为什么甲烷排放再度增长?这对《巴黎气候协定》目标意味着什么?

Methane emissions are the second biggest contributor to climate change after CO2.
Methane emissions are the second biggest contributor to climate change after CO2.Image: REUTERS/Pascal Rossignol
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全球甲烷排放出现意外激增,正威胁抹去《巴黎气候协定》的预期成效。今年4月,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)发布初步数据,记录了2018年大气甲烷全球水平的历史性跃升。这一结果印证了近期一系列科学与数据报告的结论:此前相对稳定的全球甲烷水平近年来出人意料地大幅攀升。

科学界近期对这一激增作出回应,发表了两篇备受关注的论文,呼吁减少天然气系统的甲烷排放,并将其视为应对全球甲烷增长最切实可行的举措。

为何甲烷排放再度增长?

去年,全球甲烷水平再创历史新高,同比增幅为近20年来第二高。更重要的是,2018年的增长延续了全球甲烷水平多年来未曾预料的再度增长态势,这已在科学界引起了极大关注。科学家指出,这一新的、出乎意料的甲烷增长数据威胁将抹去《巴黎气候协定》的预期成效,而该协定的模型正是基于甲烷水平稳定的假设构建的。

全球月均甲烷排放量Image: Climate Nexus

甲烷排放再度增长背后的“原因”仍存在激烈争论,尚未被充分理解。尽管如此,该领域的大多数专家怀疑,所有传统来源(包括自然来源和人为来源)都至少在一定程度上促成了这一增长,而最大的贡献者可能是湿地对气候变化的响应(但对此观点也存在一些异议)。

有趣的是,关于哪一排放来源正在推动甲烷激增的答案,与关于应当优先针对哪一排放来源以应对这一激增的答案,截然不同。控制湿地对气候变化的响应极具挑战性(假设其为驱动因素)。

因此,专家们普遍认同,无论激增背后的驱动因素为何,减少化石燃料生产与分销过程中的排放(主要通过堵住泄漏和排放口)是控制全球甲烷水平为数不多的可行选择之一,而这一选择也是最切实可行的方案。此外,科学家指出,在农业排放方面也存在一些有限的应对机会,例如,改变牲畜饲料结构可以在不影响产量的情况下减少甲烷的产生。

全球范围内,人为甲烷排放约占甲烷排放总量的48%;而化石燃料甲烷排放约占人为排放总量的34%。

在美国,天然气和石油系统是最大的甲烷排放来源。最新分析表明,美国石油和天然气活动产生的甲烷排放在过去10年中以每年3.4%的速度增长,十年间累计增幅约为40%。

展望未来,一项近期分析由Rhodium Group完成,其结论是:“如果美国天然气繁荣持续下去,且特朗普政府成功废除奥巴马时期的相关监管,到2025年,油气行业的甲烷排放量可能较当前水平增长近30%。”

关于甲烷排放的背景

甲烷是一种寿命较短但效力极强的温室气体,是仅次于二氧化碳的人为全球变暖第二大主要成因。自工业化前时代以来,甲烷约占人为辐射失衡(即人类造成的增温作用)的四分之一。[9] 在工业化时代之前,过去80万年间全球甲烷水平较低且相对稳定,范围为300–800 ppb。随着农业的出现,继而是化石燃料作业的兴起,甲烷水平飙升至超过1,800 ppb。

自20世纪90年代起,全球甲烷排放水平的增长开始放缓,2000至2006年间全球甲烷水平相对稳定。甲烷的再度增长并未被预料,令人意外。关键在于,为《巴黎气候协定》编制的路径模型曾将甲烷水平视为稳定。

然而,全球甲烷水平自2007年起重新快速增长。2014年起增长进一步加速,并持续至2017年。这一异常增长在2018年仍在延续。NOAA近期宣布,过去五年甲烷增长速率加快,较2007至2013年观测到的增长速率提高了50%。过去五年的这种持续增长,上一次出现在20世纪80年代,当时苏联的天然气工业正在迅速发展。

起初,这一新兴趋势的持续性受到质疑,多年的快速增长被视为异常现象。然而,全球甲烷水平重新增长的时期目前已达12年(2007至2018年),而甲烷水平稳定的时期为7年(2000至2006年)。2018年的初步数据显示,这种极高增长趋势目前已持续5年。

有鉴于此,全球甲烷排放稳定的时代日益被视为异常现象,而全球甲烷增长则被视为一种长期存在的模式的重现。这一新兴共识在2019年发表的两篇近期高影响力论文中得到体现,这两篇论文代表了该领域大量专家的共同观点。

甲烷水平激增的真正威胁是什么?

甲烷增长再度出现所带来的威胁十分严重。一个由23位科学家组成的团队近期指出:“因此,即便人为二氧化碳排放成功被控制在类似RCP2.6的路径上,当前甲烷出现的意外且持续上升,也可能极大地压倒其他减排努力所取得的全部进展,从而导致《巴黎协定》失败。”

虽然全球甲烷排放重新增长的现象现已有充分记录,但其驱动因素仍未被充分理解,且存在激烈争论。目前,全球环境监测网络仅能提供关于甲烷浓度的稀疏信息,因此要区分化石燃料行业的众多甲烷个体来源,以及湿地和农业等分散来源,既具挑战性又十分复杂。监测上的空白也使人们无法排除大气甲烷清除自然机制(即所谓“汇”)效能下降的可能性。

可能导致甲烷排放增加的驱动因素包括:集约化农业活动的排放、石油和天然气作业的排放,以及湿地因全球变暖而增加的排放。[这一最后的潜在驱动因素尤其令人担忧,因为它意味着全球变暖反馈回路正在发挥作用.] 多项研究已对上述各驱动因素的作用进行了归因和评估,不同研究赋予各驱动因素的权重有所不同;总体而言,各因素普遍被认为至少起到次要作用。

尽管化石燃料生产与分销在推动全球甲烷近期增长中的作用大小存在激烈争论,但有充分记录表明,化石燃料生产是维持工业时代甲烷水平的主要驱动因素之一。因此,减少化石燃料甲烷排放将对应对甲烷激增产生重大影响。甲烷的寿命相对较短(∼11年),工业时代的全球甲烷水平之所以偏高,仅是大量人为排放所致。最后,化石燃料生产与分销无疑是人为排放的主要来源之一。

化石燃料甲烷排放也是最容易应对的排放来源。国际能源署估计,该行业可将其全球排放量减少75%,其中多达三分之二的减排量(占总排放量的40-50%)可在零净成本下实现。

此外,农业甲烷排放也存在特殊的应对机会。Turner等人(2019年)指出,改变奶牛饲料结构可在不减少牛奶产量的情况下,降低奶牛的甲烷产生量。

在此背景下,Nisbet等人的23位作者写道:“我们可能无法影响导致甲烷新一轮上升的因素,尤其是当其为气候变化反馈时;但通过监测、量化并减少大量的人为排放(尤其是来自天然气、煤炭和畜牧业的排放),并可能通过直接清除,我们或许能够将总甲烷负荷降至符合《巴黎协定》目标的水平。”

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