در حال حاضر جنگل وجود ندارد اما به طور طبیعی در آنها وجود دارد. علاوه بر این، نقشه پتانسیل احیای جنگل محدود، مناطقی با آلبدوی نامطلوب ^۹۴ ، مناطقی در پیت‌زارها یا تالاب‌ها با ذخایر کربن آسیب‌پذیر ^۶۲ ، زمین‌های زراعی ^۹۵ و مناطقی که در اکوسیستم‌های سازگار با آتش‌سوزی و تحت حفاظت آتش‌سوزی قرار می‌گیرند را حذف می‌کند. اگر جنگل‌کاری مبتنی بر سناریو در چنین مناطق بالقوه احیای جنگل ^۳۷ رخ دهد ، ما پیامدهای تنوع زیستی «بالقوه مفید» را نشان دادیم. در حالی که جنگل‌کاری در چنین مناطقی ممکن است در اصل برای تنوع زیستی مفید باشد، پیامدهای آن برای تنوع زیستی همچنان به نحوه اجرا بستگی دارد، به عنوان مثال، از نظر شدت جنگل‌کاری و گونه‌های جنگلی انتخاب شده. اگر جنگل‌کاری مبتنی بر سناریو در مکان‌هایی رخ دهد که در مناطق بالقوه احیای جنگل نیستند، ما پیامدهای «احتمالاً مضر» را نشان دادیم، زیرا این به معنای وجود جنگل در مکان‌هایی است که به طور طبیعی در آنها جنگل وجود ندارد.

نقشه پتانسیل زمین‌های کشاورزی زیست‌انرژی محدود ^۸ بر اساس نقشه‌ای است که حداکثر پتانسیل کشت زیست‌توده را نشان می‌دهد، در حالی که مناطق کشاورزی فعلی را حفظ کرده و مناطقی را که با محدودیت مرز سیاره‌ای برای یکپارچگی زیست‌کره سازگار نیستند، حذف می‌کند ^{۸ ، ۳۸.} اگر زمین‌های کشاورزی زیست‌انرژی مبتنی بر سناریو در مکان‌هایی قرار داشته باشند که در مناطق بالقوه BECCS محدود قرار ندارند، ما پیامدهای «احتمالاً مضر» را نشان دادیم زیرا این امر با یکپارچگی زیست‌کره یا تولید کشاورزی تداخل می‌کند. به همین ترتیب، اگر زمین‌های کشاورزی زیست‌انرژی مبتنی بر سناریو در مکان‌هایی قرار داشته باشند که در مناطق بالقوه BECCS محدود قرار دارند، ما پیامدهای «بالقوه مفید» را به دلیل اجتناب از تداخل با محدودیت مرز سیاره‌ای برای یکپارچگی زیست‌کره و مناطق کشاورزی فعلی نشان دادیم. با این وجود، بسته به نحوه اجرا، به عنوان مثال، در مورد شدت استفاده از زمین، زمین‌های کشاورزی زیست‌انرژی در چنین مناطقی همچنان می‌توانند برای تنوع زیستی مضر باشند.

اشاره به پیامدهای بالقوه مفید و احتمالاً مضر تنوع زیستی جنگل‌کاری و BECCS برای اهداف توضیحی است و به عنوان یک تخمین مرتبه اول مناسب است، اما برای ثبت بهتر تأثیرات تنوع زیستی مرتبط با کاربری اراضی CDR، به تجزیه و تحلیل‌های جزئی‌تری نیاز است، به خصوص از آنجایی که نقشه‌های مورد استفاده برای نشان دادن پتانسیل استقرار محدود CDR، جنبه‌های دیگری فراتر از تنوع زیستی را در نظر می‌گیرند. برای تکمیل نتایج ارائه شده در تحلیل اصلی و نشان دادن پیامدهای تنوع زیستی همه کاربری‌های زمین مبتنی بر سناریو فراتر از جنگل‌کاری و BECCS، ما از عوامل توصیف با مرجع ^۹۶ برای تخمین کسر بالقوه ناپدید شده گونه‌های جهانی برای سال‌های ۲۰۲۰ و ۲۰۵۰ در تمام مدل‌ها و سناریوهای در نظر گرفته شده استفاده کردیم. نتایج و بحث این تحلیل تکمیلی در اطلاعات تکمیلی ارائه شده است .

مرزهای اداری جهان

^{داده‌های مکانی در مورد مرزهای اداری جهانی از مرجع ۹۷} بازیابی شده و با داده‌های غیرمکانی در طبقه‌بندی کشوری ضمیمه UNFCCC، ^{شماره ۹۸،} ترکیب شده‌اند تا از نظر مکانی بین کشورهای ضمیمه ۱ و کشورهای غیر ضمیمه ۱ تمایز قائل شوند. ضمیمه ۱ شامل کشورهای بسیار صنعتی و کشورهایی است که به اقتصاد بازار در حال گذار هستند. گروه کشورهای غیر ضمیمه ۱ شامل تمام کشورهای دیگر است که عمدتاً به عنوان کشورهای با درآمد بالا طبقه‌بندی نشده‌اند ^{۴۹ ، ۵۲ ، ۹۹.} ما فقط کشورهای عضو UNFCCC را در نظر گرفتیم، اما سرزمین‌ها و کشورهای وابسته را در نظر نگرفتیم. مناطقی که وضعیت حاکمیت آنها مشخص نیست، همانطور که در داده‌های مرزهای اداری جهانی طبقه‌بندی شده‌اند، به صورت خالی نشان داده شده‌اند.

نمونه‌گیری مجدد داده‌ها و تطبیق

برای تجزیه و تحلیل تخصیص زمین CDR در پناهگاه‌های اقلیمی، داده‌های مربوط به CDR را به ۱۰ دقیقه قوسی تغییر نمونه دادیم تا با وضوح مکانی پناهگاه اقلیمی مطابقت داشته باشد. داده‌های GCAM و GLOBIOM کاهش نمونه‌برداری شدند، در حالی که داده‌های AIM، IMAGE و REMIND-MAgPIE با استفاده از نمونه‌برداری مجدد نزدیکترین همسایه افزایش نمونه‌برداری شدند. این مراحل نمونه‌برداری مجدد به ما امکان داد تا وضوح مکانی مجموعه داده‌ها را با حفظ ویژگی‌های عددی آنها همسو کنیم. داده‌های برداری مکانی برای مرزهای اداری جهان، مناطق اکولوژیکی G200 و نقاط حساس تنوع زیستی برای اولویت‌های حفاظتی نیز برای مطابقت با وضوح مکانی ۱۰ دقیقه قوسی رستری شدند.

_{ما داده‌های حذف CO2} از SSP-RCP را از پایگاه داده سناریوهای AR6 برای AIM/CGE 2.0، MESSAGE-GLOBIOM 1.0 و IMAGE 3.0.1 با داده‌های کاربری اراضی SSP-RCP از AIM-SSP/RCP Ver2018، نسخه مربوطه GLOBIOM و IMAGE 3.0.1، ترکیب کردیم تا میزان زمین به ازای هر حذف در طول قرن بیست و یکم را تخمین بزنیم. GCAM و REMIND-MAgPIE برای این بخش از تحلیل در نظر گرفته نشدند زیرا این دو مدل داده‌های حذف CO2 مورد نیاز AR6 را گزارش نمی‌کنند _یا تا حدی فاقد ترکیبات SSP-RCP هستند. برای ارتباط بین داده‌های حذف CO2 _و داده‌های کاربری اراضی در جنگل‌کاری و زمین‌های کشاورزی بیوانرژی برای BECCS، مجبور شدیم به مجموعه داده‌های موجود از نسخه‌های مختلف مدل AIM تکیه کنیم. اگرچه این تطابق کاملی بین مجموعه داده‌ها نیست، ما معتقدیم که تطابق حذف CO2 _و تقاضای زمین برای دو گزینه CDR در نظر گرفته شده بر اساس سناریوهای SSP-RCP از نسخه‌های مشابه چارچوب مدل یکسان، برای هدف این تحلیل از دقت معقولی برخوردار است. همین امر در مورد GCAM در مورد سهم تخمینی زمین‌های زراعی انرژی زیستی برای BECCS نیز صدق می‌کند.

تحلیل زیربنایی شکل ۱

برای تخمین میزان تخصیص زمین برای جنگل‌کاری و زمین‌های کشاورزی زیست‌انرژی (برای BECCS) در پناهگاه‌های اقلیمی باقی‌مانده، داده‌های تخصیص زمین CDR مکانی را با داده‌های پناهگاه‌های اقلیمی مکانی همپوشانی کردیم. ما این کار را برای سه چارچوب مدل AIM، GLOBIOM و IMAGE برای RCP1.9، RCP2.6 و RCP4.5 در سراسر SSP1-3 انجام دادیم، در حالی که داده‌های پناهگاه‌های اقلیمی را با سطوح گرمایش جهانی ترکیبات SSP-RCP برای مراحل زمانی مورد نظر تا سال ۲۱۰۰ مطابقت دادیم. GCAM و REMIND-MAgPIE برای این مؤلفه تحلیل در نظر گرفته نشدند زیرا این دو مدل داده‌های حذف AR6 CO2 مورد نیاز را گزارش نمی‌کنند _یا تا حدی فاقد ترکیبات SSP-RCP هستند. برای هر سناریو و برای هر مرحله زمانی، سهم پناهگاه‌های اقلیمی (باقیمانده برای یک سطح گرمایش معین) اختصاص داده شده برای جنگل‌کاری یا زمین‌های کشاورزی زیست‌انرژی (برای BECCS) را در سطح جهانی، در کشورهای ضمیمه I و در کشورهای غیر ضمیمه I محاسبه کردیم. در اینجا، ما فقط اعضای مستقیم کنوانسیون سازمان ملل متحد در مورد تغییرات اقلیمی (UNFCCC) را در نظر گرفتیم، اما سرزمین‌ها، وابستگی‌ها یا مناطقی که وضعیت حاکمیتی آنها مشخص نشده است (به یادداشت بالا مراجعه کنید) را در نظر نگرفتیم.

سطوح گرمایش جهانی در هر سناریو بر اساس تخمین‌های میانه برای میانگین دمای هوای سطحی جهانی (GSAT) بر اساس مدل سیستم زمین با پیچیدگی کاهش‌یافته MAGICC نسخه ۷٫۵٫۳ است. برای تخمین سهم پناهگاه‌های اقلیمی باقی‌مانده از دست رفته، هنگام حذف CO2 _از جنگل‌ها و BECCS مبتنی بر محصولات کشاورزی، ابتدا حذف CO2 سالانه را بین گام‌های زمانی موجود برای سال‌های ۲۰۲۰ تا ۲۱۰۰ به صورت خطی درون‌یابی کردیم _و کل حذف CO2 تجمعی را بین سال ۲۰۲۰ و هر گام زمانی بعدی تخمین زدیم _. در مرحله بعد، از بهترین تخمین AR6 برای پاسخ گذرای اقلیمی به انتشار تجمعی CO2 (TCRE) برای تخمین گرمایش اجتناب‌شده ناشی از CDR در هر گام زمانی استفاده کردیم ₍ مشابه رویکرد موجود در مرجع ^۱۰۰ ). در نهایت، تخمین‌های گرمایش اجتناب‌شده در هر گام زمانی را به منحنی‌های گرمایش سناریوی اصلی اضافه کردیم تا تلفات پناهگاه‌های اقلیمی مرتبط با گرمایش خلاف واقع را تخمین بزنیم. از آنجایی که توانایی پناهگاه‌های اقلیمی برای بازیابی از تلفات مرتبط با گرمایش پس از اوج گرمایش در زمینه جهش موقت دما نامشخص است، نتایج (در شکل ۱ ) طیف نتایج را برای دو فرض بازیابی شدید، یعنی عدم بازیابی پناهگاه اقلیمی تا بازیابی کامل پناهگاه اقلیمی، در بر می‌گیرد. برای نشان دادن اثر بالقوه «خالص» تنوع زیستی (شکل ۱c )، سهم پناهگاه‌های اقلیمی باقی‌مانده اختصاص داده شده برای استقرار CDR (شکل ۱a ) را از تلفات گرمایش اجتناب‌شده پناهگاه‌های اقلیمی باقی‌مانده (شکل تکمیلی ۳a ) کم می‌کنیم. علاوه بر تخمین‌های میانه، ما همچنین تلفات پناهگاه اقلیمی مرتبط با گرمایش را برای محدوده صدک ۸۳٫۳ از GSAT و TCRE نشان می‌دهیم که مربوط به حد بالای محدوده احتمالی است ( اطلاعات تکمیلی ). ما اثر «خالص» تنوع زیستی را در نقل قول‌ها نشان می‌دهیم زیرا این تخمین بر اساس فرض محافظه‌کارانه و توضیحی است که تخصیص زمین مرتبط با CDR منجر به از دست رفتن پناهگاه اقلیمی می‌شود. با این حال، همانطور که در تحلیل اصلی شرح داده و مورد بحث قرار گرفت، استقرار CDR ممکن است تا حدی برای تنوع زیستی مفید باشد.

تحلیل زیربنایی شکل ۲

برای تخمین وسعت و موقعیت مناطق جنگل‌کاری و زمین‌های کشاورزی بیوانرژی (برای BECCS) برای سطح حذف CO2 هدفمند ₍ ۳ گیگا تن CO2 _در هر گزینه)، ما سال اول (سال هدف) را در سری زمانی سناریو (۲۰۲۰-۲۱۰۰) تعیین کردیم، که در آن سطح حذف CO2 هدفمند _حاصل می‌شود، بر اساس داده‌های حذف CO2 _در پایگاه داده سناریوهای AR6. سپس به صورت خطی بین سال‌های موجود در داده‌های کاربری زمین با صراحت مکانی برای جنگل‌کاری و زمین‌های کشاورزی بیوانرژی (برای BECCS) درون‌یابی کردیم تا تخصیص زمین CDR در سال هدف را تعیین کنیم. سناریوی مورد تمرکز برای این تحلیل SSP2-26 است. روایت «میانه راه» برای فرضیات اجتماعی-اقتصادی (SSP2) به عنوان پیشرفت الگوهای تاریخی انتخاب شد. RCP2.6 انتخاب شد زیرا این بلندپروازانه‌ترین سناریویی است که تمام متغیرهای مورد نیاز برای آن در سه چارچوب مدل AIM، GLOBIOM و IMAGE در دسترس هستند. GCAM و REMIND-MAgPIE برای این مؤلفه تحلیل در نظر گرفته نشدند زیرا این دو مدل داده‌های حذف CO2 مورد نیاز AR6 را گزارش نمی‌کنند یا تا حدی فاقد ترکیبات SSP-RCP هستند. سطح حذف CO2 هدف _۳ گیگات CO2 _در هر گزینه CDR انتخاب شد زیرا این بالاترین سطح حذف CO2 است _که توسط هر دو روش جنگل‌کاری و BECCS در هر سه چارچوب مدل در SSP2-26 به دست می‌آید و امکان مقایسه مداوم بین گزینه‌ها و مدل‌های CDR را فراهم می‌کند.

در مرحله بعد، ما تخصیص زمین تخمینی CDR برای سطح حذف CO2 هدفمند برای جنگل‌کاری و BECCS را با مناطق پناهگاه اقلیمی مقاوم در برابر ۱٫۸ درجه سانتیگراد گرمایش جهانی همپوشانی مکانی _کردیم و سهم کل پناهگاه اقلیمی باقی مانده اختصاص داده شده برای استقرار جنگل‌کاری و BECCS را محاسبه کردیم. در نهایت، ما همپوشانی‌های صریح مکانی را با مرزهای اداری جهان تلاقی دادیم تا تخصیص زمین CDR را در پناهگاه اقلیمی باقی مانده در سطح کشور مقایسه کنیم. مناطق پناهگاه اقلیمی مقاوم در برابر ۱٫۸ درجه سانتیگراد گرمایش جهانی برای این تجزیه و تحلیل انتخاب شدند زیرا این تقریباً با میانگین اوج گرمایش در SSP2-26 در پنج چارچوب مدل در نظر گرفته شده مطابقت دارد، به این معنی که این مناطق پناهگاه اقلیمی برای کل دوره‌ای که سناریوها در ابتدا محاسبه شده بودند، مقاوم در برابر گرمایش هستند. برای آزمایش استحکام نتایج، ما تخصیص زمین CDR را در پناهگاه‌های اقلیمی باقی‌مانده برای سناریوهای SSP1-26 و SSP2-26 برای سال سناریویی که در آن حذف ترکیبی CO2 _{از هر دو گزینه CDR برای اولین بار برابر با حذف CO2} سالانه هدف (۶ یا ۱۰ گیگاتن CO2 ₎ است ، صرف نظر از سهم نسبی دو گزینه CDR ( اطلاعات تکمیلی ) مقایسه کردیم.

تحلیل زیربنایی شکل ۳

برای ارزیابی توافق مدل، مناطقی (۱) در پناهگاه‌های اقلیمی مقاوم در برابر ۱٫۸ درجه سانتیگراد گرمایش جهانی را که می‌توانند به طور بالقوه از استقرار CDR بهره‌مند شوند، یا (۲) در پناهگاه‌های اقلیمی مقاوم در برابر ۱٫۸ درجه سانتیگراد گرمایش جهانی که احتمالاً از استقرار CDR آسیب می‌بینند، شناسایی کردیم، که در آن حداقل دو مورد از پنج چارچوب مدل در نظر گرفته شده، جنگل‌کاری یا BECCS را مستقر می‌کنند. ما این کار را برای سناریوی تمرکز SSP2-26 در سال ۲۱۰۰ انجام دادیم و حداقل آستانه استقرار CDR را ۱۰٪ از مساحت سطح در هر سلول شبکه‌ای تعیین کردیم تا به عنوان توافق قابل توجه در نظر گرفته شود. تمایز بین پناهگاه‌های اقلیمی که می‌توانند به طور بالقوه از جنگل‌کاری یا BECCS سود ببرند یا احتمالاً آسیب ببینند، بر اساس مراجع ^{۸ ، ۳۷ ، ۳۸} است ، همانطور که در بالا توضیح داده شد. برای آزمایش استحکام نتایج، توافق مدل را نیز بر اساس SSP1-26 ارزیابی کردیم و حداقل آستانه‌ها را برای تخصیص سطح سلول شبکه‌ای و تعداد مدل‌های موافق، همانطور که در اطلاعات تکمیلی توضیح داده شده است، تغییر دادیم .

تحلیل زیربنایی شکل ۴

برای تخمین تأثیر اجرای حفاظت از تنوع زیستی بر تخصیص زمین برای استقرار CDR، از معیارهای زیر برای حذف مناطقی برای استقرار CDR که در حال حاضر نقاط حساس تنوع زیستی (A)، پناهگاه‌های اقلیمی مقاوم در برابر ۱٫۸ درجه سانتیگراد گرمایش جهانی (B) یا نقاط حساس تنوع زیستی که همچنین پناهگاه‌های اقلیمی مقاوم در برابر ۱٫۸ درجه سانتیگراد گرمایش جهانی (AB) هستند، استفاده کردیم. در مرحله بعد، محاسبه کردیم که با اعمال معیارهای مختلف حذف، چه مقدار زمین کمتر برای استقرار CDR در دسترس خواهد بود. ما این کار را بر اساس سناریوی تمرکز SSP2-26 برای جنگلداری، BECCS یا هر دو در پنج چارچوب مدل در نظر گرفته شده انجام دادیم و بر سال‌های ۲۰۳۰، ۲۰۵۰ و ۲۱۰۰ تمرکز کردیم. نتایج بیشتر برای SSP1-26 و برای کاهش زمین CDR در صورت امکان تخصیص زمین در مناطقی که به طور بالقوه می‌توانند از استقرار CDR بهره‌مند شوند، در اطلاعات تکمیلی نشان داده شده است .

خلاصه گزارش

اطلاعات بیشتر در مورد طراحی تحقیق در خلاصه گزارش نمونه کارهای طبیعت که به این مقاله لینک شده است، موجود است .