最新估算显示，今年化石燃料和水泥产生的全球二氧化碳排放量反弹了4.9%；此前，2020年受新冠疫情影响，排放量下降了5.4%。
全球二氧化碳排放量的修订几乎完全源于对土地利用排放量的修订。
全球化石燃料二氧化碳排放量增长，主要源于中国电力和工业部门煤炭使用量的增加。
全球碳计划（GCP）预计，2021年化石燃料排放量将达到364亿吨二氧化碳（GtCO2），仅比疫情前2019年创下的367亿吨二氧化碳高点低0.8%。
研究人员表示，随着全球经济从新冠疫情中复苏，他们“原本预计2021年会出现某种程度的反弹”，但反弹幅度“超出预期”。
预计化石燃料排放量将恢复至接近纪录水平；这项研究还重新评估了历史土地利用变化排放量，发现过去十年全球二氧化碳总排放量实际上可能基本持平。
2021年版GCP将过去两年土地利用变化净排放量的估算值削减了近一半，过去十年的平均估算值则下调了25%。
这些变化源于基础土地利用数据集的更新；新数据降低了对耕地扩张的估算，尤其是在热带地区。根据新版GCP数据集，过去十年土地利用变化排放量每年约下降4%；而旧版数据显示其每年增长1.8%。
不过，GCP作者提醒，土地利用变化排放量的不确定性仍然很大，而且“这一趋势仍有待证实”。
这项尚未经过同行评审的GCP研究，是第16份年度“全球碳预算”。预算还揭示：
中国和印度2021年的排放量均超过了2019年的峰值。2019年至2021年间，中国排放量增长5.5%，印度排放量增长4.4%。
中国煤炭使用量是全球排放反弹的一个重要驱动因素，其中中国电力和工业部门是主要贡献者。
疫情期间，煤炭、石油和天然气排放量均有所下降，但煤炭和天然气排放量现已超过疫情前水平；2019年至2021年间，天然气排放量增长2%，煤炭排放量增长1%。
石油排放量仍比2019年水平低约6%；这种持续下降是2021年排放量未创下新纪录的主要原因之一。
GCP最新修订的全球二氧化碳排放数据，大幅改变了科学家对过去十年全球排放轨迹的认识。新数据显示，过去10年全球二氧化碳排放量持平，甚至略有下降。
然而，土地利用排放量的下降抵消了化石燃料二氧化碳排放量的上升，而且无法保证这些趋势未来会持续。
土地利用排放修订带来的重大变化
GCP一直同时报告化石燃料二氧化碳排放和土地利用变化（LUC）排放。化石燃料二氧化碳排放占当前全球排放量的90%以上，自然受到最多关注。不过，尽管土地利用变化对总排放量的贡献相对较小，GCP研究人员长期以来一直指出，二氧化碳排放认知中最大的不确定性来自土地利用变化。
下图显示化石燃料和土地利用变化产生的全球二氧化碳排放量。浅蓝色虚线表示GCP此前对全球二氧化碳排放量的估算，深蓝色实线表示新估算。阴影区域表示新版GCP估算中土地利用和化石燃料二氧化碳排放量的综合不确定性。
此前，GCP数据显示，2011年至2019年间（即新冠疫情导致排放下降之前），全球二氧化碳排放量年均增长1.4 GtCO2。修订后的新数据集显示，全球二氧化碳排放量基本持平，2011年至2019年间每年仅增长0.1GtCO2。纳入2020年和2021年数据后，GCP新数据显示，过去十年全球排放量实际上略有下降；不过，鉴于新冠疫情导致的排放下降具有暂时性，这一结论应谨慎看待。
GCP新数据集还显示，历史累计排放量（1750—2020年）比2020年旧版数据低约19 GtCO2，大致相当于当前全球半年排放量。
这意味着从2021年初起，可用的剩余“碳预算”略有增加（约4%，相当于当前半年排放量），达到约460GtCO2（相当于按当前排放速度计算的11.5年排放量），以50%的可能性将升温限制在1.5C以内。
新版GCP数据中的全球历史化石燃料排放量与此前估算基本一致。过去十年大多数年份的化石燃料二氧化碳排放量略有上调，约0.3 GtCO2；2020年的上调幅度则稍大，为0.7 GtCO2。
全球二氧化碳排放量的修订几乎完全源于对土地利用排放量的修订。下图显示了GCP 2020年旧版数据（土地利用排放量以浅蓝色虚线表示）和2021年新版数据（土地利用排放量以深蓝色实线表示），并标出了报告中的不确定性。
1959年至2000年间，土地利用变化排放估算值有所小幅调整；而过去二十年的变化则大得多。此前的报告显示，2000年至2020年间土地利用变化排放量显著上升，增幅约为三分之一。
新数据集几乎完全扭转了这一趋势，显示自2000年以来土地利用变化排放量实际上下降了约三分之一。过去十年间，GCP最新版数据所示的土地利用变化排放量趋势，从每年增长1.8%转为每年下降4%。
GCP采用三种基于观测的土地利用变化数据集的平均值，分别称为“H&N”、“BLUE”和“OSCAR”。在上一年度的GCP报告中，这三种方法对过去十年的趋势有明显分歧：H&N显示排放量下降，而BLUE和OSCAR显示排放量上升。不过，过去一年对BLUE和OSCAR数据集的修订，使其结果更加符合近期H&N所显示的趋势。
现在，三个数据集均显示过去十年排放量显著下降，不过，如下图所示，H&N与另外两个数据集的估算幅度仍有差异。
如今三个不同数据集都显示排放量下降，这一点值得关注。GCP论文指出：“与早先对土地利用变化各项估算得出趋势不明确的结论不同，过去十年土地利用变化净二氧化碳排放量有所下降。”
这些修订主要源于基础土地利用数据的变化，这些数据来自全球环境历史数据库（HYDE）。HYDE现在采用了更新后的农业用地估算和卫星土地覆盖图。这使得耕地扩张的估算值降低，尤其是在热带地区。更新后的数据还消除了森林覆盖的虚假年际变化；此前，这种变化因假定森林快速退化（例如因火灾而被清除）且再生缓慢，导致排放量估算值增加。
不过，作者提醒，新估算可能未能充分反映巴西过去几年毁林现象的加剧。估算也未纳入森林退化——即森林生态系统恶化，但森林面积并未减少——而这可能会造成额外的土地利用变化排放。
正如Julia Pongratz教授——慕尼黑路德维希-马克西米利安大学地理系主任、慕尼黑路德维希-马克西米利安大学教授兼GCP团队成员——向Carbon Brief解释的那样：
“现在就推断稳健的趋势还为时过早。我们需要开展更多区域分析，并对土地利用动态进行准确、高分辨率的监测。只有这样，才能降低土地利用排放及其趋势，以及这些排放对减排目标贡献的不确定性。”
中国和印度推动化石燃料二氧化碳排放量快速上升
2020年新冠疫情最严重期间，全球化石燃料二氧化碳排放量迅速下降。尽管当时人们希望“绿色复苏”有助于控制排放，但随着全球经济复苏，2021年全球化石燃料二氧化碳排放量迅速反弹。中国和印度引领了全球排放反弹，两国排放量均已超过2019年的此前纪录高点。
在媒体新闻发布会上，Glen Peters博士——国际气候研究中心（CICERO）研究主任——表示，研究人员“原本预计2021年会出现某种程度的反弹”，但反弹幅度“超出预期”。他还说：
“可以说，复苏方案带来的排放量超出了我们的预期——这些方案有点太‘脏’，低碳支出也不够。”
Corinne Le Quéré教授——英国皇家学会气候变化科学研究教授、东英吉利大学教授——指出，2020年的排放下降并非“结构性下降”。她解释说：
“这就像把汽车停放一年与换成电动汽车之间的区别。[排放下降]并非[源自]为应对气候变化而采取的措施，[因此]这些变化不可能持续。”
下图显示了全球化石燃料二氧化碳排放量，按排放来源地区划分：中国（红色阴影）、印度（黄色）、美国（亮蓝色）、欧盟（深蓝色）和世界其他地区（灰色）。
2001年至2010年间，全球化石燃料二氧化碳排放量迅速增长，年增幅约为3%；而2011年至2019年间，排放量年增幅仅约1%。新冠疫情暴发，以及早期关于全球经济可能长期放缓的预测，引发了一些讨论：全球排放量是否可能已于2019年达到峰值。
然而，2021年全球排放量的复苏速度明显快于去年预测，排放密集程度也更高。例如，国际能源署（IEA）的《2020年世界能源展望》（WEO）曾预测，全球排放量要到接近2030年才会超过2019年水平；相比之下，近期发布的《2021年世界能源展望》预测，全球排放量将在2022年或2023年反弹至2019年水平以上。
2021年，全球排放量以及多数国家的排放量仍将低于2019年水平，但中国和印度作为主要排放国十分突出：尽管受到疫情影响，两国排放量仍明显更高。下图显示了2019年至2020年（蓝色柱）、2020年至2021年（黄色柱）以及2019年至2021年（红色柱）期间全球及主要排放国家和地区的排放量变化。
中国是唯一一个2020年排放量增加的主要排放国，这反映出新冠疫情对中国经济的影响相对有限。2019年至2020年间，中国排放量增长1.4%；2019年至2021年间增长5.5%，是全球排放反弹中迄今最大的贡献因素。
正如GCP所指出的：“全球化石燃料二氧化碳排放量增长，主要源于中国电力和工业部门煤炭使用量的增加。”
印度排放量在2020年下降7%，但在2021年增长13%，使2019年至2021年间排放量总体增加4.4%。按百分比计算，印度2019年至2021年的排放增幅与中国相近，但这掩盖了中国实际排放增量约为印度五倍这一事实。
相比之下，2019年至2020年间，美国排放量下降约11%，欧盟下降11%，世界其他地区下降7%。2021年，美国排放量仍比2019年水平低3.7%，欧盟低4.2%，世界其他地区也低4.2%。
下图显示了2018年至2021年各年的排放总量，以及造成排放量变化的国家。黑色柱表示2018年、2019年、2020年的年度排放量，以及2021年的估算值。彩色柱按国家细分，显示各组年份之间的排放量变化。负值表示排放量减少，正值表示排放量增加。
总体而言，预计2021年化石燃料二氧化碳排放量将上升约4.9%，许多国家和地区的排放量均从2020年的低点反弹。全球排放量将几乎完全反弹，仅比2019年的纪录水平低约0.8%，这意味着全球很可能会在2022年创下化石燃料二氧化碳排放量新纪录。
尽管化石燃料二氧化碳排放量持续增长，但过去十年全球人均化石燃料排放量一直持平。全球人均总排放量持平的时间更长——至少从1959年起便如此，不过这些数字掩盖了各国之间的巨大差异。下图显示1959年至2021年间每年的全球人均平均排放量，包括化石燃料二氧化碳排放量（橙色）和二氧化碳总排放量（蓝色）。
煤炭使用量强劲反弹，天然气持续增长
全球化石燃料排放主要来自煤炭、石油和天然气的燃烧。煤炭的排放量高于任何其他化石燃料，约占全球化石燃料二氧化碳排放量的41%。石油位居第二，占32%；天然气则占21%。
这些比例既反映了全球各类化石燃料的消耗量，也体现了二氧化碳排放强度的差异。按单位热量或能源产出计算，煤炭产生的二氧化碳最多，其次是石油和天然气。
去年，三种燃料的排放量均有所下降，其中石油排放量降幅最大，接近10%；疫情最严重期间，交通运输用油大幅减少。2020年煤炭使用量也大幅下降，降幅为4%；天然气使用量则小幅下降2%。2021年三种燃料的排放量均出现反弹：与2020年相比，煤炭排放量增长超过5%，天然气和石油排放量均增长4%。
与疫情前的2019年排放量相比，GCP预计2021年天然气排放量将增长2%，煤炭排放量将增长1%。受交通运输使用情况持续变化的影响，石油排放量可能仍比2019年水平低近6%。
下图显示了2018年至2021年各年的排放总量，以及造成排放量变化的各类燃料。
GCP作者提醒，鉴于目前全球煤炭使用量快速增长，未来几年煤炭使用量继续上升并超过2014年峰值的风险确实存在。尽管近期限制新建燃煤电厂融资方面取得了进展，但预计未来几年煤电装机容量的增长大多将由印度和中国的国内电厂推动。
下图显示了不同燃料的全球二氧化碳排放量随时间的变化。煤炭排放量在2000年代中期迅速增长，此后自2013年以来趋于平稳。相比之下，疫情前天然气和石油排放量一直稳步增长。
2021年排放量仍略低于疫情前2019年的峰值，这在很大程度上是因为疫情后石油使用量持续下降。不过，GCP作者警告说：“如果道路交通和航空部门恢复到疫情前的活动和排放水平，且煤炭使用量保持稳定，那么2022年排放量进一步上升的可能性不能排除。”
二氧化碳排放源与汇的变化
GCP每年都会估算全球碳收支。估算依据是人类活动释放的二氧化碳，以及海洋和陆地吸收的二氧化碳；剩余部分则增加大气中的二氧化碳浓度。
（这与常用术语“碳预算”的含义不同；后者指在将升温控制在全球设定的1.5或2C限值以下的前提下，可以排放的二氧化碳量。）
下图显示了最新的碳收支数据，包括2021年估算值。高于零的数值表示二氧化碳排放源——包括化石燃料、水泥和土地利用；低于零的数值表示能够从大气中移除二氧化碳的“碳汇”。二氧化碳排放要么积聚在大气中，要么被海洋或陆地植被吸收。
2020年，大气二氧化碳浓度增加了2.4 ppm（百万分率）；预计2021年将增加约2ppm，使全年平均大气浓度达到415ppm。过去十年间，每年约有47%的二氧化碳总排放量留在大气中，其余部分则被海洋和陆地碳汇吸收。
GCP估算，2020年与疫情相关的减排使大气二氧化碳浓度增幅比未发生疫情时低约0.18ppm。2021年大气中二氧化碳累积量降低，是由拉尼娜现象所致；这种气候条件有助于增强陆地碳汇。
