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地球透過海洋、植物和土壤等自然系統吸收過量的二氧化碳，鎖住一些燃燒化石燃料排放的溫室氣體。事實上，每年這些自然“匯”吸收的排放量越來越大，但是由於人類活動向大氣中傾倒的二氧化碳和其他溫室氣體越來越多，根據新的研究，被重新吸收的比例開始減少。
隨著為制定一項開始減少人為溫室氣體排放的全球條約的努力正在進行，對排放物的精確和準確測量，以及它們的來源和匯越來越重要。新技術以及新的科學努力正在為該專案做出貢獻——儘管最近NASA的軌道碳觀測站的損失造成了挫折。
首先，根據全球碳專案（GCP）於11月17日在《自然地球科學》上線上釋出的一份新報告，全球溫室氣體排放量持續增長。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）從2000年到2008年，此類排放量躍升了29%，儘管爆發了經濟大蕭條，但在2008年仍然設法上升了2%（儘管預計今年將回落到2007年的水平），據英國東英吉利大學的海洋學家科琳·勒奎雷說。事實上，目前全球因燃燒化石燃料和森林砍伐而產生的排放量約為每年370億公噸二氧化碳，比1990年高出約41%。
勒奎雷和她的同事的研究也暗示，大氣中殘留的二氧化碳比例也可能在上升——從1959年的40%左右上升到2008年的45%左右。這相當於每年大約140億公噸二氧化碳，或大氣濃度每年增加1.8ppm。
造成這種上升的部分原因可能是由於世界海洋吸收的二氧化碳量減少，特別是南極洲周圍的南大洋，其寒冷的水域去年吸收了海洋固存的近90億公噸二氧化碳的40%。重建追溯到1765年的記錄，哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的海洋學家薩瑪爾·哈蒂瓦拉和他的同事估計，根據11月19日發表在《自然》雜誌上的一篇新論文，在21世紀的頭幾年，海洋吸收的化石燃料排放比例已經下降了5%。
這可能表明，自然海洋匯——其二氧化碳吸收量在20世紀50年代有所增加——無法應對人類活動產生的日益增長的溫室氣體排放。“你放入的二氧化碳越多，海洋的酸化程度就越高，降低了其容納二氧化碳的能力，”哈蒂瓦拉在一份宣告中說。海水的平均pH值——酸度的衡量標準——已從19世紀的約8.2降至8.1。
這在一定程度上被陸地匯吸收的約40億公噸二氧化碳的明顯增加所平衡，這可能是由於二氧化碳被生長中的植物利用。但另一方面，研究人員對陸地吸收碳的估計是值得懷疑的，因為它基於海洋沒有吸收或仍然存在於大氣中的碳量。
這種估計在氣候研究中很普遍，也許最好的例子是國家排放清單，這些清單通常基於排放因子——例如，燃燒特定型別的煤產生的二氧化碳量的數學公式。簡單地將此類煤的消耗量乘以這些因子，是美國和其他國家估計它們對該問題貢獻的溫室氣體負荷的主要方式。
“與高精度校準裝置相比，這些排放量估計不是很準確，”Picarro執行長邁克爾·沃爾克說。Picarro是一家總部位於加利福尼亞州的二氧化碳排放量測量裝置製造商。“今天，沒有哪個國家使用科學儀器來監測和校準政策的影響，”即使是擁有溫室氣體排放交易計劃的歐盟也是如此。
美國使用類似的技術來精確監測酸雨造成的二氧化硫或煙霧形成的氮氧化物的排放，作為其這些汙染物交易計劃的一部分。世界氣象組織已選擇採用Picarro的“腔衰蕩光譜”技術——一種類似計算機的裝置，用於測量同位素，以確定溫室氣體的數量和來源（無論是人為的還是自然的）——以確保其全球測量是準確的。
這些裝置依賴於這樣一個事實，即由於植物優先吸收較輕的版本，即碳12，從化石燃料消耗產生的二氧化碳中，一種稱為碳13的同位素比其他形式的二氧化碳少。透過測量這個比率，科學家們或許能夠更準確地確定人類對氣候變暖氣體貢獻的比例。
但是，此類同位素仍然存在許多變異性；例如，這些同位素的比率僅在天然氣中就可能發生顯著變化，從而可能使此類測量產生爭議。而英國布里斯托大學的地球科學家沃爾夫岡·克諾爾在11月7日出版的《地球物理研究快報》上發表的一篇論文認為，在過去150年裡，海洋對二氧化碳的吸收根本沒有放緩，這使得自然系統有可能補償人類的排放。
最終，最重要的是海洋和其他自然匯能夠緩衝人類燃燒化石燃料的貢獻多少。勒奎雷說，如果溫室氣體排放量繼續按照目前的軌跡發展，到本世紀末，全球平均氣溫可能會升高6攝氏度。
正如國家海洋和大氣管理局太平洋海洋環境實驗室的海洋學家理查德·費利（GCP的貢獻者）指出的那樣：“我們擔心，如果自然匯無法跟上二氧化碳排放量的增加，那麼全球變暖的物理和生物影響將在下個世紀加速。”