Мониторинг углерода
Мониторинг углерода как часть мониторинга парниковых газов означает отслеживание того, сколько углекислого газа или метана образуется в результате определенной деятельности в определенное время. Например, это может относиться к отслеживанию выбросов метана в сельском хозяйстве или выбросов углекислого газа в результате изменений в землепользовании , таких как вырубка лесов , или сжигания ископаемого топлива , будь то на электростанции , в автомобиле или другом устройстве. Поскольку углекислый газ является парниковым газом, выбрасываемым в наибольших объемах, а метан является еще более мощным парниковым газом, мониторинг выбросов углерода широко рассматривается как решающий фактор любых усилий по сокращению выбросов и тем самым замедлению изменения климата .
Мониторинг выбросов углекислого газа является ключом к программе ограничения выбросов и торговли квотами, которая в настоящее время используется в Европе, а также в Калифорнии, и будет необходим для любой такой программы в будущем, такой как Парижское соглашение . Отсутствие надежных источников последовательных данных о выбросах углерода является серьезным препятствием на пути усилий по сокращению выбросов. [1]
Источники данных
[ редактировать ]Источники таких данных о выбросах включают:
Мониторинг выбросов углерода для действий (CARMA) [2] – Онлайн-база данных, предоставленная Центром глобального развития, которая включает выбросы на уровне электростанций для более чем 50 000 электростанций и 4000 энергетических компаний по всему миру, а также общие выбросы от производства электроэнергии в странах, провинциях (или штатах), и населенные пункты. Выбросы углерода от производства электроэнергии составляют около 25 процентов мировых выбросов CO 2 . [3]
ETSWAP – система мониторинга и отчетности о выбросах, которая в настоящее время используется в Великобритании и Ирландии, которая позволяет соответствующим организациям отслеживать, проверять и сообщать о выбросах углерода, как того требует EU ETS (Схема торговли выбросами Европейского Союза) . [4]
FMS – система, используемая в Германии для регистрации и расчета годовых отчетов о выбросах для операторов предприятий, подпадающих под действие ETS ЕС . [5]
Оставшийся глобальный углеродный бюджет
[ редактировать ]Выбросы углерода также отслеживаются в глобальном масштабе (с данными по странам, секторам, компаниям, видам деятельности и т. д.).
Несколько организаций предоставляют ежегодные обновления оставшегося углеродного бюджета, в том числе Глобальный углеродный проект и Исследовательский институт Меркатора по глобальному достоянию и изменению климата (MCC). [8] и проект CONSTRAIN. [9] «Глобального углеродного бюджета 2021» В марте 2022 года, перед официальной публикацией препринта , [7] сообщили ученые по данным Carbon Monitor [10] По данным CM, после вызванного пандемией COVID-19 рекордного снижения в 2020 году, , глобальные выбросы CO 2 резко возросли на 4,8% в 2021 году, что указывает на то, что при нынешней траектории углеродный баланс с вероятностью ⅔ будет ограничивать потепление. до 1,5 °C, будет израсходовано в течение 9,5 лет. [11]
В апреле 2022 года в пересмотренном и официально опубликованном «Глобальном углеродном бюджете на 2021 год» ископаемого CO 2 возросли. был сделан вывод о том, что выбросы [12] от уровня пандемии примерно на +4,8% относительно выбросов 2020 года – возвращаясь к уровням 2019 года.
В нем определены три основные проблемы повышения надежности и точности мониторинга, показано, что Китай и Индия превысили уровни 2019 года (на 5,7% и 3,2%), в то время как ЕС и США остались ниже уровней 2019 года (на 5,3% и 4,5%), а также количественно определены различные изменения. и тенденций, впервые предоставляет оценки моделей, которые связаны с официальной отчетностью стран о кадастрах парниковых газов , и предполагает, что оставшийся углеродный бюджет на 1 января 2022 года с вероятностью 50% ограничит глобальное потепление до 1,5 °C (хотя и ожидается временное превышение) составляет 120 ГтУ (420 ГтCO 2 ) – или 11 лет уровня выбросов 2021 года. [7]
Это не означает, что, вероятно, осталось 11 лет для сокращения выбросов, но что, если бы выбросы остались прежними, а не увеличились, как в 2021 году, остались бы 11 лет постоянных выбросов ПГ в гипотетическом сценарии, когда все выбросы внезапно прекратились на 12-м году. (Вероятность 50% можно описать как своего рода минимальное требование правдоподобного отрицания, поскольку более низкая вероятность сделает цель в 1,5 °C «маловероятной».) Более того, другие трекеры показывают (или выделяют) разные количества оставшегося углеродного баланса, такие как MCC, который по состоянию на май 2022 года показывает «осталось 7 лет 1 месяц». [8] и разные вероятности имеют разные углеродные балансы: вероятность 83% будет означать, что осталось 6,6 ± 0,1 года (заканчивается в 2028 году) согласно данным CM. [11]
В октябре 2023 года группа исследователей обновила углеродный баланс, включая выбросы CO2 в 2020–2022 годах, а также новые данные о роли уменьшения присутствия загрязняющих частиц в атмосфере. [13] Они обнаружили, что мы можем выбросить 250 Гт CO за 2 или 6 лет на нынешнем уровне, начиная с января 2023 года, имея 50%-ную вероятность оставаться ниже 1,5 градусов. Для достижения этой цели человечеству необходимо будет свести к нулю выбросы CO 2 к 2034 году. Чтобы иметь 50%-ную вероятность оставаться ниже 2 градусов, человечество может выбросить 1220 ГтCO 2 или 30 лет выбросов на нынешнем уровне. [14] [15]В Соединенных Штатах
[ редактировать ]Почти все правила по изменению климата в США содержат положения о сокращении выбросов углекислого газа и метана по секторам экономики, поэтому возможность точного мониторинга и оценки этих выбросов имеет решающее значение для оценки соблюдения этих правил. [16] Оценки выбросов на национальном уровне оказались довольно точными, но на уровне штатов все еще существует большая неопределенность. [16] В рамках Парижского соглашения США обязались «сократить выбросы парниковых газов на 26–28% по сравнению с уровнем 2005 года к 2025 году в рамках Парижского соглашения, согласованного на COP21». [17] Для соблюдения этих правил необходимо количественно оценить выбросы из конкретных секторов-источников. [16] Сектор-источник — это сектор экономики, который выбрасывает определенный парниковый газ, то есть выбросы метана от нефтегазовой промышленности, которые США обязались сократить к 2025 году на 40–45 % по отношению к уровням 2012 года. [18] как более конкретное действие по достижению вклада Парижского соглашения.
В настоящее время большинство правительств, включая правительство США, оценивают выбросы углерода по принципу «снизу вверх», используя коэффициенты выбросов, которые дают уровень выбросов углерода на единицу определенной деятельности, а также данные о том, какая часть этой деятельности имела место. . [16] Например, можно определить коэффициент выбросов для количества выбрасываемого углекислого газа на галлон сожженного бензина, и его можно объединить с данными о продажах бензина, чтобы получить оценку выбросов углекислого газа от легковых автомобилей. [19] Другие примеры включают определение количества коров в различных местах или массы угля, сжигаемого на электростанциях , и объединение этих данных с соответствующими коэффициентами выбросов для оценки выбросов метана или углекислого газа. Иногда для мониторинга выбросов углерода используются методы «сверху вниз». Они включают измерение концентрации парниковых газов в атмосфере и использование этих измерений для определения распределения выбросов, вызвавших результирующие концентрации. [16]
Учет по секторам может быть затруднен, когда существует вероятность двойного учета. Например, когда уголь газифицируется для производства синтетического природного газа , который затем смешивается с природным газом и сжигается на электростанции, работающей на природном газе, если он учитывается как часть сектора природного газа, эта деятельность должна быть вычтена из угольного сектора. и добавлены в сектор природного газа для обеспечения надлежащего учета. [16]
Система мониторинга углерода НАСА (CMS)
[ редактировать ]Система мониторинга углерода НАСА (CMS) - это программа исследования климата. [20] созданный постановлением Конгресса в 2010 году, который предоставляет гранты в размере около 500 000 долларов в год на исследования климата, измеряющие выбросы углекислого газа и метана. [20] Использование инструментов на спутниках и самолетах Исследовательские проекты, финансируемые CMS, предоставляют Соединенным Штатам и другим странам данные, которые помогают отслеживать прогресс отдельных стран в отношении их Парижских соглашений о сокращении выбросов в атмосферу. Например, в рамках проектов CMS измерялись выбросы углерода в результате обезлесения и деградации лесов . CMS «объединяет [редактирует] наблюдения за источниками и поглотителями в модели планетарных потоков углерода с высоким разрешением». [21] В федеральном бюджете 2019 года специально предусмотрено финансирование CMS, [20] после того, как администрация Трампа предложила прекратить финансирование. [21] [22]
В Европейском Союзе
[ редактировать ]В рамках Схемы торговли выбросами Европейского Союза (EU-ETS), [23] Мониторинг выбросов углерода необходим для обеспечения соблюдения программы ограничения выбросов и торговли квотами . Эта программа мониторинга выбросов углекислого газа состоит из трех основных компонентов: измерения содержания углекислого газа в атмосфере, восходящие карты выбросов углекислого газа и оперативная система усвоения данных для синтеза информации из первых двух компонентов. [24]
Нисходящий подход к атмосферным измерениям включает в себя спутниковые данные и измерения концентраций углекислого газа на месте, а также атмосферные модели , моделирующие атмосферный перенос углекислого газа. Они имеют ограниченную способность определять выбросы углекислого газа в пространственных масштабах с высоким разрешением и обычно не могут отображать более мелкие масштабы, чем сетка с шагом 1 км. Модели также должны учитывать потоки углекислого газа из антропогенных источников, таких как сжигание ископаемого топлива , и естественных взаимодействий, таких как наземные экосистемы и океан. [24] Из-за сложности и ограничений подхода «сверху вниз» ЕС сочетает этот метод с подходом «снизу вверх».
Текущие восходящие данные основаны на информации, которую сами предоставляют эмитенты в торговой схеме. Тем не менее, ЕС пытается улучшить этот источник информации и предложил планы по улучшению восходящих карт выбросов, которые будут иметь значительно улучшенное пространственное разрешение и обновление практически в реальном времени. [24]
Также планируется создать систему оперативных данных для объединения информации, полученной из двух вышеупомянутых источников. ЕС надеется, что к 2030-м годам это заработает и позволит реализовать весьма сложную программу мониторинга выбросов углерода по всему Европейскому Союзу. [24]
Спутники
[ редактировать ]Спутники могут использоваться для мониторинга концентрации углекислого газа с орбиты. [25] В настоящее время НАСА управляет спутником под названием Орбитальная углеродная обсерватория-2 (ОСО-2), а Япония управляет собственным спутником — спутником для наблюдения за парниковыми газами (GOSAT). [25] Эти спутники могут предоставить ценную информацию для заполнения пробелов в данных кадастров выбросов. OCO-2 измерил сильный поток углекислого газа над Ближним Востоком , который не был представлен в кадастрах выбросов, что указывает на то, что важные источники игнорировались в восходящих оценках выбросов. [26] Эти спутники в настоящее время имеют погрешность измерений около 0,5%, но американские и японские команды надеются снизить погрешность до 0,25%. Недавно в декабре 2016 года Китай запустил собственный спутник TanSat для мониторинга концентрации парниковых газов на Земле. [27] В настоящее время его миссия рассчитана на три года и будет измерять концентрацию углекислого газа каждые 16 дней. [27]
См. также
[ редактировать ]
- Основные вкладчики в выбросы парниковых газов
- Список стран по выбросам углекислого газа
- Управление цепочками поставок
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Информационный бюллетень о Глобальной системе мониторинга углерода» . Сайт Climatechange.gov.au . Департамент изменения климата и энергоэффективности . Архивировано из оригинала 20 ноября 2008 года.
- ^ «Мониторинг выбросов углерода для действий» . Центр глобального развития .
- ^ МГЭИК (2014). «Резюме для политиков» (PDF) . Межправительственная группа экспертов по изменению климата . Архивировано из оригинала (PDF) 30 апреля 2017 г.
- ^ «В Ирландии и Великобритании ведутся работы по сокращению выбросов авиационных выбросов» . Эди.нет . Проверено 8 сентября 2013 г.
- ^ «Стандартизированная электронная отчетность о выбросах» (PDF) . Немецкое управление по торговле выбросами при Федеральном агентстве по охране окружающей среды. 30 марта 2012 г. Архивировано из оригинала (PDF) 30 марта 2012 г.
- ^ «Глобальный углеродный бюджет 2021» (PDF) . Глобальный углеродный проект . 4 ноября 2021 г. с. 57. Архивировано (PDF) из оригинала 11 декабря 2021 года.
Совокупный вклад в глобальный углеродный бюджет с 1850 года. Дисбаланс углерода представляет собой пробел в нашем нынешнем понимании источников и поглотителей. ... Источник: Фридлингштейн и др., 2021 г.; Глобальный углеродный проект 2021
- ^ Перейти обратно: а б с Фридлингштейн, Пьер; Джонс, Мэтью В.; О'Салливан, Майкл; и др. (26 апреля 2022 г.). «Глобальный углеродный бюджет 2021» . Данные науки о системе Земли . 14 (4): 1917–2005. Бибкод : 2022ESSD...14.1917F . дои : 10.5194/essd-14-1917-2022 . hdl : 20.500.11850/545754 . ISSN 1866-3508 .
- Новостной репортаж: «Сокращение выбросов «начиная сейчас» – эксперты Global Carbon Project» . Университет Эксетера . Архивировано из оригинала 12 мая 2022 года . Проверено 12 мая 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Оставшийся углеродный бюджет - Исследовательский институт Меркатора по глобальному достоянию и изменению климата (MCC)» . www.mcc-berlin.net . Проверено 27 апреля 2022 г.
- ^ «Публикации | Архив отчетов» . Ограничить . Проверено 20 сентября 2023 г.
- ^ «Углеродный монитор» . Carbonmonitor.org . Проверено 19 апреля 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б Лю, Чжу; Дэн, Чжу; Дэвис, Стивен Дж.; Хирон, Клемент; Сиа, Филипп (апрель 2022 г.). «Мониторинг глобальных выбросов углекислого газа в 2021 году» . Обзоры природы Земля и окружающая среда . 3 (4): 217–219. Бибкод : 2022NRvEE...3..217L . дои : 10.1038/s43017-022-00285-w . ISSN 2662-138X . ПМЦ 8935618 . ПМИД 35340723 .
- ^ Джексон, РБ; Фридлингштейн, П; Ле Кере, К; Абернети, С; Эндрю, РМ; Канаделл, Дж.Г.; Сиас, П; Дэвис, С.Дж.; Дэн, Чжу; Лю, Чжу; Корсбаккен, Дж.И.; Петерс, врач общей практики (1 марта 2022 г.). «Глобальные выбросы ископаемого углерода приближаются к уровням, наблюдавшимся до COVID-19». Письма об экологических исследованиях . 17 (3): 031001. arXiv : 2111.02222 . Бибкод : 2022ERL....17c1001J . дои : 10.1088/1748-9326/ac55b6 . S2CID 241035429 .
- ^ Ламболл, Робин Д.; Николлс, Зеведей Р.Дж.; Смит, Кристофер Дж.; Кикстра, Ярмо С.; Байерс, Эдвард; Рогель, Джоэри (декабрь 2023 г.). «Оценка размера и неопределенности оставшихся углеродных бюджетов» . Природа Изменение климата . 13 (12): 1360–1367. дои : 10.1038/s41558-023-01848-5 .
- ^ МакГрат, Мэтт (31 октября 2023 г.). «Выбросы углекислого газа угрожают климатическому порогу в 1,5°С раньше, чем предполагалось, – доклад» . Природа Изменение климата. Би-би-си . Проверено 1 ноября 2023 г.
- ^ БОРЕНШТЕЙН, СЕТ (30 октября 2023 г.). «К 2029 году при нынешних темпах сжигания ископаемого топлива на Земле произойдет потепление на 1,5°C» . Времена . Проверено 1 ноября 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Миллер, Скот М. (март 2017 г.). «Ограничение выбросов CO2 и CH4 в конкретных отраслях в США» (PDF) . Химия и физика атмосферы . 17 (6): 3963–3985. Бибкод : 2017ACP....17.3963M . дои : 10.5194/acp-17-3963-2017 .
- ^ «Парижское соглашение» . Рамочная конвенция ООН об изменении климата .
- ^ «EPA публикует первые в истории стандарты по сокращению выбросов метана в нефтегазовом секторе» . Агентство по охране окружающей среды США .
- ^ «Выбросы парниковых газов от типичного легкового автомобиля» (PDF) . Агентство по охране окружающей среды США .
- ^ Перейти обратно: а б с Попкин, Габриэль (28 февраля 2019 г.). «Новый законопроект о бюджете спасает систему мониторинга выбросов углерода НАСА» . Новости науки о Земле и космосе (EoS) . Том. 100. дои : 10.1029/2019EO117385 . Проверено 10 мая 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б Воосен, Пол (9 мая 2018 г.). «Белый дом Трампа незаметно отменяет исследования НАСА, подтверждающие сокращение выбросов парниковых газов» . Наука АААС . Проверено 10 мая 2019 г.
- ^ «Белый дом Трампа прекращает исследования НАСА по сокращению выбросов парниковых газов» . Новости Би-би-си . 10 мая 2018 года . Проверено 13 мая 2018 г.
- ^ Действия Европейской комиссии по борьбе с изменением климата, Система торговли выбросами https://ec.europa.eu/clima/policies/ets_en
- ^ Перейти обратно: а б с д «Отчет о выбросах CO2» (PDF) . Евросоюз .
- ^ Перейти обратно: а б Толлефсон, Джефф (2016). «Следующее поколение спутников для мониторинга выбросов углекислого газа сталкивается с серьезными препятствиями» . Природа . 533 (7604): 446–447. Бибкод : 2016Natur.533..446T . дои : 10.1038/533446а . ПМИД 27225094 . S2CID 4453088 .
- ^ «Земная обсерватория» . НАСА . 17 ноября 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Китай запустил спутник для мониторинга углекислого газа» . Физика.com . Архивировано из оригинала 23 декабря 2016 г.