如何追踪大气中甲烷排放？全新模型来帮忙

　　油气生产环节的甲烷排放量非常巨大，使用水力压裂进行油气开采作业时排放到大气中的甲烷究竟有多少？2018年斯坦福大学研究生Jeff Rutherford开始攻读博士学位，这是当时行业聚焦的热点话题。Jeff Rutherford为此开发出新模型，希望可以更精确地对这一排放进行追踪。
　　一架无人机在美国科罗拉多州检测甲烷。
　　甲烷排放计算的差异
　　根据美国官方数据，油气生产环节的甲烷排放占全国温室气体排放的3%；在国际层面，这一数字为5%。然而这一数字具有不确定性，为明确排放的具体情况，美国EPA（环保署）负责追踪该气体的排放情况，以便寻找合适的减排政策，对企业进行管控。
　　为帮助进行核算，EPA使用一种计算模型，该模型采用＂自下而上＂的方法计算井口、储罐、管道和其他排放源产生的甲烷排放量，公布每个组件的平均年排放量，并进行求和。他们称之为＂清单＂。
　　然而除EPA之外的其它组织采用＂自上而下＂的方法，这些组织使用卫星成像或大气测量来计算实际的甲烷总排放量，并和EPA的计算结果进行对比，发现EPA的数值不足一半。
　　SEAS（哈佛大学约翰·保尔森工程和应用科学学院）研究了2010-2015年之间的油气行业甲烷排放量，发现EPA低估了石油和天然气生产的甲烷排放量。
　　为探索这两种计算结果存在巨大差异的原因，Jeff Rutherford和他的顾问兼能源资源工程教授Adam Brandt共同合作，开发了一种新模型，希望可以弥合两种计算方法之间的差距。他们的研究成果于2021年8月5日发表在《自然通讯》上。
　　Adam Brandt还是斯坦福大学天然气倡议计划的负责人，他说：＂如果我们用于做出重要气候相关决策时，所依据的排放模型不正确，那将是一个大问题。＂
　　更准确的数据
　　与EPA一样，Adam Brandt和Jeff Rutherford采用＂自下而上＂的方法，不同的是，他们使用了最新数据，并且数据精确到组分，因此他们可以更准确地列出甲烷真实排放量。Jeff Rutherford和Adam Brandt直接采样收集了油气行业中甲烷泄漏率最高的各个组件（井口和储罐的连接件、阀门、采样口等）信息，并将这些数据应用在模型中进行计算。
　　＂虽然我们使用的方法与EPA的非常相似，但我们使用的数据完全不同，＂Jeff Rutherford说，＂EPA的清单和他们的模型实际上非常好，甚至可以说是最好的。我花了两年的时间挖掘数据以便理解并尝试建立属于我自己的模型。＂
　　新模型的计算结果非常接近采用＂自上而下＂的那些组织的结果，前者处于后者的误差范围内，两者同样表明了EPA当前的估算值很低。
　　Jeff Rutherford说，这些排放差异主要来源之一是液体储罐。一些排放是不可避免的，例如＂闪蒸＂，即储罐压力降低时的甲烷逸出。＂这就像开一瓶啤酒，＂卢瑟福这样类推，＂只要有足够高的压力，它就是液体，但如果你释放压力，气体就会迅速逸出。＂除此之外，相当大的一部分甲烷排放是由于人为的错误操作造成的，例如技术人员忘记关闭采样口或分离设备，就会导致泄漏。两者的结合导致储罐排放量非常高，而储罐排放只是众多因素中的一个。
　　Jeff Rutherford研究发现储罐排放的差异最大。
　　Adam Brandt说，他们新的甲烷排放清单的结果说明两个重点。首先是意识层面的问题，它突出了当前用于制定重要环境决策的模型存在关键缺陷，并表明应对此采取补救或监管的特定措施。其次，他们的目标不是替换现有模型，而是提供一个有用的基线工具，以此为基础优化模型，使未来的排放清单更加准确。
　　为此，Jeff Rutherford一直在与美国各个州和联邦的监管机构、石油和天然气生产商就新模型的研究发现以及最大程度地利用所吸取的经验教训进行交流。
　　＂简单地确定存在问题固然有益，＂Jeff Rutherford说。＂但是，除此之外，我们的模型提供了一些明确而具有可行性的措施来改善我们的排放清单，帮助企业调整他们的操作方法，这可能在甲烷减排方面真正地产生影响。＂
　　引用  1. https://techxplore.com/news/2021-08-track-methane.html
　　2. https://www.douban.com/note/799820953/
　　3. https://acp.copernicus.org/articles/21/4339/2021/
　　4. https://phys.org/news/2016-10-super-emitters-responsible-methane-emissions.html
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