近200個國家承諾在巴黎氣候變化協定下減少溫室氣體排放。但是，我們如何知道是否有些國家沒有遵守承諾？
目前無法核實一個國家是否已實現其承諾的碳減排目標仍然是一個長期存在的漏洞，專家表示，必須彌補這一漏洞才能使全球協議生效。
美國國家研究委員會代表著美國一些頂尖科學家，在2010年的一份報告中概述了這個問題。報告指出，每個國家對其排放量的基本估計都來自“自我報告的國家統計資料”，其中許多資料來源於能源生產和消費的統計估計。
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在對該研究的介紹中，時任美國國家科學院院長的拉爾夫·西塞羅內指出，“在許多發展中國家，這些資料不完整或不準確，或者沒有持續報告。” 其他科學家則認為，一些國家可能更傾向於簡單地更改資料，而不是為了減少正在使地球變暖的排放而做出必要的經濟犧牲。
目前，包括歐洲和亞洲國家在內的一些世界主要排放國正在研究一種驗證解決方案，該方案將使用商用飛機攜帶新型感測器，以便在飛機每次在給定城市起降時測量人為排放的二氧化碳和甲烷。
但美國國家海洋和大氣管理局高階科學家、測量系統的先驅之一皮特·坦斯擔心，到目前為止，“美國在這方面缺席了。”
自1985年以來一直領導美國國家海洋和大氣管理局碳迴圈溫室氣體小組的坦斯在接受E&E新聞採訪時表示，如果美國開發出這樣的系統，它將成為一種有價值的政治和外交工具。在美國，它可以用來幫助敦促各州兌現承諾的減排目標。如果持懷疑態度的國家質疑美國的排放資料，他解釋說，“我們可以說，‘好的，這是資料。您可以自行估算美國的排放量。請便。’”
目前，各國透過自我報告來估算其年度排放率，將工業、政府和公用事業部門的化石燃料使用量以及煤礦開採和石油天然氣鑽探的排放量估計值加總。坦斯和其他科學家認為，這是一個僅僅是“算術”的過程，因為它不涉及現在可能實現的更復雜、即時的測量。
哈佛大學大氣科學教授史蒂文·沃夫西表示，如果美國或其他國家證明國際核查系統可以奏效，那麼結果也可能減少作弊的誘惑。
他說：“如果人們認為你知道他們在做什麼，那麼合規性就會提高。”
坦斯對測量溫室氣體的關注始於1972年，當時他在荷蘭的一所大學偶然發現了一本書：《無意的氣候變化：人類影響氣候研究報告》。讀完這本書後，他將大學專業從物理學改為地球科學。
1978年，作為一名研究生，他幫助開發了一項可能實現核查的突破性技術。它涉及一種示蹤劑，一種稱為C-14的碳同位素，它存在於植物和動物自然排放的二氧化碳中。在化石燃料（如煤炭、石油產品和天然氣）燃燒產生的排放物中不存在這種同位素，這些化石燃料已在地下儲存了數百萬年。對定期從商用飛機感測器收集的空氣樣本進行的測試將準確測量由近期化石燃料排放引起的C-14的任何消耗。
美國國家海洋和大氣管理局和科羅拉多大學花費了十年時間完善收集二氧化碳空氣樣本並測量其中微量C-14的方法。坦斯表示，需要從飛機和地面採集5000個空氣樣本，才能準確描繪出美國人為碳排放的圖景。美國國家海洋和大氣管理局每年已經在全球範圍內收集20,000個空氣樣本。“我們可以輕鬆再增加5000個，”坦斯說。“這對我們來說真的不算什麼。”
在過去三年中，奧巴馬政府批准了一項美國國家海洋和大氣管理局的預算提案，每年撥款約500萬美元，用於分析每年5000次C-14測量。
到目前為止，國會每年都否決了該提案，促使坦斯和其他大氣科學家發表了一篇論文，聲稱更頻繁地報告排放水平的變化必須成為“全面施壓”測量的一部分，這些測量可以為糾正當前更昂貴的衛星溫室氣體感測器的困難提供“地面實況”。該論文斷言，“商用飛機取樣將具有成本效益地滿足這一需求。”
目前，華盛頓的政治氣氛使得美國在核查中發揮作用的前景令人懷疑。國會一直在削減美國國家海洋和大氣管理局的氣候變化研究專案，該機構官員表示，現在判斷特朗普政府的預算是否會改變這種情況還為時過早。
來自航空公司的二氧化碳助力
獲取城市上空空氣柱中漂浮物質的準確樣本一直是一項棘手的工作。
美國國家海洋和大氣管理局幾十年前就開始使用小型飛機收集給定城市上風向的空氣樣本，然後再進行下風向測量。坦斯和其他科學家想了解一個城市的撥出物有何不同，特別是當發電廠、汽車和工廠增加溫室氣體羽流時，C-14的減少。
印第安納波利斯是美國國家海洋和大氣管理局最喜歡的測量城市，這是一個密集的人口圈，位於一片平坦的農業區。可能迅速稀釋給定樣本中汙染物特徵的強風相對罕見。洛杉磯地處廣闊，東部有山脈，西部有狂風呼嘯的太平洋，通常是測量的噩夢。山脈和沿海天氣有時會將陳舊的空氣柱困在城市及其郊區上空。
“所以空氣可以在那裡停留幾天，然後突然，呼地一聲，它就被沖走了，”坦斯解釋道。
為了尋找更便宜、更穩定和更頻繁的方式來測量汙染和溫室氣體，美國國家海洋和大氣管理局的科學家開始將樣本採集儀器連線到無線電和電視塔上，這些塔使他們能夠訪問同一地點不同高度的排放物，從而產生了科學家所謂的城市排放物的“垂直剖面”。
但並非總是能找到高塔，科學家們開始更多地將商用飛機視為收集垂直剖面資料的最具成本效益和一致性的方式。美國國家航空航天局在1970年代開始了這項工作，旨在尋找一種全球性的方法來追蹤空氣汙染。歐洲在1990年代恢復了這種方法，啟動了一個名為MOZAIC的計劃，該計劃已在30,000多個航班上攜帶感測器，其中許多航班由漢莎航空和其他歐洲航空公司運營。
當時，其他航空公司也因自身的二氧化碳排放而面臨壓力。一些航空公司希望被視為在對抗汙染方面有所幫助。其中一個成果是日本航空的一項名為“透過客機進行微量氣體綜合觀測網路”（CONTRAIL）的計劃。該計劃始於1993年，並在2008年為一些飛機增加了更精密的裝置，以監測亞洲、歐洲和美國航班上使用的二氧化碳和甲烷排放。
自巴黎協定以來，歐盟變得更加積極。MOZAIC已演變為IAGOS（全球觀測系統的在役飛機）。它由歐盟委員會資助，該委員會幫助開發了一套新的儀器，包括對二氧化碳、一氧化碳、甲烷和水蒸氣進行取樣的感測器。漢莎航空、法國航空、伊比利亞航空、臺灣的中國航空和南非航空加入了該計劃，這個新興的集團向美國航空公司發出邀請，希望它們成為會員。美國的一家航空公司夏威夷航空公司今年加入了IAGOS。
根據斯德哥爾摩國際氣象研究所的一份報告，IAGOS正在準備六個儀器包，各個航空公司將把這些儀器包安裝在每年多達600個航班上，這些航班將測量6000個垂直剖面。
國際航空運輸協會（代表全球83%的總空中交通量）發言人佩裡·弗林特解釋說：“我們感到鼓舞的是，我們的許多成員已採取積極主動的方式，幫助更好地瞭解當前的氣候科學狀況。”
弗林特補充說：“商用飛機為科學家提供了一個獨特的高海拔平臺，用於監測現實生活中的大氣條件。”
“從研究轉向監測”
然而，到目前為止，這個想法在美國並沒有真正流行起來，儘管美國國家海洋和大氣管理局與兩家航空公司達成協議，允許它們攜帶測量水蒸氣的感測器，這對於天氣預報至關重要。美國航空協會是美國航空業的主要貿易協會，其發言人沃恩·詹寧斯表示，該協會從未就其成員是否應攜帶溫室氣體感測器表明立場。
詹寧斯在一份宣告中指出，他的組織簽署了一項國際航空公司承諾，呼籲從2020年起實現“碳中和增長”，並透過技術和生物燃料突破在2050年之前將二氧化碳排放量減半。“我想指出，美國商業航空僅佔美國人為溫室氣體（GHG）排放量的2%。”詹寧斯補充道。
雖然一些太空衛星可以測量溫室氣體排放，但它們價格昂貴，依賴於計算機模型，並且“存在各種偏差”，使得難以達到準確測量人為排放所需的精度，美國國家海洋和大氣管理局的坦斯解釋道。然而，美國國家航空航天局最近選擇了一顆更先進的衛星，計劃於2022年發射，這帶來了一些希望。
它被稱為地球靜止碳迴圈觀測衛星（GeoCARB），將在太空22,000英里處盤旋，以恆定視角觀察美洲大部分地區。它的價格（對於一顆衛星而言）非常便宜，在未來五年內為1.66億美元，部分原因是它將搭乘商業通訊衛星有效載荷的未使用區域進入太空。
由於GeoCARB將使用計算機模型，它仍然需要來自飛機測量的指導，以確保坦斯所說的美國國家海洋和大氣管理局驗證全球特定地點或區域排放所需的精度。坦斯充滿希望地說：“使用商用飛機的密集垂直剖面網路將真正使我們能夠消除微小的偏差，並讓衛星充分發揮其潛力。” 哈佛大學的史蒂文·沃夫西說：“這將代表坦斯一直在開發的核查計劃向前邁出的一大步。”
生物化學家、環境保護基金會首席科學家史蒂文·漢堡表示，更便宜的衛星和更精確的地面感測器的結合是新興“革命”的一部分，這將有助於揭露地面溫室氣體排放清單和估算中的缺陷。
漢堡說：“將此視為從研究轉向監測。”他曾使用飛機和攜帶感測器的地面團隊證明，美國環保署對巴奈特頁岩（德克薩斯州中北部的一個主要油氣田）甲烷排放量的估計比美國環保署2015年預測的清單高出90%。
當談到各國將減少溫室氣體排放的巴黎協定時，漢堡認為，核查不應被視為一場“抓到你了”的遊戲。“它正在創造一種清晰度，從而改變對話的性質。”
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