北溪管道泄漏加劇氣候?yàn)?zāi)難背后：這種氣體的溫室效應(yīng)是CO2的80倍

近日，北溪輸氣管道天然氣泄漏事件成為了輿論焦點(diǎn)，因?yàn)楸毕艿赖氖軗p泄漏不僅讓能源供給原本就捉襟見肘的歐洲人民雪上加霜，不斷往外奔涌冒泡的天然氣，也引發(fā)了人們對其潛在環(huán)境影響的擔(dān)憂。

衛(wèi)星分析顯示，鋪設(shè)在波羅的海的北溪天然氣管線近期爆炸，引發(fā)了巨大的甲烷羽流(methane plume)。天然氣的主要成分是甲烷，后者是一種影響強(qiáng)大的溫室氣體，其短期升溫潛力是二氧化碳的80倍。

當(dāng)?shù)貢r間9月30日，挪威大氣研究所表示，“北溪”天然氣管道泄漏后，該地區(qū)上空形成大片甲烷云并不斷蔓延、擴(kuò)散，截至當(dāng)天，已有至少8萬噸甲烷氣體擴(kuò)散到海洋和大氣中。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署9月30日說，這可能是有記錄以來最嚴(yán)重的一起甲烷泄漏事件。

《衛(wèi)報》指出，北溪管道甲烷泄露的總規(guī)模在10萬-35萬噸之間。倫敦帝國理工學(xué)院化學(xué)工程系的研究助理庫珀向《衛(wèi)報》表示，此次泄露有可能成為史上最大的溫室氣體排放事件之一。北溪管道的溫室氣體排放規(guī)模，預(yù)計可能會超過美國最大的溫室氣體排放事件——甲烷泄露規(guī)模為10萬噸的阿利索峽谷天然氣泄露事件(相當(dāng)于50萬輛小汽車一年的尾氣排放量)。

盡管天然氣泄漏在10月2日已停止，但專家表示，長期來看，“北溪”泄漏的大量甲烷將對氣候產(chǎn)生災(zāi)難性影響，或?qū)⒃诓_的海地區(qū)造成嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)。
 

圖說：高分五號02星AHSI載荷監(jiān)測到北溪2號泄漏情況

來源：生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心

“北溪管道”的泄露事件，再次引起人們對甲烷這種強(qiáng)溫室效應(yīng)氣體的關(guān)注。

國際能源署(IEA)公布的一項(xiàng)新的工業(yè)甲烷排放分析發(fā)現(xiàn)，大氣中的甲烷濃度自前工業(yè)化時代以來幾乎增加了三倍——比最重要的氣體二氧化碳的增幅大得多，甲烷排放貢獻(xiàn)了目前約30%的變暖。因此，快速和持續(xù)減少甲烷排放是限制近期全球變暖和實(shí)現(xiàn)全球氣候目標(biāo)的關(guān)鍵。

削減甲烷排放對氣候至關(guān)重要

過去四十年來，大氣中的甲烷數(shù)量發(fā)生了巨大的變化。20世紀(jì)80年代數(shù)量急劇增加，但在2000年至2005年期間放緩到接近恒定的水平，當(dāng)時排放和吸收匯大致平衡。然而，在過去十年中，大氣中的甲烷數(shù)量再次迅速增加，在2020年，它表現(xiàn)出美國國家海洋和大氣管理局(NOAA )37年記錄中的最高增長率。

圖說：自 1983 年以來的全球甲烷濃度

來源：NOAA

與此同時，在工業(yè)時代，它在推動氣候變化方面僅次于二氧化碳(CO2)。排放一噸甲烷在100年的尺度下溫室效應(yīng)是一噸二氧化碳的28倍(即GWP，全球暖化潛力值為28，是指排放一噸甲烷對全球暖化的影響拉長到100年以后的值)。如果我們將時間尺度縮短到20年，那么甲烷的GWP將高達(dá)81。

但另一方面，甲烷是一種短壽命的氣候污染物(SLCP)，在大氣中的壽命大約為十年(與處理減排相關(guān)的擾動壽命為12年)。通常情況下，兩個關(guān)鍵特征決定了不同溫室氣體對氣候的影響：它們在大氣中停留的時間長短和它們吸收能量的能力。與二氧化碳相比，甲烷在大氣中的壽命短得多，但它在大氣中存在時吸收的能量卻要多得多。

甲烷除了通過溫室效應(yīng)對氣候產(chǎn)生強(qiáng)大的影響，還能促進(jìn)地面臭氧的形成，這是一種危險的空氣污染物?？蓺w因于人為甲烷排放的臭氧每年在全球范圍內(nèi)造成約50萬人過早死亡，并通過抑制生長和減少產(chǎn)量損害生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)作物。在很大程度上，由于其對公共健康和農(nóng)業(yè)的影響，甲烷的廣泛社會成本，即貨幣化的社會損害，包括氣候和空氣質(zhì)量相關(guān)的影響，根據(jù)相應(yīng)的貼現(xiàn)率折算，比對應(yīng)的二氧化碳的社會成本大50-100倍。

圖說：2000-2020年主要溫室氣體的實(shí)際全球平均年輻射強(qiáng)度與代表濃度途徑RCP2.6下的數(shù)值之差(每平方米百萬瓦特)

來源：Nisbet et al. (2020)

不過值得注意的是，由于甲烷在大氣中的壽命相對較短，只有 10 到 12 年，因此這意味著現(xiàn)在采取行動可以迅速降低大氣中的濃度，并導(dǎo)致氣候強(qiáng)迫和臭氧污染的類似快速減少。較低的甲烷濃度將迅速減少變暖的速度，使甲烷緩解成為限制今年和以后幾十年變暖的最佳途徑之一，同時通過減少地面臭氧也能帶來重要的健康和經(jīng)濟(jì)效益。

甲烷排放的來源

甲烷是由自然和人為來源排放的。倫敦大學(xué)皇家哈洛威學(xué)院的研究人員尤恩·尼斯貝特表示，五分之二的甲烷排放來自自然來源，如濕地中的微生物，其余的則來自人類活動。根據(jù)UNEP測算全球甲烷排放結(jié)構(gòu)中，能源、農(nóng)業(yè)、廢棄物處理是主要人為排放源。

圖說：2021年全球甲烷排放

來源：IEA

整體來看，全球一半以上的甲烷排放來自三個部門的人類活動：能源(占人類造成排放的35%)、農(nóng)業(yè)(40%)和廢棄物處理(20%)。

在能源部門，石油和天然氣開采、加工和分配約占23%，煤炭開采占12%的排放量。在廢物部門，垃圾填埋場和廢水占全球人為排放量的20%左右。在農(nóng)業(yè)部門，來自糞便和腸道發(fā)酵的牲畜排放約占全球人為排放的32%，而水稻種植占8%。
 

圖說：全球及中國甲烷排放結(jié)構(gòu)

來源：東吳證券

全球甲烷排放結(jié)構(gòu)中，以反芻動物、油氣、填埋垃圾、煤炭開采占比最高，分別達(dá)31%、22%、18%、12%。國內(nèi)甲烷排放結(jié)構(gòu)則略有不同，其中煤炭開采、水稻種植、反芻動物、填埋垃圾占比最高，分別為41%、20%、20%、10%。

甲烷減排中各部門可采取的行動

能源部門占據(jù)了全球三分之一以上的甲烷排放，其中石油和天然氣占了絕大部分。甲烷排放發(fā)生在整個石油和天然氣供應(yīng)鏈中，但特別是來自泄漏設(shè)備的逃逸性排放、系統(tǒng)顛覆以及故意燃燒和排放。

現(xiàn)有的具有成本效益的解決方案可以幫助減少排放，包括啟動泄漏檢測和維修計劃，實(shí)施更好的技術(shù)和操作方法，以及捕捉和利用被浪費(fèi)的甲烷。
 

圖說：全球石油和天然氣場所甲烷泄漏熱點(diǎn)

來源：Kayrros

國際能源署估計，利用現(xiàn)有的技術(shù)可以避免大約75%的石油和天然氣甲烷排放總量，其中一半以上的減排量為零凈成本。但是，盡管封堵泄漏有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，公用事業(yè)公司往往通過將泄漏的氣體轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者來收回成本。目前，自愿聯(lián)盟正在聯(lián)合起來，努力降低該行業(yè)的甲烷排放，如石油和天然氣甲烷伙伴關(guān)系和石油和天然氣氣候倡議。石油和天然氣氣候倡議 (OGCI) 的簽署方正在努力實(shí)現(xiàn)其運(yùn)營資產(chǎn)的甲烷排放量接近零，同時尋求避免甲烷排放和燃燒，并每年透明地報告甲烷排放量。OGCI 的簽署方包括大型石油公司BP、埃尼、Equinor、?？松梨?、雷普索爾、殼牌和 TotalEnergies等。

圖說：按部門分列的農(nóng)業(yè)甲烷排放量(千噸)

來源：WRI

農(nóng)業(yè)是全球甲烷排放的最大貢獻(xiàn)者，產(chǎn)生約40%的甲烷排放，主要來自腸道發(fā)酵(奶牛打嗝)、水稻種植和糞便管理。改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式——特別是注重提高效率--可以提高牲畜和作物產(chǎn)量，為農(nóng)民提供更多的收入，同時減少單位產(chǎn)出的甲烷排放量。

在更難實(shí)現(xiàn)減排的領(lǐng)域，如腸道發(fā)酵，農(nóng)業(yè)氣候創(chuàng)新任務(wù)和全球農(nóng)業(yè)溫室氣體研究聯(lián)盟等團(tuán)體正在幫助刺激更大的創(chuàng)新和技術(shù)部署。如果作為一個國家來計算，糧食損失和浪費(fèi)將是繼中國和美國之后的第三大溫室氣體排放源。但是，食品生產(chǎn)者和消費(fèi)者可以立即采取措施，立即減少食品浪費(fèi)——從改進(jìn)庫存系統(tǒng)、改變食品日期標(biāo)簽做法和更好地促進(jìn)易腐產(chǎn)品的銷售或捐贈。飲食選擇上的小轉(zhuǎn)變，特別是遠(yuǎn)離牛肉，也可以在全球范圍內(nèi)產(chǎn)生影響，既釋放出農(nóng)業(yè)用地，又減少甲烷排放。
 

圖說：城市邊緣的垃圾填埋場

來源：Xtrodinary

廢棄物處理部門約占全球人類造成的甲烷排放量的20%。幸運(yùn)的是，具有成本效益的緩解方案確實(shí)存在，其中最大的潛力與有機(jī)物分離和回收有關(guān)，這也可以創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會。在上游避免食物損失和浪費(fèi)也是關(guān)鍵。此外，收集垃圾填埋場氣體和產(chǎn)生能源將減少甲烷排放，取代其他形式的燃料并創(chuàng)造新的收入來源。

各國甲烷減排的行動

近年來，甲烷等非二氧化碳溫室氣體減排已成為科學(xué)界關(guān)注的重點(diǎn)，并形成了普遍共識。2021年11月2日，在第二十六屆聯(lián)合國氣候變化框架公約締約方會議(COP26)的第2天，包括美國、歐盟等在內(nèi)的105個國家共同簽署了“全球甲烷承諾(Global Methane Pledge)”，即到2030年將全球甲烷排放量在2020年的水平上至少減少30%。“全球甲烷承諾”的簽署，是COP26最重要的成果之一，標(biāo)志著甲烷減排已經(jīng)引起了全球關(guān)注，站在了此次氣候大會的舞臺中央。
 

圖說：甲烷減排相關(guān)國際公約及各國推進(jìn)措施

來源：東吳證券

“全球甲烷承諾”的啟動標(biāo)志著科學(xué)界對甲烷減排重要意義的共識也逐漸轉(zhuǎn)化成政治共識。隨著今年以來埃及、科索沃、摩爾多瓦、阿曼、卡塔爾、圣盧西亞、特立尼達(dá)和多巴哥以及烏茲別克斯坦的加入，目前已有120個國家贊同該承諾，占全球甲烷排放量的一半，占全球經(jīng)濟(jì)總量的近四分之三。

作為發(fā)起方，在啟動“全球甲烷承諾”的同時，美國還公布了一系列針對美國國內(nèi)的甲烷減排行動：白宮發(fā)布了甲烷減排的詳細(xì)藍(lán)圖——《美國甲烷減排行動計劃》。承諾的發(fā)起方歐盟也表示，將推進(jìn)甲烷減排的立法建議。

今年6月17日，美國、歐盟和11個國家啟動了全球甲烷承諾能源之路，以促進(jìn)石油和天然氣部門的甲烷減排，推動氣候進(jìn)步和能源安全。能源途徑是全球甲烷承諾的一個關(guān)鍵實(shí)施步驟，它將加速部署當(dāng)今最快和最具成本效益的甲烷減排解決方案。途徑的參與者總共占全球天然氣產(chǎn)量的五分之二，占全球天然氣進(jìn)口量的五分之三。各國和支持組織宣布提供近6000萬美元的專項(xiàng)資金，以支持路徑的實(shí)施。

雖然占全球甲烷排放的30%左右的中國、俄羅斯、印度等甲烷排放大國對“全球甲烷承諾”的態(tài)度仍不明朗，但中國事實(shí)上一向重視甲烷減排。

2021年11月10日發(fā)布的《中美關(guān)于在21世紀(jì)20年代強(qiáng)化氣候行動的格拉斯哥聯(lián)合宣言》中提到“兩國特別認(rèn)識到，甲烷排放對于升溫的顯著影響，認(rèn)為加大行動控制和減少甲烷排放是21世紀(jì)20年代的必要事項(xiàng)。為此兩國計劃合作加強(qiáng)甲烷排放的測量;交流各自加強(qiáng)甲烷管控政策和計劃的信息;并促進(jìn)有關(guān)甲烷減排挑戰(zhàn)和解決方案的聯(lián)合研究。”

而在此之前，2021年9月22日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》明確提到“加強(qiáng)甲烷等非二氧化碳溫室氣體管控”。

2021年10月，中國于提交的最新的國家自主貢獻(xiàn)(NDC)文件，即《中國落實(shí)國家自主貢獻(xiàn)成效和新目標(biāo)新舉措》，首次明確了能源領(lǐng)域甲烷減排的方向：“重點(diǎn)通過合理控制煤炭產(chǎn)能、提高瓦斯抽采利用率等，以及控制石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放量、鼓勵采用綠色完井、推廣伴生氣回收技術(shù)等舉措，有效控制煤炭、油氣開采甲烷排放”，成為中國甲烷減排的里程碑式事件。

展望未來，鼓勵企業(yè)、不同層級的政府、非政府機(jī)構(gòu)開展多層次的甲烷減排行動，促進(jìn)科研機(jī)構(gòu)開展監(jiān)測方面的科研合作與技術(shù)交流，特別是衛(wèi)星監(jiān)測合作，具有重要意義。




責(zé)任編輯： 李穎