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在西德克萨斯的一个牧场,牲畜在运输前被集中起来。资料来源:Luc Novovitch / Alamy Stock Photo。MDHE8J
在西德克萨斯的一个牧场,牲畜在运输前被集中起来。 资料来源:Luc Novovitch / Alamy Stock Photo。
客人帖子
2018年6月7日10:08

帖子:一种评估短期污染物“全球变暖潜力”的新方法

米歇尔·凯恩博士

米歇尔·凯恩博士

07.06.2018 |上午10:08
客人的帖子 帖子:一种评估短期污染物“全球变暖潜力”的新方法

米歇尔·凯恩博士在牛津马丁188bet博彩公司怎么样学派在牛津大学的牛津马丁学校的气候污染物方案助理中的科学和政策研究。

巴黎协定关于气候变化的设想臭味,以便各国评估自己的减排目标和减排进展是否在实现长期温度目标的轨道上。或者他们不够好,需要调整。

目前还不清楚这将如何实现。在一个新文章在NPJ气候和大气科学中发表,我的共同作者和我通过称为“全球变暖潜力”(GWP)的188bet博彩公司怎么样公制来解决所有温室气体作为“二氧化碳等量”的所有温室气体的处理。这种歪曲了短暂的气候污染物的影响,如甲烷,未来的变暖。

我们展示了修改GWP的使用,以便它占缺口气体之间的差异,可以更好地将排放量更好地加热。这意味着可以容易地评估发射途径对全球温度的真正影响。对于甲烷排放量高的国家 - 由于农业,这可能对如何判断减少排放的进展来产生巨大差异。

全球变暖潜能值掩盖了短命气体的真实影响

温室气体排放通常以十亿公吨二氧化碳当量(Gt CO2e)为单位。将非二氧化碳排放转化为CO2e的实际方法是将该气体的GWP100(100年的全球变暖潜力)相乘。根据IPCC上次评估报告,甲烷(CH4)的GWP100值为28。这意味着甲烷的“全球变暖潜力”是二氧化碳的28倍,所以1Gt CH4相当于28 GtCO2e。

这种掩模在首次发出时,1 GTCH4具有强烈的变暖影响,然后在几十年内迅速减少。这是因为化学反应导致它从大气中取出,有一个半衰期大约十年。所以,在那100年结束时,甲烷不再导致强烈的变暖,因为它几乎都被摧毁了。

相比之下,28gt“等效”二氧化碳排放将有效地持续到几个世纪或更长时间的大气中,继续以与首次释放的速度几乎相同的速度导致变暖。这表明,如果GWP100应用于未来的排放方案,这两个排放是如何非常等同的。

例如,下图显示了一些简化的二氧化碳和甲烷排放情景,以及由此产生的温度响应。如果甲烷保持恒定(中间板),温度将保持恒定。这是因为甲烷的短寿命意味着大气浓度将保持不变的恒定源,假设恒定下沉。(请注意,这是一个简化来证明甲烷直接变暖。甲烷排放后的碳循环反馈的次级效应也会导致少量的额外变暖。)

然而,稳定的二氧化碳排放途径会导致全球变暖逐年增加,因为二氧化碳会在大气中积累。如果甲烷排放量与GWP100相乘,就会产生CO2e,这看起来就像一条变暖路径,但它应该会导致气温稳定。

全球平均气温如何应对二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的不同排放趋势的示意图

全球平均气温对二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)不同排放趋势的反应示意图。来源:简报文件,"雄心勃勃的减缓下的气候指标”。

更明显的影响是当排放量下降时(右图)。对于甲烷来说,排放量的下降会导致冷却。转化为二氧化碳将意味着全球变暖,直到排放量达到零。因此,如果用GWP100来表示,雄心勃勃的减排方案可能会给人留下甲烷导致全球变暖而不是降温的印象。

使用GWP的新方法

我们的方法建立在之前的工作这使得CO2的“脉冲”发射随甲烷的发射率的增加而增加。通常定义GWP以比较彼此的排放脉冲。脉冲是当特定质量的气体瞬间释放到大气中时。在未来几年中,二氧化碳仍然存在于大气中,因为它是长寿命的气体,因此导致CO 2浓度永久性增加。甲烷排放率的变化也导致大气中的浓度较高,假设水槽保持恒定,因为源较大。我们称之为“GWP *”,因为它仍然使用GWP100,而是比较两种脉冲,它有效地将甲烷排放均匀地在100年的时间范围内传播。

通过使用GWP*,以CO2e表示的甲烷排放与温度响应关系更密切。这可以在下面的图中看到。上面的面板使用GWP100,而下面的面板使用GWP*。左图显示了CO2e(左上)和CO2e*(左下)的年排放量。在右边的面板中,温度用虚线表示,而累积的co2 / co2 *排放量则用实线表示。

当使用GWP100时,温度对甲烷的响应并不跟踪累计甲烷排放量(蓝色)。使用GWP*(面板d,右下角)时,协议要好得多。由于累积CO2e*排放与温度响应的对应关系,当CO2e*排放达到净零(用箭头表示)时,温度达到峰值。

这与通常的CO2e排放不同,在本世纪的最后几十年,持续的CO2e排放会导致略微降温。任何导致冷却的CO2e排放在温度上实际上并不等同于CO2。

IPCC上一份报告中主要的雄心勃勃的缓解情景的长寿命CO2和N2O(红色)、短寿命CH4(蓝色)的排放量及其总和(黑色)(RCP 2.6)

IPCC上一份报告(RCP 2.6)中主要的雄心勃勃的缓解情景的长寿命CO2和N2O(红色)、短寿命CH4(蓝色)的排放量及其总和(黑色)。来源:简报文件,"雄心勃勃的减缓下的气候指标”。

为什么奶牛就像封闭的电站

这种非等价性对缓解策略具有重要影响。例如,如果碳征税。如果所有温室气体排放都征税,那么使用GWP100将不公平地惩罚短暂的排放,假设目的是惩罚对变暖的贡献。

考虑一个发电站和一群奶牛。电站通过燃烧化石燃料发出CO2。这笔二氧化碳征税。当它永久关闭时,它不会发出多氧化碳,因此不再征税。然而,已经发出的二氧化碳继续影响数百或潜在的千年气候。因此,即使关闭后,由于在大气中仍然存在的二氧化碳,该电站仍然有助于举起全球温度。

现在到奶牛。一群奶牛散发甲烷,所以农民征税为这些排放量。如果畜群每年均为相同的甲烷排放量仍然相同,则会在大气中保持相同数量的额外甲烷。就其对变暖的贡献而言,这相当于封闭的电站。

该电站过去运行时曾使全球气温升高,就像那位农民的曾祖父母在饲养牲畜时使全球气温升高一样。但是,无论是一群稳定的牛群还是一座废弃的发电站,都不会再使全球气温升高。

然而,在几乎所有拟议的征税系统的征税系统,试图包括甲烷,农民每年都会为他们的牛群排放量征税,奶牛还活着,而封闭的电站的所有者则不会。

使这款更公平的一种方法将是每年税收的温室气体,它们留在大气中。然而,由于工业革命的开始,征税所有排放可能是有问题的。例如,我们如何税收詹姆斯瓦特吗?

另一种方法是使用GWP*来计算当量排放量,因为这将甲烷排放量的变化等同于二氧化碳的吨数。因此,在全球变暖潜势*下,甲烷的稳定排放相当于二氧化碳的零排放率,因为它不会改变未来的变暖水平,因此也不会被征税。

甲烷排放的任何持续增加都会严重征税,因为它们会贡献非常大幅增加。相反,任何持续的削减都会得到促进对未来冷却的奖励。

对巴黎协定的影响

利用GWP*将温室气体相互比较,保留了排放与大气变暖或变冷之间的联系。因此,与GWP100相比,GWP*更适合用来评估全球变暖是否正在将升温幅度控制在2摄氏度以下。这是评估减少温室气体排放的不同选择的相对优点的一个有用方法,但如果使用GWP100,这种优点可能会被歪曲,特别是在雄心勃勃的缓解设想中。

巴黎协议本身要求“促进其环境完整,透明度,准确性,完整性,可比性和一致性”缔约国在全国范围内确定贡献。由于GWP100在描述为实现《巴黎协定》目标而设计的情景时,可能会歪曲甲烷的影响,因此以这种方式使用它将与环境完整性的承诺相悖。

Allen, M. R.等人(2018)。解决短期气候污染物在雄心勃勃的减排计划中二氧化碳当量排放量的错误表述。气候与大气科学188bet博彩公司怎么样doi.org/10.1038/s41612-018-0026-8

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