如果你不得不猜測，你會說從前工業(yè)時代到最近這段歷史時期的全球碳循環(huán)是什么？具體來說，1750+ 與 1958 年大氣 CO2 測量開始時有何不同？您如何估計(jì)過去十年（2012-2021 年）、去年（2021 年）和今年（2022 年）的全球碳循環(huán)有何不同？
全球碳預(yù)算將幫助您確定您的近似值有多接近。它是在來自 18 個國家/地區(qū)的 70 個組織的 100 多人的支持下制作的。自 2006 年以來，作為全球碳項(xiàng)目的一部分，全球碳預(yù)算提供了大量關(guān)于碳排放及其對實(shí)現(xiàn)全球氣候目標(biāo)的影響的信息。全球 CO2 排放和匯的估算是碳循環(huán)研究界的一項(xiàng)重大工作，需要對測量、統(tǒng)計(jì)估算和模型結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)的匯編和綜合。
由于預(yù)算是在一份 25,000 字的論文中描述的，因此請?jiān)试S我們在CleanTechnica為您提供亮點(diǎn)。之后，如果您渴望更深入地研究數(shù)學(xué)和方法論，那就去吧。
什么是全球碳計(jì)劃？全球碳項(xiàng)目 (GCP) 整合了有關(guān)人類活動和地球系統(tǒng)的溫室氣體知識。他們的項(xiàng)目包括針對 3 種主要溫室氣體（二氧化碳、甲烷和一氧化二氮）的全球預(yù)算，以及在城市、區(qū)域、累積和負(fù)排放方面的互補(bǔ)性努力。
為什么我們應(yīng)該關(guān)心二氧化碳排放及其在地球生物圈內(nèi)的分布？準(zhǔn)確評估人為二氧化碳 (CO2) 排放及其在氣候變化中在大氣、海洋和陸地生物圈中的再分配對于更好地了解全球碳循環(huán)、支持氣候政策的制定和預(yù)測未來氣候變化至關(guān)重要。
年度碳預(yù)算的目的是什么？年度碳預(yù)算的交付有兩個目的。
- 對有關(guān)氣候系統(tǒng)人為擾動狀態(tài)及其根本原因的最新信息的需求很大。廣泛的利益相關(guān)者社區(qū)依賴于與年度碳預(yù)算相關(guān)的數(shù)據(jù)集，包括從事適應(yīng)和緩解人類驅(qū)動的氣候變化的科學(xué)家、決策者、企業(yè)、記者和非政府組織。
- 在過去的幾十年里，我們看到人類和生物物理環(huán)境發(fā)生了前所未有的變化（例如化石燃料排放量增長的變化、COVID-19 大流行的影響、地球變暖和碳匯的強(qiáng)度），需要經(jīng)常進(jìn)行評估地球狀況，更好地量化當(dāng)代全球碳循環(huán)變化的原因，并提高預(yù)測其未來演變的能力。建立這種科學(xué)理解以應(yīng)對非凡的氣候緩解挑戰(zhàn)需要頻繁、可靠、透明和可追溯的數(shù)據(jù)集和方法，這些數(shù)據(jù)集和方法可以被審查和復(fù)制。預(yù)算通過“實(shí)時數(shù)據(jù)”幫助跟蹤新的預(yù)算更新。
全球碳預(yù)算的主要組成部分是什么？化石 CO2 排放基于能源統(tǒng)計(jì)和水泥生產(chǎn)數(shù)據(jù)，而土地利用變化（主要是毀林）產(chǎn)生的排放基于土地利用和土地利用變化數(shù)據(jù)以及簿記模型。直接測量大氣中的 CO2 濃度，并根據(jù)濃度的年度變化計(jì)算其增長率。海洋 CO2 匯是用全球海洋生物地球化學(xué)模型和基于觀測的數(shù)據(jù)產(chǎn)品估算的。陸地 CO2 匯是用動態(tài)全球植被模型估算的。由此產(chǎn)生的碳預(yù)算失衡，估計(jì)的總排放量與估計(jì)的大氣、海洋和陸地生物圈變化之間的差異，是對當(dāng)代碳循環(huán)的不完善數(shù)據(jù)和理解的衡量。
GCB是否得到政府當(dāng)局的認(rèn)可？政府間氣候變化專門委員會 (IPCC) 在所有評估報(bào)告中和其他機(jī)構(gòu)對全球二氧化碳預(yù)算進(jìn)行了評估。多年來，全球碳項(xiàng)目協(xié)調(diào)了這一合作社區(qū)的努力，以每年發(fā)布全球碳預(yù)算。世界各地的多個組織和研究小組生成了用于完成全球碳預(yù)算的原始測量和數(shù)據(jù)。
化石 CO2 排放量在不同時期有何不同？
工業(yè)化前的碳排放：大氣中二氧化碳 (CO2) 的濃度從工業(yè)時代初期的 1750 年的大約百萬分之 278 (ppm) 增加到 2021 年的 414.7 ± 0.1 ppm。大氣中的 CO2 增加最初，高于工業(yè)化前水平的主要原因是森林砍伐和其他土地利用變化活動向大氣中釋放了碳。然后，在 1850 年，46% 的化石 CO2 排放來自煤炭，35% 來自石油，15% 來自天然氣，3% 來自碳酸鹽分解，1% 來自燃燒。
1958 年后的化石燃料排放：雖然化石燃料的排放始于工業(yè)時代之前，但從 1950 年左右開始，它們成為大氣中人為排放的主要來源，并且它們的相對份額一直持續(xù)增加，直到現(xiàn)在。人為排放發(fā)生在一個活躍的自然碳循環(huán)之上，該循環(huán)在從次日到數(shù)千年的時間尺度上在大氣、海洋和陸地生物圈的水庫之間循環(huán)碳，而與地質(zhì)水庫的交換發(fā)生在更長的時間尺度上。從 1960 年至今，全球陸地 CO2 匯的增加主要?dú)w因于 CO2 施肥效應(yīng)，直接刺激植物光合作用并增加水資源受限系統(tǒng)中的植物用水，氣候變化的負(fù)面影響很小。
在最近的 1960-2021 年期間，全球化石 CO2 排放量每十年增加一次。這些排放量的增長率在 1960 年代和 1990 年代之間有所下降，從 1960 年代（1960-1969）的每年 4.3%、1970 年代（1970-1979）的每年 3.2%、1980 年代（1980 年代）的每年 1.6% –1989），1990 年代（1990-1999）每年 0.9%。與化石排放量的增長相反，土地利用、土地利用變化和林業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳排放量在 1960-1999 年期間保持相對穩(wěn)定，但自 1990 年代以來略有下降。
2012-2021 年化石燃料排放：在 2010-2016 年期間，海洋 CO2 匯似乎隨著大氣中 CO2 的預(yù)期增加而加強(qiáng)。在歷史時期，匯隨著人為排放量的指數(shù)增長而增加。在此期間之后，增長率在 2000 年代再次開始上升，平均每年增長率為 3.0%，在過去十年（2012-2021 年）下降到每年 0.5%。在 2012 年至 2021 年的十年間，24 個國家的化石 CO2 排放量有所減少。
過去十年（2012-2021 年）的平均全球碳預(yù)算表明，總排放量的 89% 來自化石 CO2 排放，11% 來自土地利用變化。總排放量分為大氣 (48%)、海洋 (26%) 和陸地 (29%)。
2021 年化石燃料排放： 2021 年，全球化石燃料二氧化碳排放量比 2020 年高 5.1%，原因是全球從最嚴(yán)重的 COVID-19 大流行中反彈，分布在煤炭 (41%)、石油 (32%)、天然氣中(22 %)、水泥 (5 %) 和其他 (1 %)。與上年相比，2021年煤炭、石油和天然氣的排放量分別增加了5.7%、5.8%和4.8%，而水泥的排放量增加了2.1%。大流行對火災(zāi)活動或森林覆蓋變化趨勢的影響很難與一般政治發(fā)展和環(huán)境變化的影響以及農(nóng)業(yè)和林業(yè)經(jīng)濟(jì)活動中斷的長期后果區(qū)分開來。
2022 年化石燃料排放： 2022 年預(yù)測估計(jì)，2022 年全球化石燃料二氧化碳排放量（包括水泥碳化）將增長 1.0%，超過 2019 年的排放水平。預(yù)計(jì) 2022 年全球每種燃料類型的排放量將增加：煤炭 +1%，石油 +2.2%，天然氣 -0.2%，水泥 -1.6%。
現(xiàn)有數(shù)據(jù)表明，與 2021 年相比，2022 年化石 CO2 排放量繼續(xù)增加 1.0%，使排放量略高于 2019 年的水平。預(yù)計(jì) 2022 年煤炭、石油和天然氣的排放量將高于 2021 年的水平（分別高出 1.0%、2.2% 和 -0.2%）。雖然預(yù)計(jì) 2022 年中國的排放量將減少 0.9%，歐盟的排放量將減少 0.8%，但美國的排放量將增加 1.5%，印度將增加 6%，世界其他地區(qū)將增加 1.7%。
2022 年的預(yù)測是如何計(jì)算出來的？ 2022 年增長評估基于截至 8 月的每月計(jì)算的全球大氣 CO2 濃度。額外的分析表明，與下半年（北方夏季-秋季-冬季過渡）相比，上半年（北方冬季-春季-夏季過渡）顯示出更多的年際變化。 2022 年海洋 CO2 匯預(yù)測基于年度歷史和估計(jì)的 2022 年大氣 CO2 濃度、今年碳預(yù)算的歷史和估計(jì)的 2022 年全球化石燃料排放量以及春季海洋尼諾指數(shù)。
從前工業(yè)時代到現(xiàn)在的排放總結(jié)是什么？在 1850-2021 年的歷史時期，30% 的歷史排放來自土地利用變化，70% 來自化石排放。然而，自 1960 年以來，化石排放量顯著增長，而土地利用變化卻沒有，因此，土地利用變化對人為排放總量的貢獻(xiàn)在最近時期較小（1960-2021 年期間為 18%，1960-2021 年期間為 11%） 2012–2021 年）。
計(jì)算全球碳預(yù)算
排放數(shù)據(jù)在哪里收集？自 1980 年以來，月度數(shù)據(jù)來自 NOAA/GML，并且基于海洋邊界層中多個站點(diǎn)的直接大氣 CO2 測量的平均值。 1958 年至 1979 年的月度數(shù)據(jù)來自斯克里普斯海洋學(xué)研究所，基于莫納羅亞站和南極站對大氣中二氧化碳的直接測量平均值。
如何通過人類活動的排放來量化 CO2 對大氣的輸入？它通過大氣 CO2 濃度的增長率以及陸地和海洋水庫中碳儲存的變化來量化，以響應(yīng)大氣 CO2 水平的增加、氣候變化和變率以及其他人為和自然變化。在這種量化中固有的是對這種隨著時間的推移的擾動預(yù)算以及自然碳循環(huán)的潛在可變性和趨勢的理解。反過來，這些因素會產(chǎn)生自然匯，以應(yīng)對氣候、二氧化碳和土地利用變化驅(qū)動因素的變化，并量化與給定氣候穩(wěn)定目標(biāo)相容的排放量。
土地利用和土地利用變化如何計(jì)入這些方程式？來自土地利用、土地利用變化和林業(yè)的凈 CO2 通量包括來自毀林、造林、伐木和森林退化（包括采伐活動）、輪墾（砍伐森林用于農(nóng)業(yè)，然后廢棄的循環(huán)）和再生的 CO2 通量森林（木材采伐或農(nóng)業(yè)廢棄后）。還添加了泥炭燃燒和排水的排放。
GCB 是如何定義匯的？ CO2 匯在概念上包括陸地（包括內(nèi)陸水域和河口）和海洋（包括沿海和邊緣海域）對 CO2 升高以及氣候和其他環(huán)境條件變化的響應(yīng)。全球排放及其在大氣、海洋和陸地之間的分配在現(xiàn)實(shí)世界中是平衡的。
為什么大氣增長率存在不確定性？大氣增長率的不確定性歸因于 4 個主要因素。
- 參考?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)的長期重現(xiàn)性
- 可能持續(xù)數(shù)月至 2 年的小的無法解釋的系統(tǒng)分析錯誤來來去去
- 海洋邊界層的網(wǎng)絡(luò)組成以及一些站點(diǎn)的進(jìn)出、每個站點(diǎn)的時間序列間隙等
- 與使用地表網(wǎng)絡(luò)的平均 CO2 濃度近似評估大氣 CO2 總負(fù)荷所需的真實(shí)大氣平均 CO2 濃度（質(zhì)量加權(quán)，三維）相關(guān)的不確定性
脫碳有希望嗎？在全球范圍內(nèi)，化石 CO2 排放量增長正在放緩，這是由于氣候政策和技術(shù)變革的出現(xiàn)，導(dǎo)致從煤炭向天然氣的轉(zhuǎn)變、可再生能源的增長以及煤炭產(chǎn)能擴(kuò)張的減少。在全球總體水平上，脫碳在過去十年中顯示出強(qiáng)烈且不斷增強(qiáng)的信號，經(jīng)濟(jì)增長放緩和單位 GDP 能源消耗下降的貢獻(xiàn)較小。盡管全球化石 CO2 排放量增長放緩，但排放量仍在增長，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足 UNFCCC 巴黎協(xié)定雄心勃勃的氣候目標(biāo)所需的減排量。
來源：CleanTechnic
