非二氧化碳溫室氣體排放被嚴重低估

2021-01-18 中國網

溫室氣體甲烷和一氧化二氮排放量一直被結構性低估,皆因使用的測量方法所致。 科學家佩特拉克朗為荷蘭能源研究中心(ECN)和代爾夫特理工大學(TU Delft,荷蘭)所進行的研究使用了測量這些溫室氣體排放的創新方法,這就是她得出的結論。

克羅最近因為使用這個更精確的方法測量而獲得了她的博士學位,這一方法也部分地解決了系統性低估這個問題。

當涉及到溫室氣體,我們許多人首先想到二氧化碳。 但是,全球溫室氣體排放實際上有相當一部分是其他氣體,如N2O(一氧化二氮)和CH4(甲烷)。 在荷蘭,甲烷和一氧化二氮佔溫室氣體總排放量的比例估計分別為8%和6%。在全世界的比例分別是14%和9%。

甲烷和一氧化二氮的排放主要是農業活動的結果:一氧化二氮源於化肥而甲烷主要來自奶牛。 在草炭牧區這些排放尤其普遍。 博士生佩特拉克朗為ECN和TU Delft在一個集中管理的草炭牧場進行了甲烷和一氧化二氮測量,但她使用的測量技術也可以用於其他生態系統。

鑑於這兩種氣體在總溫室排放量中佔有較大比例,有必要準確地測定其排放量。 然而據克朗介紹,這些氣體最常用的排放測量技術,即所謂的箱式法卻有相當的局限性。 簡單來說,這涉及定期測量從土壤排放的並留存在密封箱中的氣體濃度。 然後對這些氣體的濃度增升進行分析,以得出某個給定表面區域所釋放的氣體量。 這種方法的問題是,甲烷和一氧化氮的排放量在不同時間和空間波動很大。 「如果距離10米之外,或10天以後你做同樣的測量,其結果可能是完全不同的。 為了減少不確定性,你就必須做無數次的測量,」克朗解釋說。 其結果是所測的年排放值具有很高的不確定性:約為50%。

最近開始應用的是一種改進的測量方法,所謂的渦度相關法。 渦度相關技術早已在其他溫室氣體,二氧化碳測量中使用,但直到最近才應用於甲烷和一氧化二氮,部分原因是甲烷和一氧化二氮濃度要低得多。 佩特拉克朗測試了新技術,它可以每天24小時,一年365天在單獨一個點就同時測出數公頃內的排放值。 她的結論是,如果使用得當,甲烷和一氧化二氮排放量測量的不確定性可從約50%降低到不足10%。

克朗認為,箱式法除了結果有較大不確定性,還面臨另一個潛在問題。箱式法有特定的假設,例如氣體濃度在箱內呈線性上升。 「這些假設可能使分析更容易,但並不總是符合事實,這就導致低估排放量。」她的發現是目前國際討論的議題,在未來幾個月裡還要做大量工作以評價其對全國和國際排放量估計有何影響。

克朗計算出在集約奶牛養殖使用的草炭牧場每年的溫室氣體排放量為每公頃16000公斤二氧化碳當量。 其中70%是由甲烷和一氧化二氮的排放造成的。 由於用有創意的渦度相關技術測量所產生的是一公頃或一公頃以上的平均值,不能顯出排放主要來自哪部分地區:但克朗的同事,瓦赫寧根大學和研究中心的博士研究生阿芮娜施日爾卻成功做到了這一點。 通過非常仔細的箱式法測量,她能夠證明這些甲烷排放主要是源於溝渠和溝壁。 這是一個非常驚人的發現。

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