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格兰茅斯炼油厂燃烧的天然气火炬,苏格兰信贷:Ian Rutherford / Alamy Stock Photo
苏格兰格兰茅斯炼油厂的天然气火炬燃烧 图片来源:Ian Rutherford / Alamy Stock Photo
温室气体和气溶胶
2020年2月19日16:00

从化石燃料产生的甲烷排放“严重低估”

罗伯特在筹划

罗伯特在筹划

下午1:00 19.02.2020 |
温室气体和气溶胶 从化石燃料产生的甲烷排放“严重低估”

一项新的研究表明,人类因开采和使用化石燃料而排放的甲烷可能被“严重低估”。

该研究表明,从深层储量中渗出的化石甲烷的“自然”排放,在总甲烷排放中所占的比例比之前认为的要小得多。

这意味着,化石甲烷的在大气中的水平可能正在由甲烷逸出如煤,石油和天然气驱动开采,钻孔和运输。

首席研究员告诉《碳简报》,这意味着化石燃料的甲烷排放量比早先估计的高出25-40%。金宝搏bet188

一位没有参与这项研究的科学家告诉《碳简报》,研究结果表明,“化石燃料行业对近期气候变化的影响可能比我们之前认为的还要大”。金宝搏bet188然而,她表示,通过“修复天然气开采和分销网络的泄漏”,也有“更大的机会”减少排放。

化石甲烷

甲烷是一种强效温室气体仅次于CO2就其对全球变暖的影响而言。

尽管甲烷在大气中的寿命比二氧化碳短,但它对气候变暖的影响更大——它无处不在28-34倍(PDF)在100年的时间更强大的(虽然有其他的方式来比较甲烷和二氧化碳的变暖影响)。

主要有两种甲烷:“生物成因的”,源于动植物;还有“化石成因的”,封存在地下数百万年之久。

这项新研究发表在自然,重点关注化石甲烷的排放。这些问题通常与矿物燃料的开采和运输有关,例如煤矿开采造成的泄漏,石油和天然气钻探造成的燃烧——但它们也有“天然”来源。

四个主要方面化石甲烷会自然地释放到大气中。其中包括陆上渗漏(包括油气渗漏、泥火山和含气泉水)、海底(海上)渗漏、来自含油气沉积岩的“扩散微渗漏”、地热和火山地层。

阿塞拜疆,库布斯坦,泥火山的甲烷气泡。信贷:/ Alamy库存照片

这项新的研究表明,被排放在这些自然的方式被高估的甲烷量。

指纹

科学家可以分析甲烷分子的精确组成,以确定它们可能的来源。关键在于碳14 (14C)的“指纹”——一种自然产生的物质同位素碳的解释主要作者本杰明Hmiel博士他是哈佛大学的博士后研究员罗切斯特大学在纽约州。他告诉《碳简报》:金宝搏bet188

“化石来源已经从大气中分离了很长一段时间——数百万年。因此,所有的14C都经历了自然的放射性衰变,没有14C分子留下。或者,生物来源,比如湿地水稻农业,牛爆发- 易于与大气中交换它们的碳和含有14C的类似于在发射的时间大气CO 2的量“。

因此,简而言之,科学家们知道,当甲烷起源于根深蒂固的化石能源,因为它没有碳14。这就是所谓的“免费14C甲烷”

在他们的研究中,研究人员收集了空气样本冰核钻的格陵兰岛南极道冰层。冰陷阱空气的微小气泡,在一年后,新的一年降雪层构成。通过片切割出冰下来的缸,科学家可以重建气氛去的年数千年的妆时间表。

新记录大约在1750-2013年,它“捕捉到了自地球变暖以来大气中14CH4(甲烷中含有的碳-14)的演变前工业化时代”白皮书说。通过量化化石的生源甲烷在空气样本中的比例,研究人员重建14CH4的签名超过250年。

下面的图表显示了他们的新记录。上图显示的是18世纪中期以来全球大气中甲烷的浓度,下图显示的是1850年以来大气中14CH4(绿线)的重建情况。这些单独的点显示了来自不同地点冰芯的14C测量值。

上图显示了全局CH4摩尔分数在每十亿分之一(ppb)的部分,从冰芯数据重建。图表下半部分表明大气14CH4重建历史,从最新的研究(绿线)。绿色虚线显示了两个站立 一个 rd偏差不确定性范围。蓝线表示来自生物源的14CH4特征。单个的点表示来自特定冰芯的测量值。来源:Hmiel et al. (2020

下面的图表显示了随着工业革命的进行,甲烷排放的14C特征是如何变化的。随着更多不含14C的甲烷被排放到大气中,大气中14C的浓度下降。

Hmiel说,这“与化石燃料使用显著增长的时间吻合”。

相比之下,新的记录显示,在1870年之前,“天然化石甲烷渗漏的数量非常少——不超过今天甲烷总来源的1%,”Hmiel指出。

以前的估计把天然化石甲烷排放量以每年甲烷约为40-60m吨,白皮书说。新的研究发现,他们更可能是每年160万吨的订单,最多的每年540万吨。这表明,自然排放“比以前认为的更小的10倍” Hmiel说。

去核

上面的图表在20世纪中期发生了戏剧性的变化。这是因为一个复杂的因素:核技术。

有迹象表明,核工业已经影响到大气中14C的量两种方式。首先是核炸弹试验地上,开始于1945年,加入14C数量可观到空气中,解释Hmeil:

“这被称为脉冲炸弹虽然这种测试在1963年就被国际条约禁止了,但……造成了大气中14 - c含量的严重扰乱,这使‘化石’和‘生物’甲烷的简单分离复杂化,因为大气中14 - c的自然水平变化非常快。”

这种效应可以从前面图表的蓝线中看到,它显示了20世纪中期生物源14CH4的激增。

1953年4月18日,一枚2.3万吨的核弹BADGER在内华达州试验场进行了试验。图片来源:Everett Collection Historical / Alamy Stock Photo
1953年4月18日,一枚2.3万吨的核弹BADGER在内华达州试验场进行了试验。信用:埃弗雷特收集历史/ Alamy库存照片

第二个影响来自核电站, Hmiel说。他指出,从20世纪70年代开始,核能“增加了非常小的,但全球可量化的14CH4”。

“这种扰动改变了我们今天在大气中测量的14CH4特征,但没有显著影响甲烷总量,而甲烷总量是我们定量计算来源化石成分的一部分。”

研究人员说,核能影响的结果是,在20世纪中期以后,新的14摄氏度记录在评估化石甲烷时不那么可靠了。

然而,由于自然渗水的水平只是改变在很长的时间尺度 - 几千年以上 - Hmiel说,这“不是预期已经改变了之前250年”。

“严重低估”

Hmiel说,这些发现表明,“今天大气中几乎所有的化石甲烷都来自于提取和使用化石燃料时产生的人为排放。”

这表明,此前的“自底向上Hmiel说,“库存——通过将来源(如牲畜、天然气作业和垃圾填埋场)的数量乘以它们可能的排放量来估计甲烷的数量——严重低估了”化石燃料的排放量。

这篇论文得出的结论是,人类造成的化石甲烷排放量可能被低估了每年38- 5800万吨——相当于最近估计的25-40%。

其他研究他还指出,自下而上的甲烷库存并没有完全考虑到石油和天然气基础设施的甲烷排放。然而,具有讽刺意味的是,短暂的高原从20世纪90年代末到21世纪初,大气中甲烷浓度不断上升(见前面的图表)有关石油和天然气行业在发达国家减少甲烷逃逸的“逃犯”的排放量。

Hmiel说,这一发现也有积极的一面:

“简而言之,如果来自人类的排放比我们想象的要多,那么更多的排放属于我们的管辖范围和机构。然而,人类几乎无法控制‘自然’排放,因为它们无论如何都会发生。”

例如,他补充说,如果“排放来自石油和天然气生产,然后通过制定法规迫使该行业研究所至少改善报告,或者更好的是,减少他们——然后我们可以限制排放的甲烷到大气和气候变暖造成”。

“独特的”

“这篇论文是非常重要的,”说罗伯·杰克逊教授他是北京大学地球系统科学教授188bet博彩公司怎么样斯坦福大学椅子全球碳计划.杰克逊没有参与这项研究,他告诉《碳简报》:金宝搏bet188

“我们可能高估了自然地质渗漏产生的甲烷排放量。如果是这样的话,化石燃料活动对气候和环境的影响甚至比我们想象的还要糟糕。”

然而,他补充说,仍有“许多事情”需要检查:

“我们现在需要对自然地质渗漏进行更多的测量。我们还需要检查论文结论背后的模型和同位素假设。这两件事都应该很快发生。”

甲烷气泡上升到一个寒冷的渗漏点。在华盛顿峡谷北部的弗吉尼亚近海海底,甲烷气泡以小溪的形式从沉积物中流出。在渗漏区周围和周围可以看到羽毛虫、海葵、细菌垫块、熊猫虾和大红蟹(Chaceon quinquedens)。来源:NOAA OKEANOS Explorer项目,2013年ROV试运行和现场试验
甲烷气泡上升到一个寒冷的渗漏点。在华盛顿峡谷北部的弗吉尼亚近海海底,甲烷气泡以小溪的形式从沉积物中流出。在渗漏区周围和周围可以看到羽毛虫、海葵、细菌垫块、熊猫虾和大红蟹(Chaceon quinquedens)。信用:NOAA OKEANOS Explorer计划, 2013年ROV试运行和现场试验

Celi博士一个Sapart的研究人员Université布鲁塞尔自由他之前发表过研究在分析自然和人为造成的甲烷来源时,他说,新的数据集是“独特的和卓越的质量”。

然而,与杰克逊教授的评论相呼应,她对《碳简报》表示,“人类活动和自然——地质——化石排放之间的划分仍然极其困难”,因此金宝搏bet188,追溯到1850年之前的“更密集、更长的数据集”,将“有助于在未来巩固这篇论文的定量结论”。

希瑟博士雕刻,对全球碳循环的高级讲师伦敦帝国理工学院他说,研究结果表明,“化石燃料行业对近期气候变化的影响可能比我们之前认为的还要大。”她对《碳简报》表示,这意味着有“更大的机会”减少这些排放。金宝搏bet188

“这是至关重要的是更多的精力投入甲烷排放量的缓解,如固定在天然气开采和销售网络泄漏。我们需要监视使用大气测量,包括像那些在这项研究中取得大气中甲烷浓度放射性碳测量这些减排努力。”

从这个故事中Sharelines
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