北溪管道泄漏加剧气候灾难背后：这种气体的温室效应是CO2的80倍

近日，北溪输气管道天然气泄漏事件成为了舆论焦点，因为北溪管道的受损泄漏不仅让能源供给原本就捉襟见肘的欧洲人民雪上加霜，不断往外奔涌冒泡的天然气，也引发了人们对其潜在环境影响的担忧。

卫星分析显示，铺设在波罗的海的北溪天然气管线近期爆炸，引发了巨大的甲烷羽流(methane plume)。天然气的主要成分是甲烷，后者是一种影响强大的温室气体，其短期升温潜力是二氧化碳的80倍。

当地时间9月30日，挪威大气研究所表示，“北溪”天然气管道泄漏后，该地区上空形成大片甲烷云并不断蔓延、扩散，截至当天，已有至少8万吨甲烷气体扩散到海洋和大气中。联合国环境规划署9月30日说，这可能是有记录以来最严重的一起甲烷泄漏事件。

《卫报》指出，北溪管道甲烷泄露的总规模在10万-35万吨之间。伦敦帝国理工学院化学工程系的研究助理库珀向《卫报》表示，此次泄露有可能成为史上最大的温室气体排放事件之一。北溪管道的温室气体排放规模，预计可能会超过美国最大的温室气体排放事件——甲烷泄露规模为10万吨的阿利索峡谷天然气泄露事件(相当于50万辆小汽车一年的尾气排放量)。

尽管天然气泄漏在10月2日已停止，但专家表示，长期来看，“北溪”泄漏的大量甲烷将对气候产生灾难性影响，或将在波罗的海地区造成严重的生态危机。

图说：高分五号02星AHSI载荷监测到北溪2号泄漏情况

来源：生态环境部卫星环境应用中心

“北溪管道”的泄露事件，再次引起人们对甲烷这种强温室效应气体的关注。

国际能源署(IEA)公布的一项新的工业甲烷排放分析发现，大气中的甲烷浓度自前工业化时代以来几乎增加了三倍——比最重要的气体二氧化碳的增幅大得多，甲烷排放贡献了目前约30%的变暖。因此，快速和持续减少甲烷排放是限制近期全球变暖和实现全球气候目标的关键。

削减甲烷排放对气候至关重要

过去四十年来，大气中的甲烷数量发生了巨大的变化。20世纪80年代数量急剧增加，但在2000年至2005年期间放缓到接近恒定的水平，当时排放和吸收汇大致平衡。然而，在过去十年中，大气中的甲烷数量再次迅速增加，在2020年，它表现出美国国家海洋和大气管理局(NOAA )37年记录中的最高增长率。

图说：自 1983 年以来的全球甲烷浓度

来源：NOAA

与此同时，在工业时代，它在推动气候变化方面仅次于二氧化碳(CO2)。排放一吨甲烷在100年的尺度下温室效应是一吨二氧化碳的28倍(即GWP，全球暖化潜力值为28，是指排放一吨甲烷对全球暖化的影响拉长到100年以后的值)。如果我们将时间尺度缩短到20年，那么甲烷的GWP将高达81。

但另一方面，甲烷是一种短寿命的气候污染物(SLCP)，在大气中的寿命大约为十年(与处理减排相关的扰动寿命为12年)。通常情况下，两个关键特征决定了不同温室气体对气候的影响：它们在大气中停留的时间长短和它们吸收能量的能力。与二氧化碳相比，甲烷在大气中的寿命短得多，但它在大气中存在时吸收的能量却要多得多。

甲烷除了通过温室效应对气候产生强大的影响，还能促进地面臭氧的形成，这是一种危险的空气污染物。可归因于人为甲烷排放的臭氧每年在全球范围内造成约50万人过早死亡，并通过抑制生长和减少产量损害生态系统和农作物。在很大程度上，由于其对公共健康和农业的影响，甲烷的广泛社会成本，即货币化的社会损害，包括气候和空气质量相关的影响，根据相应的贴现率折算，比对应的二氧化碳的社会成本大50-100倍。

图说：2000-2020年主要温室气体的实际全球平均年辐射强度与代表浓度途径RCP2.6下的数值之差(每平方米百万瓦特)

来源：Nisbet et al. (2020)

不过值得注意的是，由于甲烷在大气中的寿命相对较短，只有 10 到 12 年，因此这意味着现在采取行动可以迅速降低大气中的浓度，并导致气候强迫和臭氧污染的类似快速减少。较低的甲烷浓度将迅速减少变暖的速度，使甲烷缓解成为限制今年和以后几十年变暖的最佳途径之一，同时通过减少地面臭氧也能带来重要的健康和经济效益。

甲烷排放的来源

甲烷是由自然和人为来源排放的。伦敦大学皇家哈洛威学院的研究人员尤恩·尼斯贝特表示，五分之二的甲烷排放来自自然来源，如湿地中的微生物，其余的则来自人类活动。根据UNEP测算全球甲烷排放结构中，能源、农业、废弃物处理是主要人为排放源。

图说：2021年全球甲烷排放

来源：IEA

整体来看，全球一半以上的甲烷排放来自三个部门的人类活动：能源(占人类造成排放的35%)、农业(40%)和废弃物处理(20%)。

在能源部门，石油和天然气开采、加工和分配约占23%，煤炭开采占12%的排放量。在废物部门，垃圾填埋场和废水占全球人为排放量的20%左右。在农业部门，来自粪便和肠道发酵的牲畜排放约占全球人为排放的32%，而水稻种植占8%。

图说：全球及中国甲烷排放结构

来源：东吴证券

全球甲烷排放结构中，以反刍动物、油气、填埋垃圾、煤炭开采占比最高，分别达31%、22%、18%、12%。国内甲烷排放结构则略有不同，其中煤炭开采、水稻种植、反刍动物、填埋垃圾占比最高，分别为41%、20%、20%、10%。

甲烷减排中各部门可采取的行动

能源部门占据了全球三分之一以上的甲烷排放，其中石油和天然气占了绝大部分。甲烷排放发生在整个石油和天然气供应链中，但特别是来自泄漏设备的逃逸性排放、系统颠覆以及故意燃烧和排放。

现有的具有成本效益的解决方案可以帮助减少排放，包括启动泄漏检测和维修计划，实施更好的技术和操作方法，以及捕捉和利用被浪费的甲烷。

图说：全球石油和天然气场所甲烷泄漏热点

来源：Kayrros

国际能源署估计，利用现有的技术可以避免大约75%的石油和天然气甲烷排放总量，其中一半以上的减排量为零净成本。但是，尽管封堵泄漏有明显的经济效益，公用事业公司往往通过将泄漏的气体转嫁给消费者来收回成本。目前，自愿联盟正在联合起来，努力降低该行业的甲烷排放，如石油和天然气甲烷伙伴关系和石油和天然气气候倡议。石油和天然气气候倡议 (OGCI) 的签署方正在努力实现其运营资产的甲烷排放量接近零，同时寻求避免甲烷排放和燃烧，并每年透明地报告甲烷排放量。OGCI 的签署方包括大型石油公司BP、埃尼、Equinor、埃克森美孚、雷普索尔、壳牌和 TotalEnergies等。

图说：按部门分列的农业甲烷排放量(千吨)

来源：WRI

农业是全球甲烷排放的最大贡献者，产生约40%的甲烷排放，主要来自肠道发酵(奶牛打嗝)、水稻种植和粪便管理。改进农业生产方式——特别是注重提高效率--可以提高牲畜和作物产量，为农民提供更多的收入，同时减少单位产出的甲烷排放量。

在更难实现减排的领域，如肠道发酵，农业气候创新任务和全球农业温室气体研究联盟等团体正在帮助刺激更大的创新和技术部署。如果作为一个国家来计算，粮食损失和浪费将是继中国和美国之后的第三大温室气体排放源。但是，食品生产者和消费者可以立即采取措施，立即减少食品浪费——从改进库存系统、改变食品日期标签做法和更好地促进易腐产品的销售或捐赠。饮食选择上的小转变，特别是远离牛肉，也可以在全球范围内产生影响，既释放出农业用地，又减少甲烷排放。

图说：城市边缘的垃圾填埋场

来源：Xtrodinary

废弃物处理部门约占全球人类造成的甲烷排放量的20%。幸运的是，具有成本效益的缓解方案确实存在，其中最大的潜力与有机物分离和回收有关，这也可以创造新的就业机会。在上游避免食物损失和浪费也是关键。此外，收集垃圾填埋场气体和产生能源将减少甲烷排放，取代其他形式的燃料并创造新的收入来源。

各国甲烷减排的行动

近年来，甲烷等非二氧化碳温室气体减排已成为科学界关注的重点，并形成了普遍共识。2021年11月2日，在第二十六届联合国气候变化框架公约缔约方会议(COP26)的第2天，包括美国、欧盟等在内的105个国家共同签署了“全球甲烷承诺(Global Methane Pledge)”，即到2030年将全球甲烷排放量在2020年的水平上至少减少30%。“全球甲烷承诺”的签署，是COP26最重要的成果之一，标志着甲烷减排已经引起了全球关注，站在了此次气候大会的舞台中央。

图说：甲烷减排相关国际公约及各国推进措施

来源：东吴证券

“全球甲烷承诺”的启动标志着科学界对甲烷减排重要意义的共识也逐渐转化成政治共识。随着今年以来埃及、科索沃、摩尔多瓦、阿曼、卡塔尔、圣卢西亚、特立尼达和多巴哥以及乌兹别克斯坦的加入，目前已有120个国家赞同该承诺，占全球甲烷排放量的一半，占全球经济总量的近四分之三。

作为发起方，在启动“全球甲烷承诺”的同时，美国还公布了一系列针对美国国内的甲烷减排行动：白宫发布了甲烷减排的详细蓝图——《美国甲烷减排行动计划》。承诺的发起方欧盟也表示，将推进甲烷减排的立法建议。

今年6月17日，美国、欧盟和11个国家启动了全球甲烷承诺能源之路，以促进石油和天然气部门的甲烷减排，推动气候进步和能源安全。能源途径是全球甲烷承诺的一个关键实施步骤，它将加速部署当今最快和最具成本效益的甲烷减排解决方案。途径的参与者总共占全球天然气产量的五分之二，占全球天然气进口量的五分之三。各国和支持组织宣布提供近6000万美元的专项资金，以支持路径的实施。

虽然占全球甲烷排放的30%左右的中国、俄罗斯、印度等甲烷排放大国对“全球甲烷承诺”的态度仍不明朗，但中国事实上一向重视甲烷减排。

2021年11月10日发布的《中美关于在21世纪20年代强化气候行动的格拉斯哥联合宣言》中提到“两国特别认识到，甲烷排放对于升温的显著影响，认为加大行动控制和减少甲烷排放是21世纪20年代的必要事项。为此两国计划合作加强甲烷排放的测量;交流各自加强甲烷管控政策和计划的信息;并促进有关甲烷减排挑战和解决方案的联合研究。”

而在此之前，2021年9月22日，中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》明确提到“加强甲烷等非二氧化碳温室气体管控”。

2021年10月，中国于提交的最新的国家自主贡献(NDC)文件，即《中国落实国家自主贡献成效和新目标新举措》，首次明确了能源领域甲烷减排的方向：“重点通过合理控制煤炭产能、提高瓦斯抽采利用率等，以及控制石化行业挥发性有机物排放量、鼓励采用绿色完井、推广伴生气回收技术等举措，有效控制煤炭、油气开采甲烷排放”，成为中国甲烷减排的里程碑式事件。

展望未来，鼓励企业、不同层级的政府、非政府机构开展多层次的甲烷减排行动，促进科研机构开展监测方面的科研合作与技术交流，特别是卫星监测合作，具有重要意义。