雖然二氧化碳排放量的上升是那些擔心氣候變化的人主要關注的問題，但另一種強效溫室氣體甲烷的排放量近年來也有所上升。
控制這些排放將有助於減少全球變暖，但科學家們發現很難確定究竟有多少甲烷來自人為因素。追溯甲烷的來源並查明它是來自牛、煤礦還是天然氣田也具有挑戰性。
現在，昨天發表在《美國國家科學院院刊》上的一項研究報告稱，美國甲烷排放量明顯高於美國環保署的估計。
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這項由哈佛大學大氣科學博士生斯科特·米勒領導的分析指出，牲畜和化石燃料活動造成的排放量被低估是造成這種差異的主要原因。
這項研究還重點關注了德克薩斯州和附近各州，它們是該國近四分之一的人為甲烷排放量的來源。米勒解釋說：“我們瞭解到，美國中南部的甲烷排放量可能比現有估計高得多。”
米勒的研究發現，在 2007 年和 2008 年，美國人為來源的甲烷排放量為每年 33.4 太克碳當量。這個數字明顯高於環保署的甲烷預算，該預算將 2008 年美國的排放量定為每年 22.1 太克碳當量。
這項研究的合著者、哈佛大學大氣和環境化學教授史蒂文·沃夫西說：“結果表明，排放量……大約是環保署估計的 1½ 倍。”
自下而上與自上而下
該機構在一份宣告中表示：“環保署尚未有機會充分審查《美國國家科學院院刊》關於甲烷排放的研究；然而，我們感到鼓舞的是，現在有更多甲烷排放測量資料可供公眾使用。”
該機構還表示，它對諸如此類的研究很感興趣，這些研究導致了對甲烷排放的不同估計。
該研究的甲烷排放量資料也高於歐洲全球大氣研究排放資料庫 (EDGAR) 報告的美國甲烷排放量。
EDGAR 和環保署的甲烷排放量資料都來自所謂的自下而上的估計，它們的計算方法與米勒的研究有很大不同。這種自下而上的估計依賴於與特定實踐或活動相關的排放量。
例如，一頭牛可能與每年給定的甲烷排放量有關。將牛的數量乘以該數量，基本上就可以確定每年牛排放的甲烷量的自下而上估計值。
這種估計的誤差可能來自與牛的數量或每頭牛排放的甲烷量變化相關的不確定性。石油和天然氣行業也可能出現這種情況，裝置或做法的差異可能導致非常不同的甲烷排放量。
相比之下，米勒及其同事使用的方法稱為自上而下方法，它使用大氣中甲烷的測量值，這些測量值來自國家溫室氣體監測站網路以及國家海洋和大氣管理局和能源部進行的飛機測量。
研究人員從 2007 年和 2008 年獲取了近 12,700 個觀測資料，並基本上逆向運行了一個天氣模型，以追溯這些測量資料的時間和空間。這使他們能夠了解甲烷的來源以及排放的數量。
米勒說，這種方法的優勢在於，它可以很好地衡量甲烷的總排放量。然而，由於測量值計算的是區域級別的甲烷總量，因此很難確定甲烷的具體來源。
米勒說：“自下而上的方法很好，因為它可以告訴我們所有排放甲烷的牛在哪裡，或者我們應該關注的所有垃圾填埋場在哪裡。”
哈佛大學的沃夫西說，研究團隊計劃對其他年份也進行同樣的分析。“我們計劃基本上將其時間倒退到 2004 年，然後再向前推到昨天，”他說。
德克薩斯州、俄克拉荷馬州和堪薩斯州成為焦點
這項研究的另一個令人驚訝的發現是，它指出了德克薩斯州、俄克拉荷馬州和堪薩斯州的甲烷排放量較高，並將這些排放量與化石燃料開採聯絡起來。
米勒說：“我們沒想到德克薩斯州和俄克拉荷馬州的甲烷排放量會如此之高。”
他補充說，根據他們與甲烷一起測量的與石油和天然氣生產相關的碳氫化合物排放量，研究人員估計，該國中南部約 45% 的甲烷排放量來自化石燃料活動。
環境保衛基金會的甲烷研究員羅伯特·哈里斯沒有參與這項研究，他說，自上而下和自下而上估計之間的差異通常與甲烷洩漏的測量和計算方式有關。
他說：“目前關於逃逸甲烷洩漏的非常有限的資料也表明，相對較少的石油和天然氣作業可能造成了大部分甲烷洩漏。”
環境保衛基金會一直積極嘗試量化天然氣作業洩漏的甲烷量。如果將天然氣作為煤炭和可再生能源之間的橋樑，那麼天然氣系統洩漏的逃逸甲烷量必須最小化。
德克薩斯大學的研究員大衛·艾倫測量了天然氣田的甲烷排放量，他稱這項研究是一項“重要貢獻”。
艾倫的研究發現，天然氣活動的一些甲烷來源高於環保署的估計，而另一些則較低（《氣候連線》，9 月 17 日）。
“正如米勒等人報告的那樣，需要進行區域測量和分析以及特定來源的研究，以確定減排機會。”
康奈爾大學的研究員羅伯特·霍沃思一直對天然氣持批評態度，因為他擔心逃逸排放。他發表宣告說，該研究表明，天然氣無法彌合燃煤發電和可再生能源之間的差距。
霍沃思寫道：“利用這些新資訊以及自 2011 年以來發表的其他關於甲烷排放的獨立研究，以及政府間氣候變化專門委員會今年 9 月釋出的最新綜合報告中有關甲烷與二氧化碳相比的氣候影響的最新資訊，很明顯，天然氣不是一種橋樑燃料。”
然而，沃夫西說，雖然這項研究為甲烷排放的知識體系做出了貢獻，但它並不是為了解決霍沃思提出的問題。
他說：“我認為我們為討論做出了很多貢獻，但我們實際上並沒有任何關於天然氣是否是一種好的橋樑燃料的評論。不應該以這種方式呈現。”
監測網路缺乏資金
這項研究中使用了美國國家海洋和大氣管理局的科學家們說，這項研究表明了監測溫室氣體排放的塔臺和飛機測量的重要性。
科羅拉多大學博爾德分校的研究科學家科爾姆·斯威尼說：“它確實顯示了我們用這些更大的網路可以做什麼。”他負責美國國家海洋和大氣管理局地球系統研究實驗室的碳迴圈飛機計劃。斯威尼也是這篇論文的合著者。
他說，然而，美國國家海洋和大氣管理局預算的削減導致近年來斯威尼小組能夠進行的溫室氣體取樣飛行次數減少。
因此，該團隊轉向其他由外部團體資助的專案，例如測量猶他州天然氣田的甲烷排放量（《氣候連線》，8 月 7 日）。
負責高塔網路並參與撰寫這篇論文的美國國家海洋和大氣管理局地球系統研究實驗室的研究員阿林·安德魯斯說，目前大約有 10 個高塔監測溫室氣體，而最初的測量網路計劃要求約 35 個。
有了更多塔臺和觀測資料，研究人員將能夠更好地查明排放源。
斯威尼說：“如果我們想開始關注特定區域和特定來源，那麼我們需要大幅增加我們的網路。這項研究很好地證明了我們如何利用更大的網路來獲取各個來源。”
經環境與能源出版有限責任公司許可，轉載自氣候連線。www.eenews.net，202-628-6500