虽然二氧化碳排放量的上升是那些担心气候变化的人主要关注的问题，但另一种强效温室气体甲烷的排放量近年来也有所上升。
控制这些排放将有助于减少全球变暖，但科学家们发现很难确定究竟有多少甲烷来自人为因素。追溯甲烷的来源并查明它是来自牛、煤矿还是天然气田也具有挑战性。
现在，昨天发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究报告称，美国甲烷排放量明显高于美国环保署的估计。
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这项由哈佛大学大气科学博士生斯科特·米勒领导的分析指出，牲畜和化石燃料活动造成的排放量被低估是造成这种差异的主要原因。
这项研究还重点关注了德克萨斯州和附近各州，它们是该国近四分之一的人为甲烷排放量的来源。米勒解释说：“我们了解到，美国中南部的甲烷排放量可能比现有估计高得多。”
米勒的研究发现，在 2007 年和 2008 年，美国人为来源的甲烷排放量为每年 33.4 太克碳当量。这个数字明显高于环保署的甲烷预算，该预算将 2008 年美国的排放量定为每年 22.1 太克碳当量。
这项研究的合著者、哈佛大学大气和环境化学教授史蒂文·沃夫西说：“结果表明，排放量……大约是环保署估计的 1½ 倍。”
自下而上与自上而下
该机构在一份声明中表示：“环保署尚未有机会充分审查《美国国家科学院院刊》关于甲烷排放的研究；然而，我们感到鼓舞的是，现在有更多甲烷排放测量数据可供公众使用。”
该机构还表示，它对诸如此类的研究很感兴趣，这些研究导致了对甲烷排放的不同估计。
该研究的甲烷排放量数据也高于欧洲全球大气研究排放数据库 (EDGAR) 报告的美国甲烷排放量。
EDGAR 和环保署的甲烷排放量数据都来自所谓的自下而上的估计，它们的计算方法与米勒的研究有很大不同。这种自下而上的估计依赖于与特定实践或活动相关的排放量。
例如，一头牛可能与每年给定的甲烷排放量有关。将牛的数量乘以该数量，基本上就可以确定每年牛排放的甲烷量的自下而上估计值。
这种估计的误差可能来自与牛的数量或每头牛排放的甲烷量变化相关的不确定性。石油和天然气行业也可能出现这种情况，设备或做法的差异可能导致非常不同的甲烷排放量。
相比之下，米勒及其同事使用的方法称为自上而下方法，它使用大气中甲烷的测量值，这些测量值来自国家温室气体监测站网络以及国家海洋和大气管理局和能源部进行的飞机测量。
研究人员从 2007 年和 2008 年获取了近 12,700 个观测数据，并基本上逆向运行了一个天气模型，以追溯这些测量数据的时间和空间。这使他们能够了解甲烷的来源以及排放的数量。
米勒说，这种方法的优势在于，它可以很好地衡量甲烷的总排放量。然而，由于测量值计算的是区域级别的甲烷总量，因此很难确定甲烷的具体来源。
米勒说：“自下而上的方法很好，因为它可以告诉我们所有排放甲烷的牛在哪里，或者我们应该关注的所有垃圾填埋场在哪里。”
哈佛大学的沃夫西说，研究团队计划对其他年份也进行同样的分析。“我们计划基本上将其时间倒退到 2004 年，然后再向前推到昨天，”他说。
德克萨斯州、俄克拉荷马州和堪萨斯州成为焦点
这项研究的另一个令人惊讶的发现是，它指出了德克萨斯州、俄克拉荷马州和堪萨斯州的甲烷排放量较高，并将这些排放量与化石燃料开采联系起来。
米勒说：“我们没想到德克萨斯州和俄克拉荷马州的甲烷排放量会如此之高。”
他补充说，根据他们与甲烷一起测量的与石油和天然气生产相关的碳氢化合物排放量，研究人员估计，该国中南部约 45% 的甲烷排放量来自化石燃料活动。
环境保卫基金会的甲烷研究员罗伯特·哈里斯没有参与这项研究，他说，自上而下和自下而上估计之间的差异通常与甲烷泄漏的测量和计算方式有关。
他说：“目前关于逃逸甲烷泄漏的非常有限的数据也表明，相对较少的石油和天然气作业可能造成了大部分甲烷泄漏。”
环境保卫基金会一直积极尝试量化天然气作业泄漏的甲烷量。如果将天然气作为煤炭和可再生能源之间的桥梁，那么天然气系统泄漏的逃逸甲烷量必须最小化。
德克萨斯大学的研究员大卫·艾伦测量了天然气田的甲烷排放量，他称这项研究是一项“重要贡献”。
艾伦的研究发现，天然气活动的一些甲烷来源高于环保署的估计，而另一些则较低（《气候连线》，9 月 17 日）。
“正如米勒等人报告的那样，需要进行区域测量和分析以及特定来源的研究，以确定减排机会。”
康奈尔大学的研究员罗伯特·霍沃思一直对天然气持批评态度，因为他担心逃逸排放。他发表声明说，该研究表明，天然气无法弥合燃煤发电和可再生能源之间的差距。
霍沃思写道：“利用这些新信息以及自 2011 年以来发表的其他关于甲烷排放的独立研究，以及政府间气候变化专门委员会今年 9 月发布的最新综合报告中有关甲烷与二氧化碳相比的气候影响的最新信息，很明显，天然气不是一种桥梁燃料。”
然而，沃夫西说，虽然这项研究为甲烷排放的知识体系做出了贡献，但它并不是为了解决霍沃思提出的问题。
他说：“我认为我们为讨论做出了很多贡献，但我们实际上并没有任何关于天然气是否是一种好的桥梁燃料的评论。不应该以这种方式呈现。”
监测网络缺乏资金
这项研究中使用了美国国家海洋和大气管理局的科学家们说，这项研究表明了监测温室气体排放的塔台和飞机测量的重要性。
科罗拉多大学博尔德分校的研究科学家科尔姆·斯威尼说：“它确实显示了我们用这些更大的网络可以做什么。”他负责美国国家海洋和大气管理局地球系统研究实验室的碳循环飞机计划。斯威尼也是这篇论文的合著者。
他说，然而，美国国家海洋和大气管理局预算的削减导致近年来斯威尼小组能够进行的温室气体采样飞行次数减少。
因此，该团队转向其他由外部团体资助的项目，例如测量犹他州天然气田的甲烷排放量（《气候连线》，8 月 7 日）。
负责高塔网络并参与撰写这篇论文的美国国家海洋和大气管理局地球系统研究实验室的研究员阿林·安德鲁斯说，目前大约有 10 个高塔监测温室气体，而最初的测量网络计划要求约 35 个。
有了更多塔台和观测数据，研究人员将能够更好地查明排放源。
斯威尼说：“如果我们想开始关注特定区域和特定来源，那么我们需要大幅增加我们的网络。这项研究很好地证明了我们如何利用更大的网络来获取各个来源。”
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