近200个国家承诺在巴黎气候变化协定下减少温室气体排放。但是，我们如何知道是否有些国家没有遵守承诺？
目前无法核实一个国家是否已实现其承诺的碳减排目标仍然是一个长期存在的漏洞，专家表示，必须弥补这一漏洞才能使全球协议生效。
美国国家研究委员会代表着美国一些顶尖科学家，在2010年的一份报告中概述了这个问题。报告指出，每个国家对其排放量的基本估计都来自“自我报告的国家统计数据”，其中许多数据来源于能源生产和消费的统计估计。
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在对该研究的介绍中，时任美国国家科学院院长的拉尔夫·西塞罗内指出，“在许多发展中国家，这些数据不完整或不准确，或者没有持续报告。” 其他科学家则认为，一些国家可能更倾向于简单地更改数据，而不是为了减少正在使地球变暖的排放而做出必要的经济牺牲。
目前，包括欧洲和亚洲国家在内的一些世界主要排放国正在研究一种验证解决方案，该方案将使用商用飞机携带新型传感器，以便在飞机每次在给定城市起降时测量人为排放的二氧化碳和甲烷。
但美国国家海洋和大气管理局高级科学家、测量系统的先驱之一皮特·坦斯担心，到目前为止，“美国在这方面缺席了。”
自1985年以来一直领导美国国家海洋和大气管理局碳循环温室气体小组的坦斯在接受E&E新闻采访时表示，如果美国开发出这样的系统，它将成为一种有价值的政治和外交工具。在美国，它可以用来帮助敦促各州兑现承诺的减排目标。如果持怀疑态度的国家质疑美国的排放数据，他解释说，“我们可以说，‘好的，这是数据。您可以自行估算美国的排放量。请便。’”
目前，各国通过自我报告来估算其年度排放率，将工业、政府和公用事业部门的化石燃料使用量以及煤矿开采和石油天然气钻探的排放量估计值加总。坦斯和其他科学家认为，这是一个仅仅是“算术”的过程，因为它不涉及现在可能实现的更复杂、实时的测量。
哈佛大学大气科学教授史蒂文·沃夫西表示，如果美国或其他国家证明国际核查系统可以奏效，那么结果也可能减少作弊的诱惑。
他说：“如果人们认为你知道他们在做什么，那么合规性就会提高。”
坦斯对测量温室气体的关注始于1972年，当时他在荷兰的一所大学偶然发现了一本书：《无意的气候变化：人类影响气候研究报告》。读完这本书后，他将大学专业从物理学改为地球科学。
1978年，作为一名研究生，他帮助开发了一项可能实现核查的突破性技术。它涉及一种示踪剂，一种称为C-14的碳同位素，它存在于植物和动物自然排放的二氧化碳中。在化石燃料（如煤炭、石油产品和天然气）燃烧产生的排放物中不存在这种同位素，这些化石燃料已在地下储存了数百万年。对定期从商用飞机传感器收集的空气样本进行的测试将准确测量由近期化石燃料排放引起的C-14的任何消耗。
美国国家海洋和大气管理局和科罗拉多大学花费了十年时间完善收集二氧化碳空气样本并测量其中微量C-14的方法。坦斯表示，需要从飞机和地面采集5000个空气样本，才能准确描绘出美国人为碳排放的图景。美国国家海洋和大气管理局每年已经在全球范围内收集20,000个空气样本。“我们可以轻松再增加5000个，”坦斯说。“这对我们来说真的不算什么。”
在过去三年中，奥巴马政府批准了一项美国国家海洋和大气管理局的预算提案，每年拨款约500万美元，用于分析每年5000次C-14测量。
到目前为止，国会每年都否决了该提案，促使坦斯和其他大气科学家发表了一篇论文，声称更频繁地报告排放水平的变化必须成为“全面施压”测量的一部分，这些测量可以为纠正当前更昂贵的卫星温室气体传感器的困难提供“地面实况”。该论文断言，“商用飞机采样将具有成本效益地满足这一需求。”
目前，华盛顿的政治气氛使得美国在核查中发挥作用的前景令人怀疑。国会一直在削减美国国家海洋和大气管理局的气候变化研究项目，该机构官员表示，现在判断特朗普政府的预算是否会改变这种情况还为时过早。
来自航空公司的二氧化碳助力
获取城市上空空气柱中漂浮物质的准确样本一直是一项棘手的工作。
美国国家海洋和大气管理局几十年前就开始使用小型飞机收集给定城市上风向的空气样本，然后再进行下风向测量。坦斯和其他科学家想了解一个城市的呼出物有何不同，特别是当发电厂、汽车和工厂增加温室气体羽流时，C-14的减少。
印第安纳波利斯是美国国家海洋和大气管理局最喜欢的测量城市，这是一个密集的人口圈，位于一片平坦的农业区。可能迅速稀释给定样本中污染物特征的强风相对罕见。洛杉矶地处广阔，东部有山脉，西部有狂风呼啸的太平洋，通常是测量的噩梦。山脉和沿海天气有时会将陈旧的空气柱困在城市及其郊区上空。
“所以空气可以在那里停留几天，然后突然，呼地一声，它就被冲走了，”坦斯解释道。
为了寻找更便宜、更稳定和更频繁的方式来测量污染和温室气体，美国国家海洋和大气管理局的科学家开始将样本采集仪器连接到无线电和电视塔上，这些塔使他们能够访问同一地点不同高度的排放物，从而产生了科学家所谓的城市排放物的“垂直剖面”。
但并非总是能找到高塔，科学家们开始更多地将商用飞机视为收集垂直剖面数据的最具成本效益和一致性的方式。美国国家航空航天局在1970年代开始了这项工作，旨在寻找一种全球性的方法来追踪空气污染。欧洲在1990年代恢复了这种方法，启动了一个名为MOZAIC的计划，该计划已在30,000多个航班上携带传感器，其中许多航班由汉莎航空和其他欧洲航空公司运营。
当时，其他航空公司也因自身的二氧化碳排放而面临压力。一些航空公司希望被视为在对抗污染方面有所帮助。其中一个成果是日本航空的一项名为“通过客机进行微量气体综合观测网络”（CONTRAIL）的计划。该计划始于1993年，并在2008年为一些飞机增加了更精密的设备，以监测亚洲、欧洲和美国航班上使用的二氧化碳和甲烷排放。
自巴黎协定以来，欧盟变得更加积极。MOZAIC已演变为IAGOS（全球观测系统的在役飞机）。它由欧盟委员会资助，该委员会帮助开发了一套新的仪器，包括对二氧化碳、一氧化碳、甲烷和水蒸气进行采样的传感器。汉莎航空、法国航空、伊比利亚航空、台湾的中国航空和南非航空加入了该计划，这个新兴的集团向美国航空公司发出邀请，希望它们成为会员。美国的一家航空公司夏威夷航空公司今年加入了IAGOS。
根据斯德哥尔摩国际气象研究所的一份报告，IAGOS正在准备六个仪器包，各个航空公司将把这些仪器包安装在每年多达600个航班上，这些航班将测量6000个垂直剖面。
国际航空运输协会（代表全球83%的总空中交通量）发言人佩里·弗林特解释说：“我们感到鼓舞的是，我们的许多成员已采取积极主动的方式，帮助更好地了解当前的气候科学状况。”
弗林特补充说：“商用飞机为科学家提供了一个独特的高海拔平台，用于监测现实生活中的大气条件。”
“从研究转向监测”
然而，到目前为止，这个想法在美国并没有真正流行起来，尽管美国国家海洋和大气管理局与两家航空公司达成协议，允许它们携带测量水蒸气的传感器，这对于天气预报至关重要。美国航空协会是美国航空业的主要贸易协会，其发言人沃恩·詹宁斯表示，该协会从未就其成员是否应携带温室气体传感器表明立场。
詹宁斯在一份声明中指出，他的组织签署了一项国际航空公司承诺，呼吁从2020年起实现“碳中和增长”，并通过技术和生物燃料突破在2050年之前将二氧化碳排放量减半。“我想指出，美国商业航空仅占美国人为温室气体（GHG）排放量的2%。”詹宁斯补充道。
虽然一些太空卫星可以测量温室气体排放，但它们价格昂贵，依赖于计算机模型，并且“存在各种偏差”，使得难以达到准确测量人为排放所需的精度，美国国家海洋和大气管理局的坦斯解释道。然而，美国国家航空航天局最近选择了一颗更先进的卫星，计划于2022年发射，这带来了一些希望。
它被称为地球静止碳循环观测卫星（GeoCARB），将在太空22,000英里处盘旋，以恒定视角观察美洲大部分地区。它的价格（对于一颗卫星而言）非常便宜，在未来五年内为1.66亿美元，部分原因是它将搭乘商业通信卫星有效载荷的未使用区域进入太空。
由于GeoCARB将使用计算机模型，它仍然需要来自飞机测量的指导，以确保坦斯所说的美国国家海洋和大气管理局验证全球特定地点或区域排放所需的精度。坦斯充满希望地说：“使用商用飞机的密集垂直剖面网络将真正使我们能够消除微小的偏差，并让卫星充分发挥其潜力。” 哈佛大学的史蒂文·沃夫西说：“这将代表坦斯一直在开发的核查计划向前迈出的一大步。”
生物化学家、环境保护基金会首席科学家史蒂文·汉堡表示，更便宜的卫星和更精确的地面传感器的结合是新兴“革命”的一部分，这将有助于揭露地面温室气体排放清单和估算中的缺陷。
汉堡说：“将此视为从研究转向监测。”他曾使用飞机和携带传感器的地面团队证明，美国环保署对巴奈特页岩（德克萨斯州中北部的一个主要油气田）甲烷排放量的估计比美国环保署2015年预测的清单高出90%。
当谈到各国将减少温室气体排放的巴黎协定时，汉堡认为，核查不应被视为一场“抓到你了”的游戏。“它正在创造一种清晰度，从而改变对话的性质。”
经E&E新闻许可，转载自气候通讯社。E&E在www.eenews.net上提供每日重要的能源和环境新闻报道。