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苏格兰Grangemouth炼油厂燃烧的天然气火炬
苏格兰Grangemouth炼油厂燃烧的天然气火炬 信用:伊恩卢瑟福/ alamy股票照片
温室气体和气溶胶
2020年2月19日16:00时

化石燃料的甲烷排放量“严重低估”

罗伯特麦克韦尼

罗伯特麦克韦尼

19.02.2020 |4:00 PM
温室气体和气溶胶 化石燃料的甲烷排放量“严重低估”

一项新的研究表明,人类在开采和使用化石燃料时排放的甲烷可能被“严重低估”了。

该研究表明,化石甲烷的“天然”排放,渗出深层储备,占总甲烷排放量小得多,而不是以前思考。

这意味着大气中化石甲烷的水平很可能是由于煤炭、石油和天然气在开采、钻探和运输过程中泄漏的甲烷造成的。

首席研究员告诉《碳简报》,这意味着化石燃料产生的甲烷排放量比之前估计的要高25-40%。必威手机官网

调查结果表明,“化石 - 燃料工业可能对最近的气候变化比例大的比例比我们以前的思考”,这是一个不参与研究的科学家讲述碳简介。必威手机官网然而,削减排放也有“更大的机会”,通过“固定在天然气提取和分销网络中的泄漏”。

化石甲烷

甲烷是一种强效温室气体仅次于二氧化碳就它对全球变暖的贡献而言。

虽然在大气中比二氧化碳更短暂,但甲烷包装更多的变暖冲击 - 它是周围的28-34倍(pdf)更强大的100年期间(虽然有其他方法比较甲烷对二氧化碳的热身影响)。

甲烷主要有两种:“生物源性”,由植物和动物产生,以及“化石”,被封存在地下数百万年。

这项新研究发表在自然,主要关注化石甲烷的排放。这些通常与化石燃料的开采和运输有关从煤矿和油气钻探中泄漏- 但它们也有“自然”来源。

四个主要方面这些甲烷化石会自然地释放到大气中。这些渗漏包括陆上渗漏(包括油气渗漏、泥火山和含气泉)、海底渗漏(海上)、来自含油气沉积岩的“弥漫性微渗漏”,以及地热和火山地层。

关闭在泥火山的甲烷泡影,Qobustan,阿塞拜疆。信用 :半虫/ Alamy Stock Photo

这项新的研究表明,通过这些自然方式排放的甲烷量被高估了。

指纹

科学家可以通过分析甲烷分子的精确组成来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第一作者解释道本杰明博士Hmiel他是麻省理工学院的一名博士后罗彻斯特大学在纽约州。他讲碳简短:必威手机官网

“化石来源从大气中分离出来已经很长时间了——几百万年了。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——例如湿地,稻田,牛打嗝-容易与大气中交换碳,在排放时含有与大气中二氧化碳相似的14C含量。”

因此,简而言之,科学家知道甲烷何时起源于深藏的化石源,因为它不含碳14。这就是所谓的"无14c甲烷"

对于他们的学习,研究人员收集了空气样本冰核钻出格陵兰岛南极冰原。冰封住微小的空气气泡,随着年复一年的降雪层层堆积。通过在冰原上切割出一个圆柱形的冰,科学家可以重建出几千年前大气组成的时间线。

新的记录跨度大约在1750-2013年,它“捕捉了大气中14CH4(甲烷中的碳-14)的演化。前工业化时代报纸上说。通过量化空气样本中化石甲烷与生物甲烷的比例,研究人员在250多年的时间里重建了14CH4的特征。

下面的图表显示了他们的新纪录。上面的图表显示了18世纪中期以来全球大气中甲烷的浓度,而下面的图表显示了自1850年以来大气中14CH4(绿线)的重建。这些单独的点显示了从不同地点的冰芯中获得的14摄氏度的测量值。

上图显示全球CH4摩尔分数以十亿分之一(ppb)为单位,由冰芯数据重建而成。下图显示了新研究重建的大气14CH4历史(绿线)。绿色虚线表示两个 一种 RD偏差不确定性范围。蓝线显示生物源的14ch4签名。单个点显示特定冰芯的测量。来源:HMIEL等人。(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一致”。

相比之下,新记录表明,在1870年之前,“天然化石甲烷渗漏量非常小——不超过今天甲烷总量的1%,”Hmiel指出。

先前的估计该报告称,每年天然化石甲烷的排放量约为4000 - 6000万吨。这项新的研究发现,它们更有可能达到每年160万吨的订单,最高达到每年540万吨。Hmiel说,这表明自然排放“比以前认为的要小10倍”。

去核武器

上面的图表在20世纪中期发生了一个戏剧性的转变。这是因为一个复杂的因素:核技术。

核工业通过两种方式影响了大气中14摄氏度的含量。第一次是地面上的核弹试验,始于1945年,向空气中添加了大量的14摄氏度,哈米尔解释道:

“这被称为炸弹脉冲尽管1963年的国际条约禁止了该试验,但它对大气中14摄氏度的含量造成了重大扰动,由于大气中14摄氏度的自然变化速度之快,使得‘化石’甲烷和‘生物’甲烷的简单分离变得复杂。”

这种效果可以在早期图表中的蓝线中看到,这在20世纪中期的生物生成14Ch4中显示出巨大的尖峰。

“獾”,1953年4月18日在内华达州试验场进行的2.3万吨核弹试验。信誉:埃弗雷特集合历史/ alamy股票照片
“獾”,1953年4月18日在内华达州试验场进行的2.3万吨核弹试验。信贷:埃弗雷特收集历史/ Alamy Stock Photo

第二个影响来自核电站HMIEL说。他注意到,从20世纪70年代开始,核电增加了“一个非常小,但全球可量化的,14ch4”,注意:

“这种扰动改变了我们目前在大气中测量到的14CH4特征,但没有显著影响甲烷总量,这是我们在量化来源的化石成分时计算的一部分。”

研究人员说,核影响的结果是,在20世纪中期以后,新的14摄氏度记录对评估化石甲烷的可靠性降低了。

然而,Hmiel说,因为自然渗漏的水平只会在很长一段时间内发生变化——数千年或更久——所以“预计在过去250年里不会发生变化”。

'严重低估'

研究结果表明,“今天大气中几乎所有的化石甲烷都是由开采和使用化石燃料而产生的人为排放”,Hmiel说。

这表明以前的"自下而上Hmiel说:“清单是用甲烷来源(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算甲烷数据的,这“严重低估了”化石燃料的排放量。

人为的化石甲烷排放可能已低估了每年38-58米,本文得出结论 - 相当于近期估计的约25-40%。

其他的研究他还表示,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20世纪90年代末至21世纪初,大气中甲烷浓度不断上升(见图表)有关对发达国家的石油和天然气工业减少“逃亡”的甲烷排放。

HMIEL说,这个发现有一个积极的一面:

“简单地说,如果人类活动的排放比我们想象的要大,那么更多的排放就属于我们的管辖范围和机构。然而,人类对‘自然’排放几乎没有控制,因为它们无论如何都会发生。”

例如,如果“排放来自石油和天然气产量,他补充说,然后通过颁布法规,强迫行业,至少改善他们的报告 - 或者更好,减少它们 - 然后我们可以限制排放甲烷到大气中的气氛和变暖的导致“。

“独特的”

“这篇论文很重要,”他说罗伯·杰克逊教授,地球系统科学教授biwei6868斯坦福大学椅子全球碳项目。杰克逊没有参与这项研究,他告诉Carbon Brief:必威手机官网

“我们可能的是,我们可能从天然地质渗透中估量甲烷排放量。如果是这样,气候燃料活动甚至更糟糕的环境和环境比我们想象的更糟糕。“

但是,他补充说:仍有“许多东西”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。这两种情况都应该很快发生。”

甲烷气泡在寒冷的渗水地点上升。在华盛顿峡谷北部的维吉尼亚近海海床上,甲烷气泡从沉积物中涌出。透过渗漏区及渗漏区边缘,可看到有刺虫、海葵、细菌垫、斑虾及大红蟹(Chaceon quinquedens)。资料来源:美国国家海洋和大气管理局OKEANOS探索者计划,2013年ROV测试和现场试验
甲烷气泡在寒冷的渗水地点上升。在华盛顿峡谷北部的维吉尼亚近海海床上,甲烷气泡从沉积物中涌出。透过渗漏区及渗漏区边缘,可看到有刺虫、海葵、细菌垫、斑虾及大红蟹(Chaceon quinquedens)。信贷:Noaa Okeanos Explorer计划ROV的试运行和现场试验

Céli博士一种Sapart.是一名研究员Université布鲁塞尔自由谁之前发表过研究在分析自然和人类引起的甲烷来源时,新数据集是“独特的和特殊质量”。

然而,与杰克逊教授的评论相一致的是,她告诉Carbon Brief,“人类和自然-地质-化石排放的划分仍然极其困难”,必威手机官网因此,回溯到1850年以前的“更密集和更长的数据集”将“有助于在未来加强这篇论文的定量结论”。

希瑟博士雕刻他是华盛顿大学(washington university)全球碳循环高级讲师伦敦帝国理工学院说,调查结果表明,“化石 - 燃料工业可能对最近的气候变化比例大的比例比我们以前认为”。这意味着削减这些排放有“更大的机会”,她讲碳简短:必威手机官网

“关键是要加大力度减少甲烷排放,比如修复天然气开采和输配网络中的泄漏。我们需要使用大气测量来监测这些缓解措施,包括像这项研究中所做的大气甲烷中的放射性碳的测量。”

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