上周，一篇关于天然气开发产生的甲烷排放的新论文[1]登上了多家知名媒体的头条，再次提出了美国页岩气开发产生甲烷排放量非常高的论点。总统候选人杰伊·英斯利甚至引用了这项研究来支持他呼吁在全国范围内禁止“水力压裂”。这篇有问题的论文是由康奈尔大学的罗伯特·豪沃斯教授撰写的，他之前在甲烷排放方面的工作[2]受到了包括我在内的许多独立研究人员的批评。[3-5]，在深入研究这种物质之前，豪沃斯教授对该领域的贡献。他2011年的论文[2]引发了公众对美国石油和天然气开发中甲烷排放的担忧。尽管对甲烷排放的关注正在独立上升，但这项工作有助于将甲烷问题推到监管议程的首位，这有助于促使美国多个州和联邦政府采取行动减少这种强大的温室气体。为此，Howarth教授值得赞扬和感谢。，现在来谈谈手头的话题。，大气甲烷正在上升：为什么？，天然气主要由甲烷组成，甲烷是一种强大的温室气体。在过去200年的大部分时间里，大气中的甲烷含量及其对全球变暖的贡献一直在稳步增加。这种增长被1999年至2006年的平稳期打断，随后从2007年到今天又恢复了增长。[6] 近年来发表了许多论文，试图解释这种停滞和随后的增长，结果有时相互矛盾。Howarth的新论文认为，自2007年以来，大约三分之一的增长是由于美国的页岩气开发，大约三之一来自所有其他化石燃料（煤炭、石油和“传统”天然气），大约三倍来自农业和湿地等生物源。，这里的新内容是对页岩气作用的明确估计，而之前的工作侧重于更广泛的类别，包括天然气（页岩和“常规”天然气）、石油和煤炭。现有的研究结果喜忧参半，一些研究人员认为，最近浓度的增长主要是由生物来源（如农业）驱动的[6，7]，而另一些研究人员则估计，石油、天然气和煤炭开发可能发挥更大的作用。[8，9]，在美国，一项研究发现，从2000年到2012年，甲烷排放量大致持平，[10]而另一项研究估计，从2002年到2014年，排放量增加了30%以上。[11] （值得注意的是，从2002年到2014年，美国天然气产量增长了38%，这表明在2005年左右页岩气开发开始期间，甲烷排放率很可能有所下降）。，在全球范围内，最近的研究估计，2000年至2011年间，天然气系统的甲烷排放量实际上有所下降，这是一个值得注意的结果，因为在此期间，全球天然气消费量增长了35%以上。[12] 同一作者的一项后续研究强化了这一发现，估计1985年至2013年间，全球甲烷“泄漏”（每生产一单位天然气排放到大气中的甲烷）从7.6%下降到2.2%。[13] ，但排放并不是这里的全部。我们还必须考虑甲烷汇的全球作用。也就是说，通过大气中的化学反应降解或被土壤吸收的甲烷，减少了大气中残留的甲烷量。如果甲烷汇减弱，即使排放量不变，大气中的甲烷浓度也可能继续上升。事实上，最近的几篇论文讨论了甲烷汇减弱在最近大气浓度上升中可能发挥的潜在作用。[14，15]，简而言之，这是一个复杂的问题，关于化石燃料开发、生物源和汇在全球甲烷浓度上升中的相对贡献，证据不一。化石燃料显然是一个重要的来源，但对几个月前发表的文献的回顾令人信服地表明，现有数据并没有提供明确的答案。[16] Howarth教授的新论文《再一次突破，进入这片不确定的地带》。该分析包括许多重要的假设，包括一个关于页岩气井甲烷同位素组成的关键问题，我在这里不会深入讨论（大气科学家更适合讨论这个问题，我上面提到的综述论文[16]认为，仅考虑同位素比率并不能得出关于不同来源相对作用的明确结论）。相反，我想重点谈谈Howarth用来估计不同来源的相对贡献的几个有问题的会计假设。，首先，也是最重要的一点，该分析假设页岩气开发占天然气系统甲烷排放增长的63%，而“传统”来源占37%。这一假设是基于Howarth的说法，即2005年至2015年间，页岩气占天然气产量增长的63%。这一假设是论文研究结果的核心，既不是基于观测数据，也不是基于任何详细的建模。相反，它只是假设天然气产量的任何增加都不可避免地会导致甲烷排放量的相应增加。，这种假设的问题在于，新的甲烷排放可能与新的石油和天然气开发相吻合，也可能不吻合。新的甲烷来源可能来自新钻井、20年老井、废弃井、旧管道、新管道和许多其他潜在来源。事实上，美国的研究发现，页岩气井的泄漏量通常远低于传统气井。[17] 更仔细的分析将使用真实世界的数据和详细的估计，例如国际能源署的“甲烷跟踪器”[18]，该跟踪器提供了各种来源的甲烷排放的全球估计。，其次，同样重要的是，对煤矿开采和石油开发产生的甲烷排放量的可疑估计。虽然Howarth非常注意区分页岩气和传统天然气的排放，但他并不关心其他化石燃料开发的甲烷排放。相反，他假设每吨煤炭生产870克甲烷的恒定排放率，他引用自己2011年的论文[2]称其为“公认的”，该论文又引用了2008年和2009年的估计值。该数字假设煤炭的所有新甲烷排放都是通过露天开采产生的，而不是地下矿山的任何新排放。Howarth在文章中指出，在相关时期，全球煤炭产量的“几乎所有”增长都发生在中国的露天矿，但文章[19,20]中提供的引文没有提供这样的证据。国际能源署[21]2018年的数据显示，从2005年到2016年，中国约占全球煤炭产量净增长的75%（除中国外，经合组织国家的产量下降，非经合组织国家增长）。Howarth提供的引文和2018年的报告都没有提供地表或地下煤矿开采的煤炭份额或水平的数据。，对于与石油相关的甲烷排放，该分析再次基于2008年的估计，假设排放率不变。在过去几年中，多项分析对世界各地石油生产的甲烷（和其他“上游”）排放量进行了详细估计。[22，23]Howarth的分析中没有引用或使用这些更新、更全面的估计。，最后，分析忽略了甲烷汇的潜在作用。如上所述，汇甲烷吸收速率的变化可能对大气中甲烷浓度的变化产生重大影响。，最重要的是，自大约2007年以来，大气科学家一直在争论最近甲烷浓度上升的原因，在此之前，他们一直在争论早些时候暂停的原因。几十位作者的各种详细分析对化石燃料开发、生物源、自然汇等的相对贡献得出了不同的结论。，Howarth教授的这一最新研究在许多方面都有所不足。在我看来，页岩气是全球甲烷浓度增长的关键驱动力这一结论没有得到论文中提供的证据的支持，论文中的证据依赖于过于简单化的假设，在某些情况下，这些假设没有得到支持。相反，我认为这是一个假设，可以也应该用更详细的数据来检验。，几乎没有分歧的一个领域是，需要减少整个能源系统的甲烷排放，无论是美国的页岩气开发、俄罗斯的长距离天然气输送、中东的石油生产还是其他地方。有各种具有成本效益的减排机会[18]，立法者可以通过明智的政策激励运营商利用这些机会。反过来，制定明智的政策取决于证据的可用性，并以最佳可用数据为依据。，参考文献