如果你不得不猜測，你會說從前工業時代到最近這段歷史時期的全球碳循環是什么？具體來說，1750+ 與 1958 年大氣 CO2 測量開始時有何不同？您如何估計過去十年（2012-2021 年）、去年（2021 年）和今年（2022 年）的全球碳循環有何不同？
全球碳預算將幫助您確定您的近似值有多接近。它是在來自 18 個國家/地區的 70 個組織的 100 多人的支持下制作的。自 2006 年以來，作為全球碳項目的一部分，全球碳預算提供了大量關于碳排放及其對實現全球氣候目標的影響的信息。全球 CO2 排放和匯的估算是碳循環研究界的一項重大工作，需要對測量、統計估算和模型結果進行仔細的匯編和綜合。
由于預算是在一份 25,000 字的論文中描述的，因此請允許我們在CleanTechnica為您提供亮點。之后，如果您渴望更深入地研究數學和方法論，那就去吧。
什么是全球碳計劃？全球碳項目 (GCP) 整合了有關人類活動和地球系統的溫室氣體知識。他們的項目包括針對 3 種主要溫室氣體（二氧化碳、甲烷和一氧化二氮）的全球預算，以及在城市、區域、累積和負排放方面的互補性努力。
為什么我們應該關心二氧化碳排放及其在地球生物圈內的分布？準確評估人為二氧化碳 (CO2) 排放及其在氣候變化中在大氣、海洋和陸地生物圈中的再分配對于更好地了解全球碳循環、支持氣候政策的制定和預測未來氣候變化至關重要。
年度碳預算的目的是什么？年度碳預算的交付有兩個目的。
- 對有關氣候系統人為擾動狀態及其根本原因的最新信息的需求很大。廣泛的利益相關者社區依賴于與年度碳預算相關的數據集，包括從事適應和緩解人類驅動的氣候變化的科學家、決策者、企業、記者和非政府組織。
- 在過去的幾十年里，我們看到人類和生物物理環境發生了前所未有的變化（例如化石燃料排放量增長的變化、COVID-19 大流行的影響、地球變暖和碳匯的強度），需要經常進行評估地球狀況，更好地量化當代全球碳循環變化的原因，并提高預測其未來演變的能力。建立這種科學理解以應對非凡的氣候緩解挑戰需要頻繁、可靠、透明和可追溯的數據集和方法，這些數據集和方法可以被審查和復制。預算通過“實時數據”幫助跟蹤新的預算更新。
全球碳預算的主要組成部分是什么？化石 CO2 排放基于能源統計和水泥生產數據，而土地利用變化（主要是毀林）產生的排放基于土地利用和土地利用變化數據以及簿記模型。直接測量大氣中的 CO2 濃度，并根據濃度的年度變化計算其增長率。海洋 CO2 匯是用全球海洋生物地球化學模型和基于觀測的數據產品估算的。陸地 CO2 匯是用動態全球植被模型估算的。由此產生的碳預算失衡，估計的總排放量與估計的大氣、海洋和陸地生物圈變化之間的差異，是對當代碳循環的不完善數據和理解的衡量。
GCB是否得到政府當局的認可？政府間氣候變化專門委員會 (IPCC) 在所有評估報告中和其他機構對全球二氧化碳預算進行了評估。多年來，全球碳項目協調了這一合作社區的努力，以每年發布全球碳預算。世界各地的多個組織和研究小組生成了用于完成全球碳預算的原始測量和數據。
化石 CO2 排放量在不同時期有何不同？
工業化前的碳排放：大氣中二氧化碳 (CO2) 的濃度從工業時代初期的 1750 年的大約百萬分之 278 (ppm) 增加到 2021 年的 414.7 ± 0.1 ppm。大氣中的 CO2 增加最初，高于工業化前水平的主要原因是森林砍伐和其他土地利用變化活動向大氣中釋放了碳。然后，在 1850 年，46% 的化石 CO2 排放來自煤炭，35% 來自石油，15% 來自天然氣，3% 來自碳酸鹽分解，1% 來自燃燒。
1958 年后的化石燃料排放：雖然化石燃料的排放始于工業時代之前，但從 1950 年左右開始，它們成為大氣中人為排放的主要來源，并且它們的相對份額一直持續增加，直到現在。人為排放發生在一個活躍的自然碳循環之上，該循環在從次日到數千年的時間尺度上在大氣、海洋和陸地生物圈的水庫之間循環碳，而與地質水庫的交換發生在更長的時間尺度上。從 1960 年至今，全球陸地 CO2 匯的增加主要歸因于 CO2 施肥效應，直接刺激植物光合作用并增加水資源受限系統中的植物用水，氣候變化的負面影響很小。
在最近的 1960-2021 年期間，全球化石 CO2 排放量每十年增加一次。這些排放量的增長率在 1960 年代和 1990 年代之間有所下降，從 1960 年代（1960-1969）的每年 4.3%、1970 年代（1970-1979）的每年 3.2%、1980 年代（1980 年代）的每年 1.6% –1989），1990 年代（1990-1999）每年 0.9%。與化石排放量的增長相反，土地利用、土地利用變化和林業產生的二氧化碳排放量在 1960-1999 年期間保持相對穩定，但自 1990 年代以來略有下降。
2012-2021 年化石燃料排放：在 2010-2016 年期間，海洋 CO2 匯似乎隨著大氣中 CO2 的預期增加而加強。在歷史時期，匯隨著人為排放量的指數增長而增加。在此期間之后，增長率在 2000 年代再次開始上升，平均每年增長率為 3.0%，在過去十年（2012-2021 年）下降到每年 0.5%。在 2012 年至 2021 年的十年間，24 個國家的化石 CO2 排放量有所減少。
過去十年（2012-2021 年）的平均全球碳預算表明，總排放量的 89% 來自化石 CO2 排放，11% 來自土地利用變化。總排放量分為大氣 (48%)、海洋 (26%) 和陸地 (29%)。
2021 年化石燃料排放： 2021 年，全球化石燃料二氧化碳排放量比 2020 年高 5.1%，原因是全球從最嚴重的 COVID-19 大流行中反彈，分布在煤炭 (41%)、石油 (32%)、天然氣中(22 %)、水泥 (5 %) 和其他 (1 %)。與上年相比，2021年煤炭、石油和天然氣的排放量分別增加了5.7%、5.8%和4.8%，而水泥的排放量增加了2.1%。大流行對火災活動或森林覆蓋變化趨勢的影響很難與一般政治發展和環境變化的影響以及農業和林業經濟活動中斷的長期后果區分開來。
2022 年化石燃料排放： 2022 年預測估計，2022 年全球化石燃料二氧化碳排放量（包括水泥碳化）將增長 1.0%，超過 2019 年的排放水平。預計 2022 年全球每種燃料類型的排放量將增加：煤炭 +1%，石油 +2.2%，天然氣 -0.2%，水泥 -1.6%。
現有數據表明，與 2021 年相比，2022 年化石 CO2 排放量繼續增加 1.0%，使排放量略高于 2019 年的水平。預計 2022 年煤炭、石油和天然氣的排放量將高于 2021 年的水平（分別高出 1.0%、2.2% 和 -0.2%）。雖然預計 2022 年中國的排放量將減少 0.9%，歐盟的排放量將減少 0.8%，但美國的排放量將增加 1.5%，印度將增加 6%，世界其他地區將增加 1.7%。
2022 年的預測是如何計算出來的？ 2022 年增長評估基于截至 8 月的每月計算的全球大氣 CO2 濃度。額外的分析表明，與下半年（北方夏季-秋季-冬季過渡）相比，上半年（北方冬季-春季-夏季過渡）顯示出更多的年際變化。 2022 年海洋 CO2 匯預測基于年度歷史和估計的 2022 年大氣 CO2 濃度、今年碳預算的歷史和估計的 2022 年全球化石燃料排放量以及春季海洋尼諾指數。
從前工業時代到現在的排放總結是什么？在 1850-2021 年的歷史時期，30% 的歷史排放來自土地利用變化，70% 來自化石排放。然而，自 1960 年以來，化石排放量顯著增長，而土地利用變化卻沒有，因此，土地利用變化對人為排放總量的貢獻在最近時期較小（1960-2021 年期間為 18%，1960-2021 年期間為 11%） 2012–2021 年）。
計算全球碳預算
排放數據在哪里收集？自 1980 年以來，月度數據來自 NOAA/GML，并且基于海洋邊界層中多個站點的直接大氣 CO2 測量的平均值。 1958 年至 1979 年的月度數據來自斯克里普斯海洋學研究所，基于莫納羅亞站和南極站對大氣中二氧化碳的直接測量平均值。
如何通過人類活動的排放來量化 CO2 對大氣的輸入？它通過大氣 CO2 濃度的增長率以及陸地和海洋水庫中碳儲存的變化來量化，以響應大氣 CO2 水平的增加、氣候變化和變率以及其他人為和自然變化。在這種量化中固有的是對這種隨著時間的推移的擾動預算以及自然碳循環的潛在可變性和趨勢的理解。反過來，這些因素會產生自然匯，以應對氣候、二氧化碳和土地利用變化驅動因素的變化，并量化與給定氣候穩定目標相容的排放量。
土地利用和土地利用變化如何計入這些方程式？來自土地利用、土地利用變化和林業的凈 CO2 通量包括來自毀林、造林、伐木和森林退化（包括采伐活動）、輪墾（砍伐森林用于農業，然后廢棄的循環）和再生的 CO2 通量森林（木材采伐或農業廢棄后）。還添加了泥炭燃燒和排水的排放。
GCB 是如何定義匯的？ CO2 匯在概念上包括陸地（包括內陸水域和河口）和海洋（包括沿海和邊緣海域）對 CO2 升高以及氣候和其他環境條件變化的響應。全球排放及其在大氣、海洋和陸地之間的分配在現實世界中是平衡的。
為什么大氣增長率存在不確定性？大氣增長率的不確定性歸因于 4 個主要因素。
- 參考氣體標準的長期重現性
- 可能持續數月至 2 年的小的無法解釋的系統分析錯誤來來去去
- 海洋邊界層的網絡組成以及一些站點的進出、每個站點的時間序列間隙等
- 與使用地表網絡的平均 CO2 濃度近似評估大氣 CO2 總負荷所需的真實大氣平均 CO2 濃度（質量加權，三維）相關的不確定性
脫碳有希望嗎？在全球范圍內，化石 CO2 排放量增長正在放緩，這是由于氣候政策和技術變革的出現，導致從煤炭向天然氣的轉變、可再生能源的增長以及煤炭產能擴張的減少。在全球總體水平上，脫碳在過去十年中顯示出強烈且不斷增強的信號，經濟增長放緩和單位 GDP 能源消耗下降的貢獻較小。盡管全球化石 CO2 排放量增長放緩，但排放量仍在增長，但遠遠不能滿足 UNFCCC 巴黎協定雄心勃勃的氣候目標所需的減排量。
來源：CleanTechnic
