客观日本

日本绘制东亚甲烷排放分布图,明确地球温室效应的重要因素

2019年06月26日 能源环境
日本语

日本的国立环境研究所与海洋研究开发机构组成的研究小组,利用堆积数据和模型的自下而上的预测方法,明确了东亚地区(包括日本、中国、韩国、蒙古、朝鲜)甲烷排放量分布和时间变化,并利用自主制作的排放模型和统计数据,针对各种自然和人为排放源绘制了详细的分布图。结果显示,东亚地区每年的甲烷总排放量(2000~2012年平均)约为6730万吨,相当于全球总排放量的13%左右。另外还发现,近年来排放量增加的趋势显著,煤炭开采及农业和畜牧业等人为源排放量约占89%。该分布图明确了东亚地区的温室气体收支情况,有望为预测地球变暖及制定相应对策贡献力量。

相关论文已经在科学期刊《Science of the Total Environment》上发表。

研究背景

地球变暖已经成为亟需解决的课题,其主要原因是人为排放的温室气体在大气中不断积累,因此,准确掌握温室气体的动态和收支非常重要。关于对地球变暖影响最大的二氧化碳(CO2),业界已经根据长期以来的观测数据进行了详细分析,并基于分析结果开发和利用了碳循环模型。但针对甲烷(CH4)等二氧化碳以外的温室气体的研究积累相对较少,在调查和预测地球变暖的实际情况时成为一大不确定因素。

甲烷的特点是,在大气中的寿命相对较短,只有12年左右,但与相同重量的二氧化碳相比,其温室效应更强(排放后20年内的增温作用为二氧化碳的84倍,100年为28倍)。工业革命以后,大气中的甲烷浓度增加了1.5倍以上,增长率明显高于二氧化碳(增加约40%)。

东亚地区的甲烷排放很值得关注。因为东亚拥有从森林到干旱地带的多样化生态系统,非常便于掌握自然源甲烷收支的特点。另外,在日本、中国和韩国等经济及工业活动比较旺盛的国家,伴随工业活动和城市活动的人为排放量被认为在持续增加,因此,准确掌握这些情况能为地球变暖对策提供有用的信息。

研究结果

调查显示,近年(2000~2012年)东亚地区的甲烷净排放量平均为6731万吨/年(表1)。地表上唯一的吸收源——土壤氧化的能力为235万吨,大约可抵消排放量中的3.4%。从不同国家来看,人口数量遥遥领先、工业活动也非常旺盛的中国大陆地区的排放量比较高,在人为源和自然源的排放占比中,人为源占88.8%。这些统计结果与《联合国气候变化框架公约》报告的各国数值基本一致。

日本绘制东亚甲烷排放分布图,明确地球温室效应的重要因素

排放量中占比最高的是煤炭和天然气等化石燃料在开采过程中的排放(24.9%),其次为农业(22.7%)、垃圾填埋等废弃物(15.5%)以及家畜饲养(14.9%)。从表中可以看出,自然排放源主要是湿地(在自然排放源中占95.5%:每年排放943万吨),白蚁和火灾的占比较小(每年合计为44万吨)。

不仅是总量,排放源和吸收源的分布图(图1)还显示了各个源头比较有特色的分布偏差。分布图显示,在湿地中,位于中国中部的河流下游和内陆地区的湿地为强排放源,而在干燥土壤的甲烷吸收量方面,干燥土壤分布相对较广且气候温暖的南方贡献比较大。东亚地区处于湿润的季风气候下,因此火灾的数量比东南亚和东西伯利亚少,不过在蒙古、朝鲜和中国大陆的部分地区存在火灾排放源。工业活动旺盛的城市地区、水田和畜产等农业活动兴盛的地区以及大量开采化石燃料的地区,人为排放量尤其高。对于不同地区的自然排放源和人为排放源的占比进行评估发现,人为排放源在很多地区都占较高比例。不过,拥有大量湿地的中国中部和西藏高原,存在自然排放源占比较高的地区。

日本绘制东亚甲烷排放分布图,明确地球温室效应的重要因素

图1:东亚地区的甲烷排放(自然排放源+人为排放源的合计)分布情况及详情(2000-2012年平均值)

逐年变化方面(图2),东亚地区的总排放量在1990年代为6120万吨/年,到2012年增至7800万吨/年,约增加了30%。其中大部分来自化石燃料开采,废弃物处理和家畜饲养产生的排放量也大幅增加。在上述时间段,日本的排放量普遍减少,而在中国,城市地区、农田和牧区以及化石燃料开采区的排放量显著增加。研究小组还对排放量的季节变化进行了解析,发现人为排放源、尤其是农业排放源的数据今后需要改进。

日本绘制东亚甲烷排放分布图,明确地球温室效应的重要因素

图2:东亚地区的甲烷排放量和吸收量的逐年变化及详情。2013~2015年的人为源排放是根据二氧化碳和甲烷的排放比推算的,所以只显示总量。

此次的解析尽量使用了最新最可靠的数据,但仍然可能存在误差和偏差(不确定性)。关于湿地排放,利用多个模型比较了排放量的估算值,发现存在40%以上的偏差。人为排放量也一样,根据基础统计数据和换算排放量时使用的方法的不同,出现了相当大的偏差。估计整体的偏差范围为±1400万吨左右。

(日文全文)

文:JST客观日本编辑部

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