기후변화 시나리오

기후변화 시나리오(climate change scenario)는 "주요 동인의 집합"을 기반으로 한 가상의 미래이다.IPCC, 2022: Annex I: Glossary [van Diemen, R., J.B.R. Matthews, V. Möller, J.S. Fuglestvedt, V. Masson-Delmotte, C.  Méndez, A. Reisinger, S. Semenov (eds)]. In IPCC, 2022: Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [P.R. Shukla, J. Skea, R. Slade, A. Al Khourdajie, R. van Diemen, D. McCollum, M. Pathak, S. Some, P. Vyas, R. Fradera, M. Belkacemi, A. Hasija, G. Lisboa, S. Luz, J. Malley, (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA. doi: 10.1017/9781009157926.020 시나리오는 기후변화 완화와 기후변화 적응의 장기적인 효과를 탐구한다.Riahi,  K.,  R. Schaeffer,  J. Arango,  K. Calvin,  C. Guivarch,  T. Hasegawa,  K. Jiang,  E. Kriegler,  R. Matthews, G.P. Peters, A. Rao, S. Robertson, A.M. Sebbit, J. Steinberger, M. Tavoni, D.P. van Vuuren, 2022: Chapter 3: Mitigation pathways compatible with long-term goals. In IPCC, 2022: Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [P.R. Shukla, J. Skea, R. Slade, A. Al Khourdajie, R. van Diemen, D. McCollum, M. Pathak, S. Some, P. Vyas, R. Fradera, M. Belkacemi, A. Hasija, G. Lisboa, S. Luz, J. Malley, (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA. doi: 10.1017/9781009157926.005
시나리오는 미래가 어떻게 전개될지 이해하는 데 도움이 된다. 시나리오는 어떤 결정이 기후변화 완화와 기후변화 적응에 가장 의미 있는 영향을 미칠지 보여줄 수 있다.

기후변화 시나리오와 밀접하게 관련된 것은 더 구체적이고 행동 지향적인 경로이다. 그러나 문헌에서는 시나리오와 경로라는 용어가 종종 혼용된다.IPCC, 2023: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, H. Lee and J. Romero (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, pp. 1-34, doi: 10.59327/IPCC/AR6-9789291691647.001

많은 변수가 기후변화 시나리오에 영향을 미친다. 세 가지 중요한 변수는 인구 수(및 인구 증가), 경제 활동, 새로운 기술이다. 경제 모형 및 에너지 모델 (예: World3 및 POLES)은 이러한 변수의 효과를 정량화한다.

기후변화 시나리오는 국가, 지역 또는 전 세계적 규모로 존재한다. 각국은 결정을 더 잘 이해하기 위해 시나리오 연구를 사용한다. 이는 적응 계획 또는 국가별 결정 기여를 개발할 때 유용하다. 파리 협정과 같은 기후변화 완화를 위한 국제 목표는 이러한 시나리오 연구를 기반으로 한다. 예를 들어, IPCC의 지구 온난화 1.5°C 특별 보고서는 2018년 유엔 기후변화 회의에 "핵심적인 과학적 입력"이었다. 이 보고서에서는 지구 온난화 완화를 위한 시나리오를 설명하는 다양한 경로가 고려된다. 경로는 예를 들어 에너지 공급 및 이산화 탄소 제거 포트폴리오를 포함한다.

 용어 
섬네일|500px|2015년 데이터를 기반으로 한 4가지 기후변화 시나리오. 왼쪽: (1) 정책 없음, (2) 현재 정책, (3) 2030년 이후 국가 탈탄소화율을 일정하게 유지하며 정부 발표 달성, (4) 2030년 이후 탈탄소화율을 높여 정부 발표 달성 시나리오에 따른 배출 경로. 오른쪽: 4가지 시나리오 각각에서 온실 가스 배출량에 따른 지구 온도.
IPCC 제6차 평가 보고서는 시나리오를 다음과 같이 정의한다: "주요 동인과 관계에 대한 일련의 가정에 기반하여 미래가 어떻게 발전할 수 있는지에 대한 그럴듯한 설명."IPCC, 2022: Annex I: Glossary [van Diemen, R., J.B.R. Matthews, V. Möller, J.S. Fuglestvedt, V. Masson-Delmotte, C.  Méndez, A. Reisinger, S. Semenov (eds)]. In IPCC, 2022: Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [P.R. Shukla, J. Skea, R. Slade, A. Al Khourdajie, R. van Diemen, D. McCollum, M. Pathak, S. Some, P. Vyas, R. Fradera, M. Belkacemi, A. Hasija, G. Lisboa, S. Luz, J. Malley, (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA. doi: 10.1017/9781009157926.020 일련의 시나리오는 가능한 미래의 범위를 보여준다.

시나리오는 예측이 아니다. 시나리오는 의사 결정자가 특정 결정의 효과가 무엇인지 이해하는 데 도움이 된다.

경로의 개념은 밀접하게 관련되어 있다. 경로의 공식적인 정의는 다음과 같다: "미래 상태를 향한 자연 및 인간 시스템의 시간적 진화. [...] 경로 접근 방식은 [...] 다양한 규모에 걸쳐 다양한 역학, 목표 및 행위자를 포함한다."

즉, 경로는 시나리오를 현실로 만들기 위해 취해야 할 행동을 나열한 로드맵이다. 의사 결정자는 경로를 사용하여 예를 들어 화석연료의 단계적 폐지 시기 또는 화석 연료 보조금 감소와 관련하여 계획을 세울 수 있다.

경로는 시나리오에 비해 더 구체적이고 행동 지향적이다. 목표하는 기후 목표를 달성하기 위한 로드맵을 제공한다. 미래에 동일한 시나리오 종점을 달성하기 위한 여러 경로가 있을 수 있다.

문헌에서는 시나리오와 경로라는 용어가 종종 혼용된다.IPCC, 2023: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, H. Lee and J. Romero (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, pp. 1-34, doi: 10.59327/IPCC/AR6-9789291691647.001 IPCC의 물리 과학적 기반에 대한 출판물은 시나리오를 더 많이 사용하는 경향이 있는 반면, 완화에 대한 출판물은 모델링된 배출 및 완화 경로를 용어로 사용하는 경향이 있다.

 유형 
다음과 같은 유형의 시나리오가 있다:
 기준 시나리오(baseline scenarios)
 농도 시나리오(concentrations scenarios)
 배출 시나리오(emissions scenarios)
 완화 시나리오(mitigation scenarios)
 참조 시나리오(reference scenarios)
 사회경제 시나리오(socio economic scenarios)
기준 시나리오는 대안 시나리오, 예를 들어 완화 시나리오와 비교하기 위한 참조로 사용된다. 온실 기체 배출의 광범위한 정량적 예측이 도출되었다., in IPCC AR4 WG3 (2007) "SRES" 시나리오는 "기준" 배출 시나리오(즉, 배출을 제한하려는 미래 노력이 이루어지지 않는다고 가정)이며,, in IPCC TAR WG3 (2001). 과학 문헌에서 자주 사용되었다(자세한 내용은 배출 시나리오에 관한 특별 보고서 참조).

 목적 
기후변화 시나리오는 가능한 미래의 이야기로 생각할 수 있다. 이는 거버넌스, 사회 구조 및 제도와 같이 정량화하기 어려운 요소를 설명할 수 있게 해준다. 시나리오에는 지속 가능한 발전의 변형부터 사회, 경제, 환경 시스템의 붕괴에 이르기까지 상당한 다양성이 있다.

 미래 온실가스 배출에 영향을 미치는 요인 

다음 매개변수는 시나리오의 모습을 결정하는 데 영향을 미친다: 미래 인구 수준, 경제 활동, 거버넌스 구조, 사회적 가치 및 기술 변화 패턴. 경제 활동과 온실 가스 배출량 간의 관계에서는 강력한 패턴이 발견되지 않았다. 경제 성장은 온실 가스 배출량 증가 또는 감소와 양립할 수 있는 것으로 나타났다. 후자의 경우, 배출량 증가는 에너지 효율 증가, 비-화석연료 에너지원으로의 전환 및 탈산업 3차 산업 경제로의 전환에 의해 중재된다.

배출량 예측에 영향을 미치는 요인은 다음과 같다.
인구 예측: 다른 모든 요인이 동일하다면, 낮은 인구 예측은 낮은 배출량 예측으로 이어진다.
경제발전: 경제 활동은 에너지 수요와 온실 가스 배출의 주요 동인이다.
에너지 사용: 에너지 시스템의 미래 변화는 미래 온실 가스 배출의 근본적인 결정 요인이다.
에너지 강도: 이는 GDP 단위당 총 1차 에너지 공급(TPES)이다. 모든 기준 시나리오 평가에서 에너지 강도는 21세기 동안 크게 개선될 것으로 예측되었다. 예측된 에너지 강도의 불확실성 범위는 컸다.
탄소 강도: 이는 TPES 단위당  배출량이다. Fisher 등(2007)은 다른 시나리오와 비교하여 탄소 강도가 기후 정책이 가정되지 않은 시나리오에서 더 일정하다고 밝혔다. 예측된 탄소 강도의 불확실성 범위는 컸다. 범위의 상단에서는 일부 시나리오가 기후 정책 없이  배출이 없는 에너지 기술이 경쟁력을 가질 것이라는 예측을 포함했다. 이러한 예측은 화석 연료 가격 상승과 탄소 없는 기술의 빠른 기술 발전이라는 가정에 기반을 두었다. 탄소 강도 개선이 낮은 시나리오는 대규모 화석 연료 기반, 석탄 소비에 대한 저항 감소 또는 화석 연료 없는 기술의 낮은 기술 개발 속도를 가진 시나리오와 일치했다.
토지 이용 변화: 토지 이용 변화는 기후변화에서 중요한 역할을 하며, 배출량, 탄소 격리 및 알베도에 영향을 미친다. 토지 이용 변화의 주요 동인 중 하나는 식량 수요이다. 인구 및 경제 성장은 식량 수요의 가장 중요한 동인이다.
시나리오를 생성할 때 중요한 고려 사항은 개발도상국에서 사회 및 경제 발전이 어떻게 진행될 것인가 하는 점이다. 예를 들어, 개발도상국이 현재의 산업 국가와 유사한 개발 경로를 따른다면, 배출량이 매우 크게 증가할 수 있다. 배출량은 경제 성장률에만 의존하지 않는다. 다른 요인으로는 생산 시스템의 구조적 변화, 에너지와 같은 부문의 기술 패턴, 인간 정착지 및 도시 구조의 지리적 분포(예: 교통 요구 사항에 영향), 소비 패턴(예: 주거 패턴, 여가 활동 등), 그리고 보호무역의 정도와 지역 무역 블록의 형성이 기술 가용성에 영향을 미칠 수 있다.

대부분의 연구에서 다음 관계가 발견되었다(그러나 인과 관계의 증거는 아니다):
온실 가스 증가: 이는 세계화와 함께 성장하는 탈산업 경제 시나리오와 관련이 있으며, 대부분 정부 개입이 적고 일반적으로 높은 경쟁 수준을 보인다. 국가 내 소득 불균형은 감소했지만, 사회적 형평성 또는 국제적 소득 불균형에는 명확한 패턴이 없었다.
온실 가스 감소: 이러한 시나리오 중 일부에서는 GDP가 증가했다. 다른 시나리오에서는 생태적으로 지속 가능한 수준으로 경제 활동이 제한되었다. 배출량이 감소하는 시나리오에서는 경제에 대한 정부 개입 수준이 높았다. 대부분의 시나리오는 국가 내외에서 사회적 형평성과 소득 불균형이 증가하는 것을 보여주었다.
온실 가스 배출량 예측 추세는 다양한 형식으로 표시된다.
 필요한 배출량 감축
 서약
 최근 및 현재 남은 탄소 예산

 완화 시나리오 
섬네일|upright=1.35|전 세계 온실 기체 배출 시나리오. 모든 국가가 현재의 파리 협정 공약을 달성한다면, 2100년까지 평균 기온 상승은 "2°C보다 훨씬 낮은" 수준으로 유지하려는 파리 협정의 목표를 훨씬 초과할 것이다.
기후변화 완화 시나리오는 화석 연료 이외의 에너지원으로의 포괄적인 전환과 같은 의도적인 조치를 통해 지구 온난화를 줄이는 가능한 미래를 의미한다. 이는 기후변화의 부정적인 결과를 제한하는 수준으로 대기 중 온실 가스 농도를 안정화하기 위해 배출량을 최소화하는 조치이다. 이러한 시나리오를 사용하여 다양한 수준의 전 세계적 열망 틀 내에서 경제에 미치는 다양한 탄소 가격의 영향을 검토할 수 있다.Commonwealth of Australia, "Climate Change Mitigation Scenarios:  Modeling report provided to the Climate Change Authority in support of its Caps and Targets Review," 2013. Retrieved 13 December 2018 from https://www.environment.gov.au/system/files/resources/a28424ae-cce9-48c9-aad2-56b3db0920a5/files/climate-change-mitigation-scenarios.pdf

파리 협정은 기후변화의 영향을 줄이기 위해 지구 온도 상승을 산업화 이전 수준보다 2°C 미만, 가급적 1.5°C 미만으로 유지하는 것을 목표로 한다. 일반적인 완화 시나리오는 이산화 탄소()의 목표 대기 농도와 같은 장기 목표를 선택하고, 그 목표에 맞춰 조치를 조정함으로써 구성된다. 예를 들어, 전 세계 및 국가별 온실 기체 순배출량에 상한선을 설정하는 방식이다.

 농도 시나리오 
섬네일|350px|이 그림은 순 마이너스 배출에 의존하지 않고 지구 온도 상승을 1.5, 1.7 또는 2.0°C로 제한하기 위해 2024년 이후 전 세계  배출량이 감소해야 하는 비율을 나타낸다.

지구를 냉각시키거나 따뜻하게 하는 기후변화에 대한 기여는 종종 복사강제력 또는 행성의 에너지 수지에 도입하는 불균형으로 설명된다. 현재와 미래에 인위적인 이산화 탄소는 이 강제력의 주요 구성 요소로 여겨지며, 다른 구성 요소의 기여는 종종 "백만분율 CO2e" (ppm CO2e) 또는 동일한 규모의 복사 강제력을 생성할 이산화 탄소 농도의 증감량으로 정량화된다.

 450 ppm 

IEA의 2008년 에너지 기술 전망 간행물에 나오는 BLUE 시나리오는 장기적으로 450ppm 농도에 도달하는 경로를 설명한다. 조지프 롬은 14가지 쐐기를 적용하여 이 목표를 달성하는 방법을 스케치했다.Is 450 ppm (or less) politically possible? Part 2: The Solution

위에서 언급된 2008년 세계 에너지 전망은 또한 "450 정책 시나리오"를 설명한다. 이 시나리오에서는 2030년까지 추가 에너지 투자가 기준 시나리오보다 미국 달러$9.3조 달러에 달한다. 이 시나리오는 또한 2020년 이후 OECD 및 유럽 연합 국가에서 처음 운영되는 전 세계 탄소 배출권 거래제에 중국 및 인도와 같은 주요 경제국들이 참여하는 것을 특징으로 한다. 또한 덜 보수적인 450ppm 시나리오는 광범위한 음의 배출, 즉 대기에서 를 제거하는 것을 요구한다. 국제 에너지 기구(IEA)와 OECD에 따르면, "더 낮은 농도 목표(450ppm) 달성은 BECCS 사용에 크게 의존한다."

 550 ppm 

이것은 스턴 보고서에서 (상한선으로) 주장된 목표이다. 산업화 이전 시대에 비해  수준이 약 두 배가 되는 것은 기후 민감도의 통상적인 추정치에 따르면 약 3도 정도의 온도 상승을 의미한다. 파칼라와 소콜로프는 15개의 "쐐기"를 나열했는데, 이 중 7개만 조합해도  수준을 550ppm 미만으로 유지하기에 충분할 것이다.

국제 에너지 기구의 2008년 세계 에너지 전망 보고서는 세계 에너지 미래에 대한 "2008년 중반까지 이미 채택된 정부 정책 외에 새로운 정책이 없다고 가정하는" "기준 시나리오"와, 그 다음 "탄소 배출권 거래제도", 부문별 협정 및 국가적 조치의 혼합인 추가 정책이 채택되는 "550 정책 시나리오"를 설명한다. 기준 시나리오에서는 2006년에서 2030년 사이에 세계가 에너지 공급 인프라에 26.3조 달러를 투자한다. 550 정책 시나리오에서는 이 기간 동안 추가로 4.1조 달러가 투자되며, 대부분 효율성 증가에 사용되어 7조 달러 이상의 연료비 절감 효과를 가져온다.http://www.iea.org/weo/docs/weo2008/fact_sheets_08.pdf  세계 에너지 전망 2008년 팩트시트

 일반적으로 사용되는 경로 설명 
기후변화 시나리오와 밀접하게 관련된 것은 더 구체적이고 행동 지향적인 경로이다.

IPCC 평가 보고서는 다음 유형의 경로에 대해 언급한다:
 1.5°C 경로
 적응 경로
 기후 복원력 경로
 개발 경로
 배출 경로
 완화 경로
 초과 금지 경로
 초과 경로
 대표 농도 경로 (RCPs)
 공유 사회경제 경로 (SSPs)
 변혁 경로

 대표 농도 경로 
upright=1.4|섬네일|RCP (대표 농도 경로) 기후변화 시나리오에 대한 2000-2019년 평균 대비 전 지구 평균 지표 부근 기온 및 열팽창 해수면 상승 이상

 공유 사회경제 경로 

 국가 기후 (변화) 예측 
광범위한 그럴듯한 기후 결과를 탐색하고 예측에 대한 신뢰도를 높이기 위해 국가 기후변화 예측은 종종 여러 대기 대순환 모형(GCM)에서 생성된다. 이러한 기후 앙상블은 교란 물리 앙상블(PPE), 다중 모델 앙상블(MME) 또는 초기 조건 앙상블(ICE)의 형태를 취할 수 있다. 기본 GCM의 공간 해상도는 일반적으로 상당히 거칠기 때문에, 예측은 지역 기후 모델(RCM)을 사용하여 동적으로 다운스케일링되거나 통계적으로 다운스케일링되는 경우가 많다. 일부 예측에는 국가 경계보다 큰 지역의 데이터가 포함되는데, 예를 들어 집수 구역의 초국경 하천을 더 완전히 평가하기 위함이다.

다양한 국가들은 이해관계자들과의 피드백 및 상호 작용을 통해 국가 기후 예측을 생산했다. 이러한 참여 노력은 지역 난방일수와 같은 부문별 기후 지표 제공을 포함하여 이해관계자의 요구에 맞춰 기후 정보를 맞춤화하는 데 도움이 되었다.

30개 이상의 국가가 기후변화에 관한 유엔 기본 협약에 가장 최근 제출한 자료에서 국가 기후 예측/시나리오를 보고했다. 많은 유럽 정부 또한 기후변화에 대한 국가 정보 포털에 자금을 지원했다.

 오스트레일리아: CCIAClimate Change in Australia
 캘리포니아주: Cal-AdaptCalifornia climate change scenarios and climate impact research 
 네덜란드: KNMI'14KNMI'14 Pictures of the future - Climate scenarios
 스위스: CH2011 / CH2018CH2018 - New Climate Scenarios for Switzerland
 영국: UKCP09 / UKCP18UKCP18 Project announcementUKCP18 Demonstration Projects (Met Office)

자체 기후변화 예측을 개발할 자원이 부족한 국가를 위해 UNDP 또는 FAO와 같은 조직은 예측 및 국가 적응 프로그램(NAPA) 개발을 지원했다.UNDP - Supporting Integrated Climate Change StrategiesUNFCCC - National Adaptation Programmes of Action - Introduction

심각한 불확실성 하에서의 의사결정과 같은 의사결정 과정은 여러 기후 시나리오를 사용하여 다양한 잠재적 미래에서 취약성과 행동 기능을 평가할 수 있다.

 같이 보기 

 탄소 예산
 기후 민감도
 기후 안정화 쐐기
 CMIP
 코페르니쿠스 프로그램
 탈탄소화 경로

 각주 

 외부 링크 
 UNDP Climate Change Country Profiles - Introduction;UNDP Climate Change Country Profiles (61 countries)

분류:기후 변화의 영향
분류:데이터 분석 소프트웨어
분류:기후 변화 정책
분류:기후 변화 완화
분류:기후 모델링