Biophysical, political and economic challenges to achieving Paris climate targets

Abstract

L’Acord de París, el primer marc veritablement global per combatre el canvi climàtic, es va signar el 2016. Tot i que va ser acollit amb satisfacció com un èxit important en establir un clar objectiu de limitar l’augment de les temperatures mundials a 2 ° C, els primers signes suggereixen que ho acomplirà serà ineficaç per assolir aquest objectiu. En aquesta tesi exploro els aspectes que fan del canvi climàtic un repte únic entre altres qüestions mediambientals, i que ofereixen barreres inherents a l’assoliment d’una política climàtica eficaç. Separo el problema en tres aspectes diferents: desafiaments biofísics, polítics i econòmics. Cadascun d’ells s’explora a través d’un cas detallat i el seu impacte en el compliment de l’objectiu de 2 ° C de l’Acord de París.

El desafiament biofísic del canvi climàtic centrat en la reducció del consum de combustibles fòssils és mantenir el flux d’energia per al manteniment dels estils de vida. Investigo el factor biofísic del subministrament d’energia a través del concepte de retorn de la inversió energètica (EROI), una mesura de la utilitat que té una font d’energia per a la societat transformant l’energia bruta en energia neta. No obstant això, les anàlisis típiques d’aquestes transicions passen per alt el repte que les energies renovables solen tenir valors EROI inferiors als combustibles fòssils que substitueixen, i els valors EROI dels combustibles fòssils estan disminuint. Mitjançant la correcció de l’energia bruta a l’energia neta, mostro com les renovables haurien de créixer dues a tres vegades més ràpid del que es creu que es requerit actualment per mantenir les necessitats energètiques de la societat.

El desafiament polític del canvi climàtic és que es tracta d’un cas clàssic del problema dels ‘free-rider’, ja que els països tenen un incentiu per no reduir les emissions ells mateixos a costa del seu creixement i desenvolupament econòmic. A més, els impactes esperats del canvi climàtic i la responsabilitat històrica de les emissions són molt asimètrics entre els països. Aquí investigo un factor polític que explicava per què l’Acord de París no era capaç de produir una ambició prou forta en els compromisos de les parts per complir el seu objectiu general. Concretament, miro com la manca de coherència i transparència en el procés per als països que presenten compromisos ha produït objectius d’ambició molt diferent, classificant les promeses dels països i realitzant una normalització en comparació amb un any base consistent, que permet una comparabilitat directa.

El desafiament econòmic del canvi climàtic es veu considerant les emissions de gasos d’efecte hivernacle com una externalitat negativa, que és un cost social no comptabilitzat que es deriva de l’activitat econòmica. Tot i que un preu és la forma més òbvia de corregir aquesta externalitat, l’Acord de París no va poder establir un preu global del carboni. Aquí investigo com és probable que això condueixi a la fugida de carboni. Si la política climàtica no es coordina per ser uniforme entre països, aquells que tinguin una política climàtica més feble seran més competitius que altres en relació amb l’activitat econòmica intensiva en carboni i les exportacions de mercaderies associades. Això comportarà un canvi en els fluxos comercials i una reubicació de la indústria dels països amb polítiques més fortes als països amb polítiques més febles. La meva anàlisi suggereix que la taxa de fuites a l’Acord de París podria oscil·lar entre l’1 i el 9% i aproximadament el doble si els EUA es retiressin de l’Acord.

El Acuerdo de París, el primer marco verdaderamente global para combatir el cambio climático, se firmó en 2016. Aunque fue bienvenido como un logro histórico al establecer un objetivo claro de limitar el aumento de las temperaturas globales a 2 ° C, los primeros indicios sugieren que seráneficaz para lograr este objetivo. En esta tesis exploro los aspectos que hacen del cambio climático un desafío único entre otros temas ambientales, que brindan barreras inherentes para lograr una política climática efectiva. Separo el problema en tres aspectos distintos: desafíos biofísicos, políticos y económicos. Cada uno de estos explorado a través de un caso detallado y su impacto en el cumplimiento del objetivo de 2 ° C del Acuerdo de París.

El desafío biofísico del cambio climático es reducir el consumo de combustibles fósiles mientras se mantiene el flujo de energía para el mantenimiento de los estilos de vida. Investigo el factor biofísico del suministro de energía a través del concepto de Retorno de la inversión en energía (EROI), una medida de cuán útil es una fuente de energía para la sociedad al transformar la energía bruta en energía neta. Los análisis típicos de las transiciones energéticas bajas en carbono pasan por alto el desafío de que las energías renovables generalmente tienen valores EROI más bajos que los combustibles fósiles que reemplazan, y que los valores EROI de los combustibles fósiles están disminuyendo. Al corregir de la energía bruta a la neta, muestro cómo las energías renovables tendrían que crecer dos o tres veces más rápido de lo que se cree actualmente para satisfacer las necesidades energéticas de la sociedad.

El desafío político del cambio climático es que se trata de un caso clásico del problema del “beneficiario gratuito”, ya que los países tienen un incentivo para no reducir las emisiones ellos mismos a expensas de su crecimiento y desarrollo económicos. Además, los impactos esperados del cambio climático y la responsabilidad histórica por las emisiones son muy asimétricos entre países. Aquí investigo un factor político detrás de por qué el Acuerdo de París no pudo producir una ambición lo suficientemente fuerte en los compromisos de las partes para alcanzar su objetivo general. Específicamente, observo cómo la falta de coherencia y transparencia en el proceso de los países que presentan promesas ha producido objetivos de ambiciones muy diferentes, al clasificar las presentaciones de los países y realizar una normalización con respecto a un año base coherente, lo que permite la comparabilidad directa.

El desafío económico del cambio climático se observa al considerar las emisiones de gases de efecto invernadero como una externalidad negativa, que es un costo social no contabilizado que surge de la actividad económica. Un desafío surge del hecho de que las decisiones económicas se toman cada vez más a nivel mundial, y el Acuerdo de París no pudo establecer un precio global del carbono. Aquí, investigo cómo es probable que esto conduzca a una fuga de carbono. Si la política climática no se coordina para que sea uniforme en todos los países, aquellos con una política climática más débil se volverán más competitivos que otros con respecto a la actividad económica intensiva en carbono y las exportaciones de bienes asociadas. Esto resultará en un cambio en los flujos comerciales y una reubicación de la industria de países con políticas más fuertes a aquellos con políticas más débiles. Mi análisis sugiere que la tasa de filtración en el Acuerdo de París podría oscilar entre el 1% y el 9%, y aproximadamente el doble si Estados Unidos se retirara del Acuerdo.

Climate change has arguably become the most urgent global environment issues of our times. After decades of ineffective climate policy, global greenhouse gas emissions have continued to rise. In response to this challenge, the Paris Agreement, the first truly global framework to combat climate change, was signed in 2016. Although it was welcomed as a landmark achievement in setting a clear goal of limiting the rise in global temperatures to 2°C, early signs suggest that it will be ineffective at achieving this aim. In this thesis I explore the aspects that make climate change a unique challenge among other environmental issues, which provide inherent barriers to achieving effective climate policy. I separate the problem into three distinct aspects: biophysical, political and economic challenges. Each of these is explored through one detailed case and its likely impact on meeting the Paris Agreement’s 2°C goal. The biophysical challenge of climate change focused on is reducing fossil fuel consumption while maintaining the flow of energy for sufficient global economic growth and maintenance of current lifestyles. I investigate the biophysical factor of energy supply through the concept of Energy Return on Investment (EROI). This is a measure of how useful an energy source is to society by transforming gross energy to net energy. To stay within the 2°C carbon budget, a rapid transition from fossil fuels will be necessary. However, typical analyses of such transitions overlook the challenge that renewables generally have lower EROI values than the fossil fuels they replace, and EROI values of fossil fuels are themselves declining. Through correcting from gross to net energy, I show how renewables would have to grow two to three times faster than currently believed to meet to maintain society’s energy needs. The political challenge focused on concerns climate change being a classic case of the “free-rider” problem, as countries have an incentive to not reduce emissions themselves at the expense of their economic growth and development, while hoping others do so. Moreover, the expected impacts of climate change and historical responsibility for emissions are very asymmetric among countries. Here I investigate a political factor behind why the Paris Agreement was unable to produce strong enough ambition in the commitments of parties of sufficient ambition to match its overall goal. Specifically, I look at how a lack of consistency and transparency in the process for countries submitting pledges has produced targets of widely differing ambition that may not have been apparent in the original submissions. This is done by categorising the countries’ submissions and performing a normalisation against a consistent base year, which allows for direct comparability. The economic challenge of climate change is seen through considering greenhouse gas emissions as a negative externality, which is an unaccounted-for social cost arising from economic activity. However, a challenge arises from the fact that economic decisions are increasingly made at the global level, and the Paris Agreement was unable to set a global carbon price. Here, I investigate how this is likely to lead to carbon leakage. If climate policy is not coordinated to be uniform across countries, those with weaker climate policy will become more competitive than others with respect to carbon-intensive economic activity and associated export of goods. This will result in a change in trade flows and a relocation of industry from countries with stronger policies to those with weaker policies. In effect, some of the emission reductions are “lost” through resultant growth in other countries. My analysis suggests that the rate of leakage in the Paris Agreement could range from 1-9% and roughly double if the US were to withdraw from the Agreement.