如果你不得不猜測(cè)，你會(huì)說從前工業(yè)時(shí)代到最近這段歷史時(shí)期的全球碳循環(huán)是什么？具體來說，1750+ 與 1958 年大氣 CO2 測(cè)量開始時(shí)有何不同？您如何估計(jì)過去十年（2012-2021 年）、去年（2021 年）和今年（2022 年）的全球碳循環(huán)有何不同？
全球碳預(yù)算將幫助您確定您的近似值有多接近。它是在來自 18 個(gè)國(guó)家/地區(qū)的 70 個(gè)組織的 100 多人的支持下制作的。自 2006 年以來，作為全球碳項(xiàng)目的一部分，全球碳預(yù)算提供了大量關(guān)于碳排放及其對(duì)實(shí)現(xiàn)全球氣候目標(biāo)的影響的信息。全球 CO2 排放和匯的估算是碳循環(huán)研究界的一項(xiàng)重大工作，需要對(duì)測(cè)量、統(tǒng)計(jì)估算和模型結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)的匯編和綜合。
由于預(yù)算是在一份 25,000 字的論文中描述的，因此請(qǐng)?jiān)试S我們?cè)?em style="box-sizing: border-box;">CleanTechnica為您提供亮點(diǎn)。之后，如果您渴望更深入地研究數(shù)學(xué)和方法論，那就去吧。
什么是全球碳計(jì)劃？全球碳項(xiàng)目 (GCP) 整合了有關(guān)人類活動(dòng)和地球系統(tǒng)的溫室氣體知識(shí)。他們的項(xiàng)目包括針對(duì) 3 種主要溫室氣體（二氧化碳、甲烷和一氧化二氮）的全球預(yù)算，以及在城市、區(qū)域、累積和負(fù)排放方面的互補(bǔ)性努力。
為什么我們應(yīng)該關(guān)心二氧化碳排放及其在地球生物圈內(nèi)的分布？準(zhǔn)確評(píng)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(duì)于更好地了解全球碳循環(huán)、支持氣候政策的制定和預(yù)測(cè)未來氣候變化至關(guān)重要。
年度碳預(yù)算的目的是什么？年度碳預(yù)算的交付有兩個(gè)目的。
- 對(duì)有關(guān)氣候系統(tǒng)人為擾動(dòng)狀態(tài)及其根本原因的最新信息的需求很大。廣泛的利益相關(guān)者社區(qū)依賴于與年度碳預(yù)算相關(guān)的數(shù)據(jù)集，包括從事適應(yīng)和緩解人類驅(qū)動(dòng)的氣候變化的科學(xué)家、決策者、企業(yè)、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(huán)境發(fā)生了前所未有的變化（例如化石燃料排放量增長(zhǎng)的變化、COVID-19 大流行的影響、地球變暖和碳匯的強(qiáng)度），需要經(jīng)常進(jìn)行評(píng)估地球狀況，更好地量化當(dāng)代全球碳循環(huán)變化的原因，并提高預(yù)測(cè)其未來演變的能力。建立這種科學(xué)理解以應(yīng)對(duì)非凡的氣候緩解挑戰(zhàn)需要頻繁、可靠、透明和可追溯的數(shù)據(jù)集和方法，這些數(shù)據(jù)集和方法可以被審查和復(fù)制。預(yù)算通過“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)”幫助跟蹤新的預(yù)算更新。
全球碳預(yù)算的主要組成部分是什么？化石 CO2 排放基于能源統(tǒng)計(jì)和水泥生產(chǎn)數(shù)據(jù)，而土地利用變化（主要是毀林）產(chǎn)生的排放基于土地利用和土地利用變化數(shù)據(jù)以及簿記模型。直接測(cè)量大氣中的 CO2 濃度，并根據(jù)濃度的年度變化計(jì)算其增長(zhǎng)率。海洋 CO2 匯是用全球海洋生物地球化學(xué)模型和基于觀測(cè)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品估算的。陸地 CO2 匯是用動(dòng)態(tài)全球植被模型估算的。由此產(chǎn)生的碳預(yù)算失衡，估計(jì)的總排放量與估計(jì)的大氣、海洋和陸地生物圈變化之間的差異，是對(duì)當(dāng)代碳循環(huán)的不完善數(shù)據(jù)和理解的衡量。
GCB是否得到政府當(dāng)局的認(rèn)可？政府間氣候變化專門委員會(huì) (IPCC) 在所有評(píng)估報(bào)告中和其他機(jī)構(gòu)對(duì)全球二氧化碳預(yù)算進(jìn)行了評(píng)估。多年來，全球碳項(xiàng)目協(xié)調(diào)了這一合作社區(qū)的努力，以每年發(fā)布全球碳預(yù)算。世界各地的多個(gè)組織和研究小組生成了用于完成全球碳預(yù)算的原始測(cè)量和數(shù)據(jù)。
化石 CO2 排放量在不同時(shí)期有何不同？
工業(yè)化前的碳排放：大氣中二氧化碳 (CO2) 的濃度從工業(yè)時(shí)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(yè)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(dòng)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(yè)時(shí)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(duì)份額一直持續(xù)增加，直到現(xiàn)在。人為排放發(fā)生在一個(gè)活躍的自然碳循環(huán)之上，該循環(huán)在從次日到數(shù)千年的時(shí)間尺度上在大氣、海洋和陸地生物圈的水庫之間循環(huán)碳，而與地質(zhì)水庫的交換發(fā)生在更長(zhǎng)的時(shí)間尺度上。從 1960 年至今，全球陸地 CO2 匯的增加主要?dú)w因于 CO2 施肥效應(yīng)，直接刺激植物光合作用并增加水資源受限系統(tǒng)中的植物用水，氣候變化的負(fù)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(zhǎng)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(zhǎng)相反，土地利用、土地利用變化和林業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳排放量在 1960-1999 年期間保持相對(duì)穩(wěn)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(yù)期增加而加強(qiáng)。在歷史時(shí)期，匯隨著人為排放量的指數(shù)增長(zhǎng)而增加。在此期間之后，增長(zhǎng)率在 2000 年代再次開始上升，平均每年增長(zhǎng)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(gè)國(guó)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(yù)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�？偱欧帕糠譃榇髿� (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(yán)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(duì)火災(zāi)活動(dòng)或森林覆蓋變化趨勢(shì)的影響很難與一般政治發(fā)展和環(huán)境變化的影響以及農(nóng)業(yè)和林業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中斷的長(zhǎng)期后果區(qū)分開來。
2022 年化石燃料排放： 2022 年預(yù)測(cè)估計(jì)，2022 年全球化石燃料二氧化碳排放量（包括水泥碳化）將增長(zhǎng) 1.0%，超過 2019 年的排放水平。預(yù)計(jì) 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(xiàn)有數(shù)據(jù)表明，與 2021 年相比，2022 年化石 CO2 排放量繼續(xù)增加 1.0%，使排放量略高于 2019 年的水平。預(yù)計(jì) 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(yù)計(jì) 2022 年中國(guó)的排放量將減少 0.9%，歐盟的排放量將減少 0.8%，但美國(guó)的排放量將增加 1.5%，印度將增加 6%，世界其他地區(qū)將增加 1.7%。
2022 年的預(yù)測(cè)是如何計(jì)算出來的？ 2022 年增長(zhǎng)評(píng)估基于截至 8 月的每月計(jì)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(yù)測(cè)基于年度歷史和估計(jì)的 2022 年大氣 CO2 濃度、今年碳預(yù)算的歷史和估計(jì)的 2022 年全球化石燃料排放量以及春季海洋尼諾指數(shù)。
從前工業(yè)時(shí)代到現(xiàn)在的排放總結(jié)是什么？在 1850-2021 年的歷史時(shí)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(zhǎng)，而土地利用變化卻沒有，因此，土地利用變化對(duì)人為排放總量的貢獻(xiàn)在最近時(shí)期較�。�1960-2021 年期間為 18%，1960-2021 年期間為 11%） 2012–2021 年）。
計(jì)算全球碳預(yù)算
排放數(shù)據(jù)在哪里收集？自 1980 年以來，月度數(shù)據(jù)來自 NOAA/GML，并且基于海洋邊界層中多個(gè)站點(diǎn)的直接大氣 CO2 測(cè)量的平均值。 1958 年至 1979 年的月度數(shù)據(jù)來自斯克里普斯海洋學(xué)研究所，基于莫納羅亞站和南極站對(duì)大氣中二氧化碳的直接測(cè)量平均值。
如何通過人類活動(dòng)的排放來量化 CO2 對(duì)大氣的輸入？它通過大氣 CO2 濃度的增長(zhǎng)率以及陸地和海洋水庫中碳儲(chǔ)存的變化來量化，以響應(yīng)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(duì)這種隨著時(shí)間的推移的擾動(dòng)預(yù)算以及自然碳循環(huán)的潛在可變性和趨勢(shì)的理解。反過來，這些因素會(huì)產(chǎn)生自然匯，以應(yīng)對(duì)氣候、二氧化碳和土地利用變化驅(qū)動(dòng)因素的變化，并量化與給定氣候穩(wěn)定目標(biāo)相容的排放量。
土地利用和土地利用變化如何計(jì)入這些方程式？來自土地利用、土地利用變化和林業(yè)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(dòng)）、輪墾（砍伐森林用于農(nóng)業(yè)，然后廢棄的循環(huán)）和再生的 CO2 通量森林（木材采伐或農(nóng)業(yè)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(nèi)陸水域和河口）和海洋（包括沿海和邊緣海域）對(duì) CO2 升高以及氣候和其他環(huán)境條件變化的響應(yīng)。全球排放及其在大氣、海洋和陸地之間的分配在現(xiàn)實(shí)世界中是平衡的。
為什么大氣增長(zhǎng)率存在不確定性？大氣增長(zhǎng)率的不確定性歸因于 4 個(gè)主要因素。
- 參考?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期重現(xiàn)性
- 可能持續(xù)數(shù)月至 2 年的小的無法解釋的系統(tǒng)分析錯(cuò)誤來來去去
- 海洋邊界層的網(wǎng)絡(luò)組成以及一些站點(diǎn)的進(jìn)出、每個(gè)站點(diǎn)的時(shí)間序列間隙等
- 與使用地表網(wǎng)絡(luò)的平均 CO2 濃度近似評(píng)估大氣 CO2 總負(fù)荷所需的真實(shí)大氣平均 CO2 濃度（質(zhì)量加權(quán)，三維）相關(guān)的不確定性
脫碳有希望嗎？在全球范圍內(nèi)，化石 CO2 排放量增長(zhǎng)正在放緩，這是由于氣候政策和技術(shù)變革的出現(xiàn)，導(dǎo)致從煤炭向天然氣的轉(zhuǎn)變、可再生能源的增長(zhǎng)以及煤炭產(chǎn)能擴(kuò)張的減少。在全球總體水平上，脫碳在過去十年中顯示出強(qiáng)烈且不斷增強(qiáng)的信號(hào)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)放緩和單位 GDP 能源消耗下降的貢獻(xiàn)較小。盡管全球化石 CO2 排放量增長(zhǎng)放緩，但排放量仍在增長(zhǎng)，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足 UNFCCC 巴黎協(xié)定雄心勃勃的氣候目標(biāo)所需的減排量。
來源：CleanTechnic
