Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Источники выбросов метана в результате деятельности человека:
оценка за 2020 год [1]

  Использование ископаемого топлива (33%)
  Животноводство (30%)
  Потоки бытовых отходов (18%)
  Растениеводство (15%)
  Все прочие (4%)

Увеличение выбросов метана является одним из основных факторов повышения концентрации парниковых газов в атмосфере Земли и является причиной почти одной трети потепления климата в ближайшем будущем . [1] [2] В течение 2019 года около 360 миллионов тонн (60 процентов) метана во всем мире было выброшено в результате деятельности человека, в то время как естественные источники внесли около 230 миллионов тонн (40 процентов). [3] [4] Снижение выбросов метана за счет улавливания и использования газа может дать одновременно экологические и экономические выгоды. [1] [5]

Около одной трети (33%) антропогенных выбросов приходится на выбросы газа при добыче и доставке ископаемого топлива ; в основном из-за вентиляции и утечек газа . Не менее крупным источником является животноводство (30%); в первую очередь из - за кишечной ферментации путем жвачных животных , таких как крупный рогатый скот и овец. Потоки бытовых отходов жизнедеятельности человека, особенно те, которые проходят через свалки и очистку сточных вод , стали третьей основной категорией (18%). Растениеводство, включая продукты питания и биомассупроизводство составляет четвертую группу (15%), причем наибольший вклад вносит производство риса. [1] [6]

На водно-болотные угодья мира приходится около трех четвертей (75%) устойчивых природных источников метана. [3] [4] Утечки из приповерхностных отложений ископаемого топлива и клатратных гидратов (не связанных с непосредственной деятельностью человека), выбросы вулканов , лесные пожары и выбросы термитов составляют большую часть оставшейся части. [6] Вклады выживших диких популяций жвачных млекопитающих значительно превосходят вклад крупного рогатого скота, людей и других сельскохозяйственных животных. [7]

Атмосферная концентрация и влияние потепления [ править ]

Глобально усредненный атмосферный CH4 и его годовой темп роста GATM [8]

Концентрация метана в атмосфере (CH 4 ) растет и превысила 1860 частей на миллиард по состоянию на 2019 год, что в два с половиной раза превышает доиндустриальный уровень. [9] Сам метан обеспечивает прямое радиационное воздействие , уступающее только углекислому газу (CO 2 ). [10] Из-за взаимодействий с кислородными соединениями, стимулируемого солнечным светом, CH 4 также может увеличивать присутствие в атмосфере короткоживущего озона и водяного пара, которые также являются мощными согревающими газами, которые усиливают краткосрочное влияние метана на потепление, механизм, который исследователи атмосферы различать как косвенное радиационное воздействие.[11] Когда происходят такие взаимодействия, также производится более долгоживущий и менее активный CO 2 . С учетом как прямых, так и косвенных воздействий, увеличение содержания метана в атмосфере является причиной примерно одной трети краткосрочного потепления климата . [1] [2]

Чтобы сравнить потепление с потеплением от углекислого газа в течение определенного периода времени, метан в атмосфере имеет предполагаемый 20-летний потенциал глобального потепления (GWP) 85, что означает, что тонна CH 4, выбрасываемая в атмосферу, создает примерно в 85 раз больше атмосферное потепление на тонну CO 2 за период 20 лет. [12] В 100-летнем масштабе GWP находится в диапазоне 28-34. Хотя метан вызывает улавливание гораздо большего количества тепла, чем та же масса углекислого газа, менее половины выбрасываемого CH 4 остается в атмосфере через десятилетие. В среднем углекислый газ нагревается в течение гораздо более длительного периода времени, при условии отсутствия изменений в скорости связывания углерода. [13] [12]

Список источников выбросов [ править ]

Диаграмма, показывающая основные источники метана за десятилетие 2008-2017 гг., Подготовленная в рамках глобального отчета о глобальных выбросах метана, подготовленного Глобальным углеродным проектом [8]
«Глобальные выбросы метана из пяти широких категорий за десятилетие 2008–2017 гг. Для нисходящих инверсионных моделей, восходящих моделей и кадастров (прямоугольные темные прямоугольные диаграммы справа). [8]

Абиогенный метан хранится в горных породах, а почва является следствием геологических процессов, которые превращают древнюю биомассу в ископаемое топливо. Биогенный метан активно вырабатывается микроорганизмами в процессе, называемом метаногенезом . При определенных условиях технологическая смесь, ответственная за образец метана, может быть выведена из соотношения изотопов углерода и с помощью методов анализа, аналогичных датированию углерода . [14] [15]

Антропогенный [ править ]

Карта выбросов метана из четырех категорий источников [8]

Комплексный системный метод описания источников метана из-за человеческого общества известен как антропогенный метаболизм . По состоянию на 2020 год объемы выбросов из одних источников остаются более неопределенными, чем из других; отчасти из-за локальных всплесков выбросов, не улавливаемых ограниченными возможностями глобальных измерений. Время, необходимое для того, чтобы выбросы метана стали хорошо перемешанными по всей тропосфере Земли, составляет около 1-2 лет. [16]

Естественный [ править ]

Карта выбросов метана из трех природных источников и одного стока. [8]

Природные источники всегда были частью цикла метана . Выбросы водно-болотных угодий сокращаются из-за осушения сельскохозяйственных и строительных площадей.

Важность выбросов ископаемых [ править ]

Диаграмма, показывающая относительные размеры (в гигатоннах) основных резервуаров хранения углерода в биосфере Земли (оценка за 2015 год). Общие изменения в результате землепользования и промышленных выбросов ископаемого углерода включены для сравнения. [22]

В отличие от большинства других естественных и антропогенных выбросов, добыча и сжигание ископаемого топлива обеспечивает чистый перенос углерода между основными резервуарами хранения в биосфере Земли, который будет сохраняться в течение тысячелетий. Всего за 2015 год люди добыли около 400 миллиардов тонн (гигатонн или петаграмм) геологического углерода; [23] включая половину всего за последнюю треть века [24], и темпы роста примерно 10 миллиардов тонн в год. [25] Масштабы этого переноса превышают таковой от любого другого известного геологического события на протяжении всей истории человечества. Около 50 процентов перенесенного углерода в настоящее время находится в атмосфере в виде повышенного содержания CO 2 и CH 4.концентрации, в то время как большая часть остального была поглощена океанами в виде увеличения растворенного CO 2 и угольной кислоты, особенно вблизи поверхности воды. [26] Напротив, величина земного стока остается относительно постоянной. [25]

Это перераспределение углерода является основной причиной недавнего быстрого глобального потепления, закисления океана и их последствий для жизни. [27] [28] Некоторые из самых больших эффектов, такие как повышение уровня моря и опустынивание , происходят со временем из-за огромной инерции земной системы. Оценка этих и других экологических угроз устойчивости человеческой цивилизации является темой науки о системе Земли , включая недавно предложенную всеобъемлющую структуру планетарных границ . [29] [30] Несмотря на возможное пересечение множества границ к началу 21 века, международный прогресс в создании соответствующей структуры или форума для планетарного управления был очень ограниченным .

Глобальный мониторинг [ править ]

Неопределенности в выбросах метана, включая добычу так называемых «суперэмиттеров» ископаемых [31] и необъяснимые атмосферные колебания [32], подчеркивают необходимость улучшения мониторинга как в региональном, так и в глобальном масштабе. Спутники недавно начали подключаться к сети с возможностью измерения метана и других более мощных парниковых газов с улучшенным разрешением. [33] [34] Прибор Tropomi [35], запущенный в 2017 году Европейским космическим агентством, может измерять концентрации метана, диоксида серы, диоксида азота, оксида углерода, аэрозоля и озона в тропосфере Земли с разрешением в несколько километров. [31] [36][37] Японскаяплатформа GOSAT-2, запущенная в 2018 году, обеспечивает аналогичные возможности. [38] CLAIRE спутникзапущенный в 2016 году канадской фирмой GHGSat может решить углекислый газ и метан долишь 50 метров, что позволяет клиентам определить источник выбросов. [33]

Национальная политика сокращения [ править ]

Глобальные антропогенные выбросы метана на основе исторических инвентаризаций и будущих прогнозов общих социально-экономических путей (SSP). [8]

Китай ввел правила, требующие от угольных электростанций либо улавливать выбросы метана, либо преобразовывать метан в CO2 в 2010 году. Согласно документу Nature Communications, опубликованному в январе 2019 года, выбросы метана вместо этого увеличились на 50 процентов в период с 2000 по 2015 год. [39] [40]

В марте 2020 года Exxon призвала к более строгим правилам по метану, которые будут включать обнаружение и устранение утечек, минимизацию вентиляции и выбросов несгоревшего метана, а также требования к отчетности для компаний. [41] Однако в августе 2020 года Агентство по охране окружающей среды США отменило предыдущее ужесточение правил выбросов метана для нефтегазовой промышленности США. [42] [43]

По стране [ править ]

Выбросы метана за 2017 год по регионам, категориям источников и широте. [44]

Технология удаления [ править ]

В 2019 году исследователи предложили методику удаления метана из атмосферы с помощью цеолита . Каждая молекула метана будет преобразована в CO.
2
, который оказывает гораздо меньшее влияние на климат (на 99% меньше). Замена всего атмосферного метана на CO
2
снизит общее потепление парниковых газов примерно на одну шестую. [46]

Цеолит - это кристаллический материал с пористой молекулярной структурой. [46] Мощные вентиляторы могут проталкивать воздух через реакторы цеолита и катализаторов для поглощения метана. Затем реактор можно было нагреть для образования и высвобождения CO.
2
. При цене на углерод в 500 долларов за тонну удаление одной тонны метана принесет 12000 долларов. [46]

См. Также [ править ]

  • Глобальная инициатива по метану
  • China United Coalbed Methane
  • Выбросы CO2
  • Неорганизованные выбросы газа
  • Обратная связь об изменении климата

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g «Глобальные выбросы метана и возможности их смягчения» (PDF) . Глобальная инициатива по метану. 2020.
  2. ^ a b «Пятый оценочный отчет МГЭИК - Радиационные воздействия (AR5, рисунок SPM.5)» . Межправительственная группа экспертов по изменению климата. 2013.
  3. ^ a b c d «Источники выбросов метана» . Международное энергетическое агентство. 2020-08-20.
  4. ^ а б «Глобальный углеродный проект (GCP)» . www.globalcarbonproject.org . Проверено 25 июля 2019 .
  5. ^ «Метан - веские основания для действий» . Международное энергетическое агентство. 2020-08-20.
  6. ^ a b «Метан, объяснение» . National Geographic . nationalgeographic.com. 2019-01-23 . Проверено 25 июля 2019 .
  7. ^ Вацлав Смил (2017-03-29). «Планета коров» . IEEE Spectrum . Проверено 8 сентября 2020 .
  8. ^ a b c d e f Сонуа, Мариэль; Stavert, Ann R .; Поултер, Бен; Буске, Филипп; Canadell, Josep G .; Джексон, Роберт Б .; Раймонд, Питер А .; Dlugokencky, Эдвард Дж .; Houweling, Сандер; Патра, Прабир К .; Ciais, Philippe; Arora, Vivek K .; Баствикен, Дэвид; Бергамаски, Питер; Блейк, Дональд Р .; Брейлсфорд, Гордон; Брюхвайлер, Лори; Карлсон, Кимберли М .; Кэррол, Марк; Кастальди, Симона; Чандра, Навин; Кревуазье, Кирилл; Крилл, Патрик М .; Кови, Кристофер; Карри, Чарльз Л .; Этиопа, Джузеппе; Франкенберг, Кристиан; Гедни, Никола; Hegglin, Michaela I .; и другие. (15 июля 2020 г.). «Глобальный бюджет по метану на 2000–2017 годы» . Данные науки о Земле . 12 (3): 1561–1623. Дои: 10.5194 / essd-12-1561-2020 . ISSN  1866-3508 . Проверено 28 августа 2020 .
  9. ^ Отдел глобального мониторинга лаборатории исследования системы Земли , NOAA, 5 мая 2019 г.
  10. ^ Батлер Дж. И Монцка С. (2020). «Годовой индекс парниковых газов NOAA (AGGI)» . Лаборатория глобального мониторинга NOAA / Исследовательские лаборатории системы Земля.
  11. ^ Букэр О, Р Friedlingstein, Коллинз B, Shine КП (2009). «Косвенный потенциал глобального потепления и потенциал глобального изменения температуры из-за окисления метана» . Environ. Res. Lett . 4 (4): 044007. DOI : 10,1088 / 1748-9326 / 4/4/044007 .
  12. ^ a b Myhre, G., D. Shindell, F.-M. Bréon, W. Collins, J. Fuglestvedt, J. Huang, D. Koch, J.-F. Ламарк, Д. Ли, Б. Мендоза, Т. Накадзима, А. Робок, Г. Стивенс, Т. Такемура и Х. Чжан (2013) «Антропогенное и естественное радиационное воздействие» . Таблица 8.7 на стр. 714. В: Изменение климата 2013: Основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата . Стокер, Т.Ф., Д. Цинь, Г.-К. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.). Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США. Антропогенное и естественное радиационное воздействие
  13. ^ «Понимание потенциалов глобального потепления» . Проверено 9 сентября 2019 .
  14. ^ Schwietzke, S., Sherwood, O., Bruhwiler, L .; и другие. (2016). «Пересмотр глобальных выбросов метана из ископаемого топлива в сторону повышения на основе базы данных изотопов» . Природа . Springer Nature. 538 (7623): 88–91. DOI : 10,1038 / природа19797 . PMID 27708291 . S2CID 4451521 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  15. ^ Hmiel, В., Петренко В.В., Dyonisius, MN; и другие. (2020). «Доиндустриальный 14 CH 4 указывает на более высокие антропогенные выбросы CH 4 из ископаемого топлива » . Природа . Springer Nature. 578 (7795): 409–412. DOI : 10.1038 / s41586-020-1991-8 . PMID 32076219 . S2CID 211194542 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  16. ^ Адам Войланд и Джошуа Стивенс. «Метан имеет значение» . Земная обсерватория НАСА . Проверено 15 сентября 2020 .
  17. ^ «Прекращение планового сжигания факелов к 2030 году» . Всемирный банк . Проверено 18 сентября 2020 .
  18. ^ а б «О метане» . Глобальная инициатива по метану . Проверено 15 сентября 2020 .
  19. ^ a b US EPA, OA (23 декабря 2015 г.). «Обзор парниковых газов» . Агентство по охране окружающей среды США .
  20. ^ "Выбросы парниковых газов в сельском хозяйстве растут" . ФАО . Проверено 19 апреля 2017 .
  21. ^ «Выбросы метана от ископаемого топлива намного выше, чем предполагалось» . Хранитель . 2016. Выбросы мощного парникового газа из угля, нефти и газа на 60% больше, чем предполагалось ранее, а это означает, что текущие модели прогнозирования климата должны быть пересмотрены, как показывают исследования.
  22. ^ Kayler, З., Janowiak, М., Сванстон, С. (2017). «Глобальный углеродный цикл». Учет углерода лесов и пастбищ в управлении земельными ресурсами . Общий технический отчет WTO-GTR-95 . Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба. С. 3–9.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  23. ^ Canadell, JG и Schulz ED (2014). «Глобальный потенциал управления углеродом биосферы для смягчения последствий изменения климата» (PDF) . Nature Communications . Макмиллан. 5 (5282): 1–12. DOI : 10.1038 / ncomms6282 . PMID 25407959 .  
  24. ^ Heede, R. (2014). «Отслеживание антропогенных выбросов углекислого газа и метана производителями ископаемого топлива и цемента, 1854–2010 годы» . Изменение климата . 122 (1–2): 229–241. DOI : 10.1007 / s10584-013-0986-у .
  25. ^ a b Фридлингштейн, П., Джонс, М., О'Салливан, М .; и другие. (2019). «Глобальный углеродный бюджет 2019» (PDF) . Данные науки о Земле . 11 (4): 1783–1838. DOI : 10.5194 / ЭСУР-11-1783-2019 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  26. ^ Фили, РА; Sabine, CL; Лук-порей.; Берельсон, В .; Kleypas, J .; Фабри, VJ; Millero, FJ (июль 2004 г.). «Воздействие антропогенного CO 2 на систему CaCO 3 в океанах» . Наука . 305 (5682): 362–366. Bibcode : 2004Sci ... 305..362F . DOI : 10.1126 / science.1097329 . PMID 15256664 . S2CID 31054160 . Проверено 25 января 2014 г. - через Тихоокеанскую лабораторию морской окружающей среды (PMEL).  
  27. ^ «Научный консенсус: климат Земли нагревается» . Изменение климата: жизненно важные признаки планеты . Лаборатория реактивного движения НАСА . Архивировано 28 марта 2020 года . Проверено 29 марта 2020 года .
  28. ^ IPCC ДО5 SYR (2014). Основная команда писателей; Пачаури, РК; Мейер, Лос-Анджелес (ред.). Изменение климата 2014: Обобщающий отчет . Вклад рабочих групп I, II и III в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Женева, Швейцария: МГЭИК.
  29. ^ Рокстрём, Йохан; и другие. (2009). «Планетарные границы: исследование безопасного рабочего пространства для человечества» . Экология и общество . 14 (2). DOI : 10.5751 / ES-03180-140232 .
  30. ^ Steffen, W .; и другие. (2015). «Планетарные границы: руководство человеческим развитием на меняющейся планете» . Наука . 347 (6223): 1259855. DOI : 10.1126 / science.1259855 . PMID 25592418 . 
  31. ^ a b Хироко Табучи (16 декабря 2019). «Утечка метана, увиденная из космоса, оказывается намного больше, чем предполагалось» . Нью-Йорк Таймс .
  32. ^ E Roston и NS Malik (2020-04-06). «Выбросы метана достигли нового рекорда, и ученые не могут сказать почему» . Bloomberg News.
  33. ^ a b Джон Фиалка (2018-03-09). «Познакомьтесь со спутником, который может точно определить утечки метана и углекислого газа» . Scientific American.
  34. ^ "MethaneSAT" . methanesat.org . Проверено 10 сентября 2020 .
  35. ^ "Тропоми" . Европейское космическое агентство . Проверено 10 сентября 2020 .
  36. ^ Мишель Льюис (2019-12-18). «Новая спутниковая технология обнаруживает утечку газа из Огайо, выбросившую 60 тыс. Тонн метана» . Электрек.
  37. ^ Joost де Gouw; и другие. (2020). «Ежедневные спутниковые наблюдения за метаном в нефтегазодобывающих регионах США» . Научные отчеты . Springer Nature (10): 1379.
  38. ^ "Парниковые газы, наблюдающие SATellite-2" IBUKI-2 "(GOSAT-2)" . Японское агентство аэрокосмических исследований . Проверено 21 октября 2020 .
  39. Brooks Hays (29 января 2019 г.). «Правила не замедлили рост выбросов метана в Китае» . UPI . Проверено 31 января 2019 года . В период с 2000 по 2015 год выбросы метана в Китае увеличились на 50 процентов.
  40. ^ Миллер, Скот М .; Михалак, Анна М .; Детмерс, Роберт Дж .; Hasekamp, ​​Otto P .; Брюхвайлер, депутат Лори; Швицке, Стефан (29 января 2019 г.). «Китайские правила использования метана в угольных шахтах не сдерживают роста выбросов» . Nature Communications . 10 (1): 303. DOI : 10.1038 / s41467-018-07891-7 . PMC 6351523 . PMID 30696820 .  
  41. ^ Гусман, Джозеф (2020-03-03). «Exxon призывает к более жесткому регулированию метана» . TheHill . Проверено 4 марта 2020 .
  42. ^ Alison дурку (10 августа 2020). «Агентство по охране окружающей среды отменяет метановые правила эпохи Обамы, поскольку Белый дом ускоряет экологические откаты в преддверии выборов» . Forbes .
  43. ^ Эмма Newburger (29 августа 2020). «Критики осуждают предложение Трампа по метану как« бессовестное нападение на окружающую среду » » . CNBC.
  44. ^ Джексон, РБ; Saunois, M; Bousquet, P; Canadell, JG; Поултер, Б; Ставерт, АР; Bergamaschi, P; Нива, Й; Сегерс, А; Цурута, А (14 июля 2020 г.). «Увеличение антропогенных выбросов метана в равной степени связано с сельскохозяйственными и ископаемыми источниками топлива» . Письма об экологических исследованиях . 15 (7): 071002. DOI : 10,1088 / 1748-9326 / ab9ed2 . ISSN 1748-9326 . Проверено 28 августа 2020 . 
  45. ^ Выбросы метана (тыс.т эквивалента CO2) , Всемирный банк, 2018 г.
  46. ^ a b c Александру Мику (21.05.2019). «Одна исследовательская группа предлагает заменить атмосферный метан на CO2, и это может быть хорошей идеей» . ZME Science . Проверено 17 июля 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

  • «Основные источники выбросов метана» . Каково ваше влияние . 2014-03-14 . Проверено 6 марта 2018 .
  • «Выбросы парниковых газов - Выбросы метана» . ОВОС . 2011-03-31 . Проверено 6 марта 2018 .