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Climate risks and
vulnerabilities in the less
than 2oC world–
Olivia Serdeczny, Climate Analytics
NAP Expo, Bonn
July 14
Slide 2
Slide
Overview
I. NDCs and timeline for 1.5oC and 2oC warming
II. Sectoral impacts under 1.5oCand 2oC warming
• Heat extremes
• Extreme precipitation and droughts
• Water availability
• Crop yields
• Sea Level Rise
• Coral Reef Loss
III. Risky known unknowns
IV. Selected sources of information
3
Slide
NDCs and timeline for 1.5oC and 2oC
warming
4
• Under current mitigation policies, we are heading to a
warming of 3.6°C
• If all NDC pledges are met, this puts us on a trajectory of
2.7°C
• Under NDC trajectories, warming is projected to cross
1.5°C by 2030–2045 and 2°C by 2045–2075 (Rogelj et al.
2016, Nature)
Slide
Heat extremes in a 2oC world
5
3–sigma5–sigma
Coumou and Robinson (2013)
Standard deviation (sigma) shows how far a variable tends to deviate from its mean
value.  3-sigma events are extremely rare, 5-sigma events are absent today
%ofmonths%ofmonths
Slide 6
Extreme precipitation
Schleussner et al. (2016)
RX5day: absolute
annual maximum of
consecutive 5-day
precipitation.
Changes are given
relative to 1986–2005
Slide 7
Droughts
Schleussner et al. (2016)
Changes are given
relative to 1986–2005
1.5°C
Slide
Water availability
8
Schleussner et al. (2016)
Changes are given
relative to 1986–2005
Slide
Crop yields
9
1.5°C 2°C
Heat wave(warmspell) duration[month]
Global 1.1[1;1.3] 1.5[1.4;1.8]
Tropical regions up to 2 months at
1.5°C or up to 3 months at 2°C
Reductioninannual water availability[%]
Mediterranean 9[5;16] 17[8;28]
Other dry subtropical regions like
Central America and South Africa
also at risk
Increaseinheavyprecipitationintensity[%]
Global 5[4;6] 7[5;7] Global increase in intensity due to
warming;high latitudes (>45°N)
and monsoon regions affected
most.
SouthAsia 7[4;8] 10[7;14]
Globalsea-levelrise
in2100[cm] 40[30;55] 50[35;65] 1.5°C end-of-century rate about
30%lower than for 2°C reducing
long-term SLR commitment.2081-2100rate[mm/yr] 4[3;5.5] 5.5[4;8]
Fractionofglobal coral reefsat riskofannual bleaching[Constant case, %]
2050 90[50;99] 98[86;100] Only limiting warming to 1.5°C may
leave window open for some
ecosystem adaptation.2100 70[14;98] 99[85;100]
Changesinlocal cropyieldsover global andtropical present dayagricultural areas
includingtheeffectsofCO2-fertilization[%]
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-9[-25;12]
0[-8;21]
-16[-42;14]
Projected yield reductions are
largest for tropical regions,while
high-latitude regions may see an
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highly uncertain positive effects of
CO2-fertilization project reductions
for all crop types of about 10%
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cation/turn-down-the-heat
17
Slide
Selected sources of information
“Climate-Fact-Sheets” (KfW Development Bank and the Climate
Service Center Germany)
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http://www.climate-service-center.de/036238/index_0036238.html.en
18
Slide
Selected sources of information
Inter-sectoral impact model intercomparison (ISIMIP)
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7.3.3 A system approach to the integration of the agriculture sector in the NAP
 

Climate risks and vulnerabilities in the less than 2C world

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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Climate risks and vulnerabilities in the less than 2oC world– Olivia Serdeczny, Climate Analytics NAP Expo, Bonn July 14
  • 3. Slide Overview I. NDCs and timeline for 1.5oC and 2oC warming II. Sectoral impacts under 1.5oCand 2oC warming • Heat extremes • Extreme precipitation and droughts • Water availability • Crop yields • Sea Level Rise • Coral Reef Loss III. Risky known unknowns IV. Selected sources of information 3
  • 4. Slide NDCs and timeline for 1.5oC and 2oC warming 4 • Under current mitigation policies, we are heading to a warming of 3.6°C • If all NDC pledges are met, this puts us on a trajectory of 2.7°C • Under NDC trajectories, warming is projected to cross 1.5°C by 2030–2045 and 2°C by 2045–2075 (Rogelj et al. 2016, Nature)
  • 5. Slide Heat extremes in a 2oC world 5 3–sigma5–sigma Coumou and Robinson (2013) Standard deviation (sigma) shows how far a variable tends to deviate from its mean value.  3-sigma events are extremely rare, 5-sigma events are absent today %ofmonths%ofmonths
  • 6. Slide 6 Extreme precipitation Schleussner et al. (2016) RX5day: absolute annual maximum of consecutive 5-day precipitation. Changes are given relative to 1986–2005
  • 7. Slide 7 Droughts Schleussner et al. (2016) Changes are given relative to 1986–2005 1.5°C
  • 8. Slide Water availability 8 Schleussner et al. (2016) Changes are given relative to 1986–2005
  • 9. Slide Crop yields 9 1.5°C 2°C Heat wave(warmspell) duration[month] Global 1.1[1;1.3] 1.5[1.4;1.8] Tropical regions up to 2 months at 1.5°C or up to 3 months at 2°C Reductioninannual water availability[%] Mediterranean 9[5;16] 17[8;28] Other dry subtropical regions like Central America and South Africa also at risk Increaseinheavyprecipitationintensity[%] Global 5[4;6] 7[5;7] Global increase in intensity due to warming;high latitudes (>45°N) and monsoon regions affected most. SouthAsia 7[4;8] 10[7;14] Globalsea-levelrise in2100[cm] 40[30;55] 50[35;65] 1.5°C end-of-century rate about 30%lower than for 2°C reducing long-term SLR commitment.2081-2100rate[mm/yr] 4[3;5.5] 5.5[4;8] Fractionofglobal coral reefsat riskofannual bleaching[Constant case, %] 2050 90[50;99] 98[86;100] Only limiting warming to 1.5°C may leave window open for some ecosystem adaptation.2100 70[14;98] 99[85;100] Changesinlocal cropyieldsover global andtropical present dayagricultural areas includingtheeffectsofCO2-fertilization[%] Wheat Global Tropics 2[-6;17] -9[-25;12] 0[-8;21] -16[-42;14] Projected yield reductions are largest for tropical regions,while high-latitude regions may see an increase.Projections not including highly uncertain positive effects of CO2-fertilization project reductions for all crop types of about 10% globally already at 1.5°C and further reductions at 2°C. Maize Global Tropics -1[-26;8] -3[-16;2] -6[-38;2] -6[-19;2] Soy Global Tropics 7[-3;28] 6[-3;23] 1[-12;34] 7[-5;27] Rice Global Tropics 7[-17;24] 6[0;20] 7[-14;27] 6[0;24] Estimates do typically not include effects of extreme droughts, heat extremes, saltwater intrusion or pests. Schleussner et al. (2016)
  • 11. Slide Coral Reef Loss 11 Reductioninannual water availability[%] Mediterranean 9[5;16] 17[8;28] Other dry subtropical regions like Central America and South Africa also at risk Increaseinheavyprecipitationintensity[%] Global 5[4;6] 7[5;7] Global increase in intensity due to warming;high latitudes (>45°N) and monsoon regions affected most. SouthAsia 7[4;8] 10[7;14] Global sea-level rise in2100[cm] 40[30;55] 50[35;65] 1.5°C end-of-century rate about 30%lower than for 2°C reducing long-term SLR commitment.2081-2100rate[mm/yr] 4[3;5.5] 5.5[4;8] Fractionofglobal coral reefsat riskofannual bleaching[Constant case, %] 2050 90[50;99] 98[86;100] Only limiting warming to 1.5°C may leave window open for some ecosystem adaptation.2100 70[14;98] 99[85;100] Changesinlocal cropyieldsover global andtropical present dayagricultural areas includingtheeffectsofCO2-fertilization[%] Wheat Global 2[-6;17] 0[-8;21] Projected yield reductions are largest for tropical regions,while 1.5°C 2°C Heat wave(warmspell) duration[month] Global 1.1[1;1.3] 1.5[1.4;1.8] Tropical regions up to 2 months at 1.5°C or up to 3 months at 2°C Reductioninannual water availability[%] Mediterranean 9[5;16] 17[8;28] Other dry subtropical regions like Central America and South Africa also at risk Schleussner et al. (2016) It is estimated that only 5% of Kiribati's reefs will survive the current bleaching thermal stress event. (NOAA Coral Reef Watch)
  • 12. Slide 12 Sea Level Rise – Upper range projections Turn Down the Heat 2014 Sea Level Rise projections (upper range) in a 1.5°C world. Increases are given for the period 2081–2100 relative to 1986–2005
  • 13. Slide Risky know unknowns 13Dim Coumou, Earth System Analysis Some large-scale processes in the Earth system are not well reflected in current climate models, but could have significant consequences for natural and human systems, e.g. • Atmospheric blocking events • “Tipping points”
  • 14. 14 Pakistan Flooding (UK Met Office) Atmospheric blocking events
  • 15. Slide Increase in blocking events (July & August) 15 US heat & drought events Great European Flood, floods in Pakistan & western US European heat wave US heat wave Cental Asian heat wave Pakistan flooding Petoukhov et al, PNAS (2013) Coumou et al, PNAS (2014) • Since 1980: 19 periods with anomalous jetstream patterns identified • Recent cluster since 2003  Doubling in Frequency • Many associated with high-impact extremes
  • 16. Slide Tipping points in the Earth System Drijfhout et al. (2015) • 37 abrupt shifts in climate system identified in CMIP5 models • Including biome changes, permafrost loss, ocean circulation changes, sea-ice snow and glacier loss • Steep increase between 1.5°C and 2°C • Tipping risks increase rapidly for West Antartic and Greenland ice sheets
  • 17. Slide Selected sources of information World Bank´s Turn Down the Heat report series • Temperature levels assessed: 1.5, 2, 4oC (where possible) • WB regions: Latin America and the Caribbean; South East Asia; South Asia; Europe and Central Asia; Sub-Saharan Africa; Middle East and North Africa • Regional and executive summaries translated into English, Arabic, Chinese, French, Portuguese, Russian, Spanish • Available at http://www.worldbank.org/en/topic/climatechange/publi cation/turn-down-the-heat 17
  • 18. Slide Selected sources of information “Climate-Fact-Sheets” (KfW Development Bank and the Climate Service Center Germany) • Country-level projections of climate variables • Based on primary data (e.g. projections from global and regional climate models as well as global observational datasets) and literature review for variables including • Temperature (annual mean, minimum and maximum temperatures) • Precipitation • Wind speeds • Heat waves and cold spells • Dry spells • More information and order form at http://www.climate-service-center.de/036238/index_0036238.html.en 18
  • 19. Slide Selected sources of information Inter-sectoral impact model intercomparison (ISIMIP) data archive and publications • Coherent climate impact simulations in 11 sectors, including: • Agriculture • Water • Vector-borne diseases • Coastal infrastructure • Biomes • Fisheries (in progress) • Energy (in progress) • Forests (in progress) • Heat-related mortality & labour productivity • Raw impact data available for RCP2.6 (1.5/2oC) and RCP8.5 (4oC) • Data archive publicly accessible • More information on data and results at www.isimip.org 19
  • 20. Slide Thank you! For comments/questions please get in touch Olivia.Serdeczny@climateanalytics.org 20

Notes de l'éditeur

  1. Metric
  2. Metric CDD (consecutive dry days): annual maximum number of consecutive days for which the precipitation is below 1mm per day
  3. Drijfhout, S. et al., 2015. Catalogue of abrupt shifts in Intergovernmental Panel on Climate Change climate models. Proceedings of the National Academy of Sciences, p.201511451. Available at: http://www.pnas.org/lookup/doi/10.1073/pnas.1511451112. Abstract: Abrupt transitions of regional climate in response to the gradual rise in atmospheric greenhouse gas concentrations are notoriously difficult to foresee. However, such events could be particularly challenging in view of the capacity required for society and ecosystems to adapt to them. We present, to our knowledge, the first systematic screening of the massive climate model ensemble informing the recent Intergovernmental Panel on Climate Change report, and reveal evidence of 37 forced regional abrupt changes in the ocean, sea ice, snow cover, permafrost, and terrestrial biosphere that arise after a certain global temperature increase. Eighteen out of 37 events occur for global warming levels of less than 2°, a threshold sometimes presented as a safe limit. Although most models predict one or more such events, any specific occurrence typically appears in only a few models. We find no compelling evidence for a general relation between the overall number of abrupt shifts and the level of global warming. However, we do note that abrupt changes in ocean circulation occur more often for moderate warming (less than 2°), whereas over land they occurmore often forwarming larger than 2°. Using a basic proportion test, however, we find that the number of abrupt shifts identified in Representative Concentration Pathway (RCP) 8.5 scenarios is significantly larger than in other scenarios of lower radiative forcing. This suggests the potential for a gradual trend of destabilization of the climate with respect to such shifts, due to increasing global mean temperature change. Levermann, A. et al., 2012. Potential climatic transitions with profound impact on Europe. Review of the current state of six “tipping elements of the climate system.” Climatic Change, 110(3-4), pp.845–878. Available at: http://www.springerlink.com/index/10.1007/s10584-011-0126-5 [Accessed June 23, 2011]. Abstract: We discuss potential transitions of six climatic subsystems with large-scale impact on Europe, sometimes denoted as tipping elements. These are the ice sheets on Greenland and West Antarctica, the Atlantic thermohaline circulation, Arctic sea ice, Alpine glaciers and northern hemisphere stratospheric ozone. Each system is represented by co-authors actively publishing in the corresponding field. For each subsystem we summarize the mechanism of a potential transition in a warmer climate along with its impact on Europe and assess the likelihood for such a transition based on published scientific literature. As a summary, the “tipping” potential for each system is provided as a function of global mean temperature increase which required some subjective interpretation of scientific facts by the authors and should be considered as a snapshot of our current understanding.