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穿戴在伦敦地下旅行的通勤者在covid-19爆发期间,3月2020年3月20日。信用:伦敦/ alamy的运输股票照片。2bb5c5y.
在Covid-19爆发期间,伦敦地下的乘客在4月20日疫情。 信誉:运输伦敦/ alamy股票照片
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2020年5月7日11:00

分析:新冠肺炎大流行对大气二氧化碳有什么影响?

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05.07.20
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07.05.2020 |11:00 AM
客人帖子 分析:新冠肺炎大流行对大气二氧化碳有什么影响?

最近几周已经看到了一些关于冠状病毒大流行如何影响二氧化碳排放的估计中国, 这英国欧洲整个世界在2020年。

但气候变化的关键问题是影响整体的影响数量二氧化碳在大气中 -主要的驱动因素全球温度升高。在我们对碳简介的分析中,我们评估今年对大必威手机官网气二氧化碳浓度的显着影响。

我们的研究结果显示,今年二氧化碳的年平均浓度仍将增加,尽管排放量正在减少。我们估计,全年二氧化碳水平将上升2.48 ppm。这一增加量比没有封锁的情况下少0.32ppm,相当于预期增加量的11%。

这意味着,尽管全球排放较小,但它们仍在继续 - 只是以较慢的速度。额外的CO2仍然积累在大气中。

一个类比是用水龙头灌浴缸。如果水龙头代表二氧化碳排放,而浴缸里的水位代表二氧化碳浓度,当我们暂时把水龙头关小一点时,水仍在流入浴缸,所以水位仍在上升。为了减缓气候变化,需要把水龙头调小——而且是永久性的。

预测浓度

梅特办公室常规预测在来年,大气中的二氧化碳集中程度如何变化。这是基于来自化石燃料燃烧,土地利用和水泥生产的人类排放以及由于最近和预测的气候条件,天然碳汇和来源的预测变化。

预测是在夏威夷的Mauna Loa天文台的二氧化碳,其中监测自1958年以来一直在进行。二氧化碳每年稳步上涨 - 从1959年的年度平均316ppm于2019年到411ppm - 以人为造成的排放量增长。这个CO2记录是标志性的数据“龙头曲线“。

从1958年到2020年5月4日在夏威夷莫纳罗亚天文台测量的每月平均二氧化碳浓度。信贷:图像礼貌Scripps海洋学机构

虽然人类排放驱动了二氧化碳的长期积累,但堆积的速度从一年增加,主要是由于气候诱导的变化,这影响了土地植被和海洋占用了多少二氧化碳。

例如,由于大型ELNiño的事件导致热带的大型埃尼诺事件,最大的年度二氧化碳增长率为3.39ppm。这导致热带生态系统占用较少的碳,而不是正常年。虽然自然陆地和海洋碳汇通常吸收大约50%的化石燃料二氧化碳,但2015-16岁的含量约为30%。

较小的二氧化碳增加在随后的几年里由于对热带生态系统的气候影响,我们预计2020年将看到另一个相对较大的年度二氧化碳。使用去年的排放,我们希望这可以是2.80ppm(±0.57)。

与天然水池的变化相比,人类排放中的少年截至年度的人类排放的波动通常不会导致大气层积聚的速度变化。尽管如此,今年预测的排放异常变化,一个明显的问题是:如果CO2正在慢慢地建立,这是多么明显?它是否改变了未来几个月的二氧化碳浓度的预测?

修订预测

我们可以通过调整预测的二氧化碳浓度与每月减少排放的估计进行调整,计算对MET Office CO2预测的影响。

排放在中国二月份下降了25%然后再次增加。估计在全球其他地方的变化也是在今年剩下的时间内进行的,但具有高的不确定性。国际能源机构(IEA)必威体育在线注册项目据估计,2020年全球化石燃料排放总量减少了近26亿吨二氧化碳(GtCO2),减少8%,主要是石油和煤炭消耗的减少,预计将在今年第二季度达到峰值。

(在这个阶段,真正知道减少的是什么,但这提供了一种情况,可以用于说明潜在效果的大小。)

使用IEA的按照预测需求减少的石油和天然气和煤的假设相同的概要文件——与调整占2月煤炭在中国使用的急剧下降,我们可以估计的潜在规模影响今年每月的二氧化碳浓度。

这将使浓度的年增长率降低0.32ppm,达到2.48ppm(±0.57)。这相当于在不受2019冠状病毒病经济影响的情况下,同比增长约11%。

换句话说,没有锁定,与2019年全球平均水平相比,2020年大气中的二氧化碳总量增加0.68%。但随着锁定,我们将增加到0.60%。

(重要的是要注意Mauna Loa是一个位置,此计算与2019年相比,2020年的年平均变化。因此,这不一定代表对排放预计减少的长期全球响应。)

二氧化碳的季节性循环

最近几周Mauna Loa的测量表明二氧化碳持续上涨。4月的平均值已经设定了416.2 ppm的新历史新高,这可能是至少有200万年的最高浓度。

Mauna Loa的每月二氧化碳将在5月份达到417.1ppm(±0.6),然后在未来四个月下降,因为北方土地生态系统绿色,并将二氧化碳脱离大气层。在9月份的年度最低限度之后,Mauna Loa的二氧化碳浓度将再次崛起,因为北半球生态系统在秋冬释放碳回到大气层。

在没有Covid-19排放减少的情况下,5月平均二氧化碳的新预测比预期低于0.4ppm。如果全球排放减少了8%,4月份最大值最大,每年9月的年度最低每月二氧化碳将是410.6ppm(±0.6),而在没有Covid-19的情况下预期的411.1ppm(±0.6)。

这在下面的图表中突出显示,该图显示了自2018年初以来Mauna Loa的每月和年度大气二氧化碳浓度。图表说明了CO2(薄黑线)的季节性周期,以及初始(红色)和修订(蓝色)预测2020年。

在莫纳罗亚观察和预测的二氧化碳浓度,显示了每年和每月的数值,说明了全球二氧化碳排放可能减少8%对预测的浓度上升的影响。信贷:气象局

需要明确的是,5月份之后二氧化碳浓度的下降不是Covid-19经济影响导致排放量减少的结果——这只是生物圈正常的季节性循环。

九月后,二氧化碳将像往常一样再次上升,但没有Covid-19,它不会达到它的高度。在这里假设的情况下,12月份的二氧化碳浓度将比没有Covid-19的影响大约0.4ppm。

排放量和浓度之间的区别

虽然上面所概述的情景减慢了CO2的增加,但足以消除最初预测的略微较快的速度,我们不会指望这对气候有可检测的影响。相反,气候中的自然秋季秋千会摧毁任何效果。

换句话说,虽然二氧化碳的累积速度将略低于此前的预期,但这不足以大幅减缓全球变暖。

然而,减少其他气体和颗粒的排放可能有其他影响——例如,通过减少气溶胶颗粒造成的污染。这些对气候的潜在影响目前正在研究中,但可能会导致暂时的小幅变暖。它也可能影响天然碳汇的强度,但这在我们这里的计算中没有考虑。

减排对二氧化碳预测的最小影响说明了一个关键点二氧化碳排放和二氧化碳浓度不是一回事.排放量是通过人类活动释放到大气中的二氧化碳量,包括化石燃料燃烧和砍伐森林。浓度是实际在大气中的金额。

减少排放略微不立即减少浓度,它只会减缓增加速率。对于二氧化碳来停止在大气中建立建设,人类造成的排放需要在短期内下降约50%(天然水槽已经抵消了50%的排放量)。减排在长期内需要更大,因为如果CO2开始稳定,水槽会削弱。

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方法

全球碳循环和人类排放的作用

大气中二氧化碳量的变化取决于两个主要因素:

(1)大气与陆地和海洋之间二氧化碳的自然交换。

(2)通过燃烧深埋在地下或海底数百万年的化石燃料,向大气(进而向整个系统)排放额外的二氧化碳。

二氧化碳在大气、陆地和海洋之间的自然交换涉及到碳汇(从大气中吸收)和碳源(释放到大气中)之间的平衡。这种平衡一年到头都在变化,一年又一年,甚至可能持续几十年。

总体而言,土地和海洋是碳的净汇,抵消了人类排放的一些影响,并保持了人类引起的排放率大约一半的大气中的二氧化碳浓度(“机载级数”).然而,这个净水槽的力量随着天气和气候条件而变化,因此随着时间的推移,季节,气候变化年度和长期的气候变化。大气陆地交流也直接通过人土地使用改变,这也可能受到天气条件的影响 - 例如,人们可以被人点燃,但在热水干燥的天气中更严重燃烧。

预测二氧化碳的年增长率

年度二氧化碳的欧特办公预测主要依赖于天然碳汇的年度变化,并已验证成功的.2015年至2016年的创纪录大幅上涨是成功的预料到的,在ELNiño事件的实力和热带地区生态系统的相关干燥和加热的基础上,将它们削弱为碳汇。它也成功预测,2016年9月将是第一次年度最低浓度仍然在4 00ppm以上。成功预测了较小的年度二氧化碳崛起2017年2018年,与LaNiña条件相关的,这具有相反的效果。崛起2019年被成功预测为略快,但不如2016年快,因为太平洋的温和El Niño-like条件。这些条件也被成功预测将持续到2020年初,导致最初预测今年二氧化碳将再次相对快速上升。

虽然在现实中,二氧化碳季节循环的细节每年都不同,但目前的二氧化碳预测方法并没有考虑到这一点,只是简单地假定每年都是相同的形状。每月二氧化碳浓度的计算方法是相对于预测的年平均浓度减去或增加一定的量,其基础是每个日历月与前一年的平均差值。

Covid-19之前的更新预测

预报2019年1月2020年1月发布的2019年和2020年之间的年度增长2.74ppm(±0.57),2019年的二氧化碳排放量初步估计,并在未来三个月内赤道太平洋的海面温度(SST)预测.随着2019年排放的更新信息和现在可用的观察到的SST,可以更新Covid-19影响之前的预测。IEA报道了没有变化在2018年和2019年之间的化石燃料排放中,因此由于我们的统计关系被校准了全球碳项目(GCP)排放估计,我们使用2019年9.98 GTC的GCP 2018化石燃料排放估计。我们还使用GCP 2019年土地使用1.7 GTC的土地利用排放估计,2019年共提供11.68 GTC。总体结果(没有Covid-19影响)是略大的预测年二氧化碳升高为2.80ppm(±0.57),主要是由于SST比预测略微温暖(0.667c的异常而不是0.592℃)。

更新Covid-19影响的预测

我们研究了IEA方案,减少了几乎所有化石燃料的年度二氧化碳排放量2.6 GTCO2.(从2019年减少8%),分别由煤,石油和天然气减少1.1,1.0和0.4 gtCO2。(由于舍入到一个小数位,这些不达到2.6。)我们使用IEA的月份全球石油减少档案需求和假设与煤炭和天然气的全球排放相同的概况,同时在2月份调整煤炭,以占地中国的大量排放减少,主要与煤有关。我们假设中国、美国、欧盟28国和世界其他国家按照各自的比例分担减排2019年全球化石燃料排放的相对贡献据国际能源署(IEA)报道,今年1月美国和2月中国的原油产量分别小幅下降0.2 GTCO2.

全球的 中国 美国 EU28 其他国家的
1月 -0.02 0. -0.02 0. 0.
2月 -0.23 -0.2 0. 0. -0.04
三月 -0.25 -0.07 -0.04 -0.02 -0.12
4月 -0.65 -0.18 -0.09. -0.06 -0.31
可能 -0.58 -0.16 -0.08 -0.05 -0.28
-0.33 -0.09. -0.05 -0.03 -0.16
七月 -0.14 -0.04 -0.02 -0.01 -0.07
8月 -0.09. -0.03 -0.01 -0.01 -0.04
九月 -0.07 -0.02 -0.01 -0.01 -0.03
10月 -0.05 -0.01 -0.01 -0.00. -0.02
11月 -0.05 -0.01 -0.01 -0.00. -0.02
12月 -0.05 -0.01 -0.01 -0.00. -0.02
年度的 -2.5 -0.83 -0.35 -0.21 -1.12
基于国际能源署的预测和来自全球碳项目和碳简报的其他信息,在全球碳排放总量中每月减少化石燃料排放的情景必威手机官网

需要注意的是,二氧化碳排放总量还包括土地利用变化和水泥生产的排放。没有关于这些变化的信息,所以我们的计算只考虑了化石燃料燃烧排放的变化。

我们使用大气示踪模型TM3.计算逾期排放对MAUNA LOA的二氧化碳浓度的影响。该模型模拟风如何携带CO2远离排放来源以及全球气氛。我们模拟了常规排放的二氧化碳浓度,并使用来自的风图案在相关地点的上述排放量减少NCEP Reanalysis.(大气模型与观察结果相结合)。Mauna LOA两种模拟之间的CO2浓度之间的差异产生了减排对该位置浓度的影响。

我们重复这一点五年的模拟(2013年至2018年),并作为影响Mauna Loa的流通模式的平均值 - 换句话说,我们假设大气循环的平均气候学。Mauna Loa的精确浓度将取决于特定的风向。

然后,我们将这些月份的集中减少到Mauna Loa的上述每月二氧化碳预测,以获得预计排放减少的修订预测核算。

原始2020个预测 未经Covid-19经济影响,修订了2020个预测 假设2019冠状病毒病后化石燃料(FF)排放量减少8%,修订后的2020年预测
2019年总排放量(GTC) 11.56 11.68 11.68
2020 FF排放减少(GTCO2) - - 2.6
2020 FF减排(GtC) - - 0.71
Nino3.4 SST异常(C) 0.592 0.667 0.667
年度二氧化碳崛起(PPM) 2.74 2.80 2.48
年二氧化碳浓度(PPM) 414.2 414.3. 414.0
每月二氧化碳浓度(ppm)
一月 413.4 413.4 413.4
二月 414.0 414.0 414.0
3月 414.9 414.9 414.8
四月 416.8 416.8 416.6.
可能 417.4 417.5 417.1
六月 416.7 416.7 416.3.
七月 414.7 414.8 414.3.
八月 412.6 412.7 412.2
9月 411.0 411.1. 410.6
十月 411.5 411.5 411.1.
十一月 413.3 413.4 413.0
十二月 414.7 414.7 414.3.
将1月份发布的2020年莫纳罗亚火山二氧化碳预测、使用2019年排放量的更新海平面温度信息的修订预测和计入2020年预计排放量减少的进一步修订预测进行比较。

确认

我们感谢Simon Evans博士,碳简介的政策编必威手机官网辑,了解IEA排放减少预测的建议。

更新:本文更新于2021年05月01日,以纠正最终表格中的一个拼写错误。右边一栏九月份的数字是411.6,而不是正确的410.6。

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