斯坦福研究人员揭示一个被忽视的气候变化解决方案的潜力

2021-09-30 16:38  来源:cnBeta.COM  浏览:  

据外媒报道,本月早些时候,美国总统拜登敦促其他国家加入美国和欧盟,承诺削减甲烷排放。斯坦福大学领导的两项新研究可以帮助铺平道路,为协调甲烷清除技术的研究制定蓝图,并模拟该方法如何对降低未来峰值温度产生巨大影响。

9月27日发表在《英国皇家学会哲学会刊A刊》上的分析显示,消除大约三年价值的人类造成的强效温室气体排放将使全球地表温度降低约0.21摄氏度,同时减少臭氧水平,足以防止每年大约50000例过早死亡。这些发现为直接与二氧化碳去除进行比较打开了大门--这种方法得到了明显更多的研究和投资--并可能有助于在未来形成国家和国际气候政策。

新研究议程文件的主要作者和建模研究的高级作者Rob Jackson说:“投资于甲烷去除技术的时机已经成熟。”Jackson是斯坦福大学地球、能源和环境科学学院的教授。

去除甲烷的案例

自工业革命开始以来,甲烷的相对浓度增长速度是二氧化碳的两倍以上。从大气中去除甲烷可以比单独清除二氧化碳更快地降低温度,因为甲烷在其释放后的前20年内使气候变暖的效力是二氧化碳的81倍,在一个世纪内的效力是其27倍。甲烷的去除还可以通过降低对流层臭氧的浓度来改善空气质量,暴露在对流层臭氧中,估计每年有一百万人因呼吸系统疾病而过早死亡。

与二氧化碳不同,大部分的甲烷排放是由人类驱动的。主要的罪魁祸首包括农业来源,如牲畜,它们在呼吸和粪便中排放甲烷,以及稻田,它们在被淹时排放甲烷。废物处理和化石燃料开采也造成了大量排放。甲烷的自然来源,包括湿地的土壤微生物,占全球甲烷排放量的其余40%。它们使情况进一步复杂化,因为其中一些,如融化的永久冻土,预计将随着地球变暖而增加。

虽然开发甲烷去除技术并不容易,但潜在的经济回报是巨大的。如果碳抵消的市场价格在本世纪上升到每吨100美元或更多,正如大多数相关评估模型所预测的那样,那么从大气中清除的每吨甲烷可能价值超过2700美元。

设想甲烷去除的影响

该建模研究使用了英国气象局开发的一个新模型来研究甲烷去除的潜在影响,同时考虑到其比二氧化碳更短的寿命--这是一个关键因素,因为一些去除的甲烷无论如何都会消失。研究人员通过改变去除的数量或去除的时间,创建了一套情景,以便在广泛的现实的未来排放路径上概括他们的结果。

在高排放的情况下,分析显示,到2050年全球甲烷排放量减少40%将导致到2050年温度降低约0.4摄氏度。在21世纪温度达到峰值的低排放情况下,同样规模的甲烷去除可以使峰值温度降低1摄氏度。

“这个新模型使我们能够更好地理解甲烷的去除如何改变全球范围内的变暖和人类范围内的空气质量,”建模研究的主要作者和研究议程的共同作者Sam Abernethy说,他是应用物理学的博士生,在 Jackson的实验室工作。

从研究到发展

实现这些气候和空气质量改善的路径仍不明确。为了使其成为焦点,研究议程文件对二氧化碳和甲烷去除的各个方面进行了比较和对比,描述了一系列的甲烷去除技术,并概述了一个协调和加速其规模扩大的框架。该框架将有助于促进对甲烷去除因素的更准确分析,从特定地点的模拟到与其他气候变化缓解方法的潜在互动。

研究人员表示,由于甲烷的浓度非常低,因此从空气中捕获甲烷是一项挑战,但是新兴的技术--例如能够吸收气体的一类称为沸石的晶体材料--有希望成为解决方案。他们主张加强对这些技术的成本、效率、规模和能源要求、部署的潜在社会障碍、共同利益和可能的负面副产品的研究。

Jackson表示:“去除二氧化碳已经获得了数十亿美元的投资,并成立了几十家公司。我们需要对甲烷的去除作出类似的承诺。”

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