奶牛、油气井、稻田、垃圾填埋场。这些是当今大气中甲烷污染的一些最大来源。甲烷是继二氧化碳之后最重要的温室气体,其浓度去年达到了创纪录的1875 ppb(十亿分之几),是工业化前水平的两倍半以上。大气中甲烷的峰值感觉就像难以捉摸的(下一种)冠状病毒的治疗方法一样。
作为全球碳项目的科学家,我们和数十位同事刚刚发布了一项为期四年的研究和全球甲烷预算的公共数据集,以估算来自陆地、海洋、农业和化石燃料使用的甲烷来源。2017年,甲烷排放量达到创纪录的每年5.96亿公吨(包括误差估计在内的范围为5.72亿至6.14亿吨),这是数据完全可用的最后一年。我们在期刊地球系统科学数据和环境研究快报上发表了结果。
全球甲烷排放量的一半以上来自人类活动,主要是农业和化石燃料的使用。我们对2017年的估计比2000年代初的年甲烷排放量增加了约5000万吨,即9%。将每年额外增加的5000万吨甲烷转化为未来一个世纪二氧化碳的增温潜势,我们相当于在世界道路上增加了3.5亿辆汽车——或者相当于在世界排放国中增加了另一个德国和法国。
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大气中甲烷的浓度正在追踪激进的变暖情景中建模的轨迹,在这些情景中,本世纪全球气温将升高三到四摄氏度。随着每一年过去,我们都离气候模型建议的将升温控制在1.5或2摄氏度以下的路径越来越远。在许多方面,我们在减少甲烷排放方面甚至比在减少二氧化碳方面更加落后。
甲烷的生物来源主要来自在低氧环境中生长的微生物,包括天然湿地、垃圾填埋场、水稻田以及反刍动物牛、山羊和绵羊的胃。我们没有发现天然湿地甲烷排放量增加的证据,但我们确实发现了截至2017年垃圾填埋场和反刍动物甲烷排放量增加的证据;今天地球上的人口比2000年增加了15亿,而且人均红肉消费量仍在增加。农业贡献了人类活动释放的所有甲烷的三分之二左右——与所有自然来源的总和一样多。
天然渗漏,如冒泡的泥火山,会释放一些来自地下的化石来源的甲烷。但大部分进入大气的地质化石甲烷来自我们开采、运输或燃烧的化石燃料。在农业贡献三分之二之后,化石燃料活动贡献了人类活动造成的全球甲烷排放量的剩余三分之一的大部分——从煤矿、油气井到泄漏的天然气管道和厨房灶具。总体而言,农业和化石燃料的使用对我们观察到的每年5000万吨的增长贡献相当。
自2000年以来,甲烷排放量增加最多的地区在哪里?非洲和中东;中国;以及南亚和 Oceania 这三个广泛的区域的年增长量最大,每个区域的甲烷排放量都增加了1000万吨或更多。非洲和南亚的增长主要来自农业活动的增加。中国的增长主要来自化石燃料使用量的增加。北美也是如此,在美国,甲烷排放量估计每年增加500万吨,原因是石油和天然气开采和使用的增加。
我们密切关注了北极,以了解甲烷排放量是否在增加。从冒泡的海洋到融化的永久冻土,失控的甲烷释放的幽灵已经引起了公众的关注,被认为是一个潜在的气候“临界点”。这种担忧来自于暗示,5500万年前在古新世和始新世边界处的快速甲烷释放引发了全球气温升高了五到八摄氏度。至少到2017年为止,我们没有看到任何北极甲烷排放量增加的证据。相反,我们记录到自2000年以来增加的排放似乎发生在温带和热带系统中。
过去几十年甲烷排放量下降的唯一地区是欧洲。那里的政策和更好的管理措施帮助减少了来自垃圾填埋场、粪便和其他来源的排放。自2000年以来,欧洲的牛数量也有所下降,因为人们的饮食中牛肉减少,家禽和鱼类增加。
控制全球五亿只山羊和超过十亿头牛羊的排放量并非易事。一些答案包括更好的粪便管理(如欧洲所做的那样)、少吃肉(对于我们这些饮食中有足够蛋白质的人)以及添加藻类或精油等饲料添加剂以减少牛羊的甲烷嗳气。我们可以改变水稻种植方式,以避免促进甲烷产生的永久性淹水。我们可以减少在开采、分配和使用石油、天然气和煤炭时逸出的甲烷。我们还可以通过采用低碳可再生能源、电动汽车和节能技术来减少化石燃料的使用。如果我们不做到所有这些,甲烷排放量将继续上升并使地球变暖,可能需要更昂贵且未经证实的甲烷移除技术。
甲烷是一种无色、无味且极其有效的温室气体,比相同量的二氧化碳有效得多。甲烷还会导致近地面臭氧污染,危害我们的健康并损害农作物生产。虽然二氧化碳理所当然地受到了最多的关注,因为它导致了最多的变暖,但减少甲烷排放的选择也很重要,因为社会正在寻求实现两种气体零排放的方法,以稳定地球的温度。目前,甲烷仍在不断冒出。
所有作者均为全球碳项目的成员,这是一个国际研究人员小组,他们追踪来自陆地、海洋、工业和农业的 CH4 和其他温室气体的排放。