甲烷作为继二氧化碳之后的第二大温室气体,其在全球变暖中的作用不可小觑。尽管二氧化碳长期以来一直是气候政策的核心,但甲烷因其短暂的大气寿命和极高的全球变暖潜能(在20年时间尺度上约为二氧化碳的80倍),近年来备受关注。自1990年以来,全球甲烷排放呈现出缓慢但持续的增长态势,并且这种增长背后的驱动因素复杂多样,涉及经济发展、能源结构、农业活动及国际贸易等多重维度。本文聚焦于1990年至2023年间全球甲烷足迹的增长趋势及其驱动因素,通过多区域经济输入输出模型(MRIO)和结构分解分析(SDA)方法,全面呈现甲烷排放的时空演变特点和内在机理。 全球甲烷排放总体呈现波动上升的趋势,1990年时的甲烷排放约为2.66亿吨,折合为二氧化碳当量约为7.5吉吨。进入21世纪后,尤其是2002年以后,排放增速显著加快,至2008年达到3.3亿吨。
此轮增长中,中国贡献最大,约占增长总量的三分之一,表明快速的工业化与人口规模增长对甲烷排放的推动作用非常显著。随后受全球金融危机影响,2009年排放略有下降,但随后的十余年内再次迅速上升,到2023年全球甲烷排放额达到约3.8亿吨,并伴随全球经济持续扩张与供应链调整导致排放增长趋势更加明显。值得注意的是,与二氧化碳排放增速放缓形成鲜明对比,甲烷排放不仅未见明显减缓,反而在近年来加速,凸显控制甲烷排放的紧迫性。 从区域角度看,亚洲及发展中太平洋地区已成为甲烷排放的主力军。1990年该区域甲烷生产排放占全球的36.4%,到2023年提高至42.4%,呈现明显增长;而发达国家的甲烷生产排放则从28%降至15.8%。非洲及中东、拉丁美洲和加勒比地区以及东欧和西中亚地区的排放也有不同程度的增长。
这一趋势反映出全球经济重心的转移及发展中国家在全球供应链中的参与度提升。发达国家虽在排放总量上有所减少,但作为全球甲烷排放净进口国,依赖于对其他地区的进口消费,形成排放的"外包"现象,表明全球碳排放责任的地理分布正在发生变化。 具体来看,甲烷生产排放(PBE)指一个国家境内生产过程中释放的甲烷,而消费排放(CBE)则将排放归因于最终消费国,包括该国进口商品和服务在生产过程中产生的甲烷。通过PBE与CBE的比较,可以识别全球贸易中甲烷排放的流向和责任分配。发达国家多为净进口国,其消费甲烷排放高于生产排放,显示其排放压力通过进口转嫁给其他国家。亚洲和发展中太平洋地区则经历了由净出口到净进口的转变,表明该区域的经济结构和贸易方式正在快速调整,消费需求增长推动甲烷排放增加。
甲烷排放的强度指标展示了经济增长与环境压力的关系。全球范围内,甲烷排放强度(即单位GDP甲烷生产排放)普遍呈下降趋势,显示节能减排技术和管理水平的提升,尤其在发达国家表现最为明显。亚洲及发展中太平洋地区经历了显著的下降,从2000年的17.3吨/百万美元降至2023年的6.2吨/百万美元,但仍高于发达国家的1.1吨/百万美元。与此同时,人均甲烷消费排放水平呈现区域差异,发达国家人均CBE有明显下降趋势,而发展中国家由于消费水平较低,人均排放较低,但总体仍在缓慢上升。 甲烷排放的行业分布呈现农业和食品生产为最大排放源,占2023年全球总量的47%。其次是废弃物处理与资源回收(17%),煤炭及电力行业(14%),以及石油天然气行业(13%)。
近年来,农业占比有所下降,而煤炭和电力部门的排放则有所上升,反映出产业结构及能源结构的转变。在国家层面,中国和印度在煤炭开采及电力领域的甲烷排放占比较高,而俄罗斯和伊朗的油气行业排放较大。巴西和印度等因畜牧业发展,农业甲烷排放比例显著,尤其是反刍动物产生的甲烷排放。 关于甲烷排放与经济增长的关系,利用Tapio解耦指数显示,只有发达国家实现了既降低生产和消费甲烷排放,又实现GDP增长的强解耦态势。这表明发达国家通过技术进步和管理优化等手段,有效地控制了甲烷排放强度,实现了经济与环境的双赢。而亚洲及发展中太平洋国家、非洲及中东集团则普遍呈现弱解耦或无解耦状态,排放增长速度常常超过经济增长,揭示甲烷减排面临的严峻挑战。
新的供需结构变化是推动甲烷排放增长的重要因素。结构分解分析(SDA)揭示,排放系数(单位产出排放量)的降低是全球排放减缓的主要驱动力,这归功于能源效益提升和清洁生产技术的应用。然而,需求规模和需求结构变化,尤其是在2008年后对甲烷密集型产品的消费比例提升,显著拉高了总排放水平。消费者对于肉类等高甲烷排放商品的偏好增加,直接推动农业相关的甲烷排放上升。人口增长虽然持续增长,但对排放的贡献相对有限且稳定。 国际贸易中的甲烷排放传递现象也日益凸显。
贸易导致的甲烷排放占全球排放约30%,呈现北-北、北-南向南-南贸易模式的转变。南南贸易增长显著,反映出发展中国家之间经济联系加强,供应链复杂性提高。这不仅增加了贸易相关的甲烷排放绝对量,也带来了贸易政策和碳边境调节机制等新挑战。发达国家作为主要进口方,更应关注供应链管理和绿色采购策略,以降低进口商品的甲烷排放强度,促进全球减排目标的达成。 针对甲烷排放的减缓策略,应综合考虑生产端技术革新与消费端需求管理。能源部门应加快应用甲烷检测与修复技术,加强煤矿和油气区的排放监控,推动清洁能源替代。
农业部门则需推广智能饲养、改善饲料配方及甲烷抑制添加剂,提升粪污资源化利用率。废弃物管理领域应优化垃圾填埋场封闭和甲烷回收,同时促进堆肥和高效厌氧消化技术发展。 消费层面,倡导绿色饮食和减少红肉消费对于短期内降低甲烷排放尤为重要。由于甲烷大气寿命较短,需求侧调整能够带来快速的气候效益,配合生产端的长期技术改进,有助于缓解全球气候变化压力。 总结来看,全球甲烷排放自1990年以来持续增长,且增速在近年来加快,呈现出以亚洲和其他发展中国家为主导的格局。对甲烷足迹的综合分析显示,经济增长、需求结构及技术进步等因素共同塑造了当前的排放态势。
发达国家虽然表现出一定的减排成效,但通过贸易外包现象将部分排放转移至发展中国家。未来有效的甲烷减排需结合全球供应链视角,强化国际合作,通过技术转让与资金支持协助发展中国家提升减排能力。此外,完善环保政策、推动绿色消费习惯转变,将成为应对全球甲烷排放挑战的关键环节。只有如此,气候目标的实现和可持续发展才有望同步推进。 。
