主题：【读书笔记】IPCC究竟讲了什么？六 大自然的碳循环 -- 橡树村
家园 在后面能说下碳交易及其衍生品吗 看了真长知识，村长功德无量啊，非常感谢给我等小白普及普及，也只有西西河有这个条件了，别的地儿还真难找这么详细、专业又有趣的文章。IPCC说完之后，能否再说说现在的碳交易机制有哪些，发展方向是什么，以及其衍生品怎样建立的？逐篇花谢了。
或者村长动员动员有知道碳交易方面的大牛来接着科普？提供一些网址或参考文章也好，从哥本哈根之后，对这个就很有兴趣。
家园 这个报告中有北极冰融化的统计么？ “每日郵報說，根據科羅拉多州的美國國家冰雪資料中心的資料，自2007年以來，北極夏天的海冰增加了近106萬平方公里，也就是26%，即便是大力倡議防止全球暖化的人士也未反駁這一點。”
这个可信么？
家园 这个报告肯定没有2007年的资料 报告的内容截止至2006年，实际资料只收集到2005年，肯定不会包括2007年的资料。
AR4在这方面的结论是TS3.2：
根据卫星观测，自1978年以来，北冰洋年平均海冰范围以每十年大约2.7±0.6%的速度在缩小(参见图TS.13)。夏季范围的下降比冬季范围的下降要大，夏季最低下降速度约为每十年7.4±2.4%。其它资料表明夏季下降开始于1970年前后。对南极洲进行的类似观测显示年际变率要更大一些，但是在卫星观测期间趋势却不尽一致。与陆冰变化形成对比，诸如冰盖和冰川，海冰的变化对海平面的变化没有直接贡献(因为此冰已处于漂浮状态)，但能通过输入淡水而对盐浓度的变化做出贡献。
外链图片需谨慎，可能会被源头改从这个图里面可以看到海冰的面积波动是很大的，某一个年度增加1百多万平方公里海冰是发生过的，如1997年。不过总体趋势还是有规律的。
家园 冰盖厚度 报告中有提到冰盖厚度吗？印象中好像从某个论坛上看过说南极冰盖的厚度一边在减少，但另一边在增加，冰盖总体积的趋势是增加中。但记得当时说的人也没提出什么证据，所以不知是真是假。
看村长的图，北极海冰面积减少的趋势很明显，但南极趋势似乎是轻微上升的。为什么会这样呢？
- 复 冰盖厚度
家园 高度变化趋势 
外链图片需谨慎，可能会被源头改相应解释，TS3.2：
格陵兰冰盖和南极冰盖加起来很可能促进了海平面过去十年的上升。格陵兰冰盖在1993年至2003年期间出现退缩是很有可能的，中部地区加厚，超量补偿了沿海地区融化的增加。冰盖在超过年代际时间尺度上是扩大了还是退缩了，观测资料尚未给出完全的定论。在技术工具和少量估值之间缺乏一致性使之无法确定最佳估值，或者统计上的严格误差要求改变冰盖的物质平衡。然而，溢出冰川的加速将冰从内部排出，这种情况在这两个冰盖上都观测到了(参见图TS.14)。对资料和技术工具的评估表明1993年至2003年期间格陵兰冰盖的物质平衡为 –50 至 –100 十亿吨/年(冰盖退缩可造成全球海平面上升0.14至0.28毫米/年)，2005年的损失量甚至更大。对于更早时期和对于南极而言，不确定性就更大了。对1961年至2003年时期格陵兰冰盖物质平衡的估计范围是在扩大量25十亿吨/年和退缩量60十亿吨/年( -0.07至+0.17毫米/年SLE)之间。对所有资料的评估可得出整个南极冰盖的物质平衡估值，其范围在1961年到2003年期间是从扩大量100十亿吨/年到缩小量200十亿吨/年( -0.27至+0.56毫米/年SLE)，在1993年到2003年期间是从+50到-200十亿吨/年(-0.14至+0.55毫米/年SLE)。冰流的近期变化有可能足以解释所估测的南极洲物质失衡方面的许多情况或者全部情况，同时冰流、降雪和融水径流的近期变化足以解释格陵兰冰物质失衡。{4.6, 4.8}技术摘要里面都有，可以自己看一下。
家园 【读书笔记】IPCC究竟讲了什么？七 人类对碳循环的干扰 橡树村:【读书笔记】IPCC究竟讲了什么？六 大自然的碳循环
人类在制造二氧化碳这个事情是毋庸置疑的。进入工业时代之后，大量化石能源的使用，人们把几千万年前几亿年前地球存储下来的碳都从地底下挖了出来，烧掉，这些化石燃料的最主要排放形式，就是进入大气。工业时代的人类建造各种建筑、设施所使用的水泥，也需要焚烧大量的石灰岩，也向大气排放二氧化碳。同时，人类对于森林的破坏也日加严重，这样，人们又把几十几百年来大自然所沉积的二氧化碳也用很快的速度释放了出来。不过，人类究竟每年在排放多少二氧化碳呢？
外链图片需谨慎，可能会被源头改水泥厂也要排放二氧化碳的
顺便提一下下一个结论，
在最近几十年里，CO2排放持续增加。化石燃料燃烧产生的全球CO2年排放量3，从20世纪90年代的平均每年64±4亿吨碳增加到2000至2005年间的每年72±3亿吨碳。与土地利用变化相关的CO2排放量估算值，在20世纪90年代平均每年可能排放5～27亿吨碳，中值为16亿吨碳。表TS.1给出了最近几十年来CO2平衡的估算值。{2.3, 6.4, 7.3, FAQ 7.1}按照AR4引用的数字，在1980年代，人类使用的化石能源与水泥行业排放的二氧化碳，平均在每年54亿吨碳，折合二氧化碳是198亿吨。到了1990年代，这个数字就已经上升到平均每年64亿吨碳，折合二氧化碳235亿吨。AR4所估计的2000-2005年间，平均碳排已经达到每年72亿吨碳，折合二氧化碳264亿吨。比较2009年IEA公布的数字，1980年到1989年，世界化石燃料所排放的二氧化碳平均是每年188亿吨，1990年到1999年平均是每年218亿吨，2000年到2005年的平均是250亿吨。两组数字还是有差距的，主要差别是IEA的数字并没有包括水泥行业，不过一般认为水泥行业只占3%，考虑这3%以后，还有5%的差距，这个差距，可以是由不同的估算方法而来的，一般认为是正常的估算误差。或者说，目前这类全球性的统计，业内认为5%的误差是可以接受的。
外链图片需谨慎，可能会被源头改化石燃料的碳排放怎么也是大头
人类行为造成的土地改变，主要是森林减少，所排放的二氧化碳数量，估算的误差仍然非常大。比如1980年代的年平均碳排，从4亿吨碳一直到23亿吨碳都有，AR4采纳的数值是14亿吨碳，比TAR的时候使用的17亿吨要少。1990年代的平均碳排，AR4采纳的数值是16亿吨碳，变化范围在5亿到27亿吨之间。这个情况说明土地改变带来的二氧化碳排放的估算仍然是非常不准确的，这应该是在整个碳循环的估算里面，误差最大的一块。这个误差会对相关分析的准确性产生不小的影响，后面会专门谈。
外链图片需谨慎，可能会被源头改森林砍伐的估算仍然是难题
大气究竟增加了多少二氧化碳呢？前面一直在讲浓度的变化，这实际上是体积浓度的变化。质量增加了多少呢？按照AR4里面提供的数据，在1980年代，平均每年大气中二氧化碳增加了33亿吨碳，在1990年代，平均每年大气中二氧化碳增加32亿吨碳。在2000-2005年，平均每年大气中二氧化碳增加41亿吨碳。这些数字都是明显小于人类使用化石能源和水泥业所排放的二氧化碳的。如果考虑到人类对土地改变的影响，大气中增加的二氧化碳所占人类行为所排放的二氧化碳还要更低一点。下面这个图左图最上方的黑线，就显示了如果人类使用化石能源和水泥业所排放的二氧化碳都停留在大气里面，大气的浓度每年应该增加多少。实际增加的量，是图下方的柱图，中间的黑线是实际增加量的五年平均。注意到在1990年代初有一个非常明显的增加量减少，这个现象，以后会专门谈。
外链图片需谨慎，可能会被源头改全球二氧化碳浓度的变化
这里面还要引用一个概念，滞留比率Airborne Fraction(谁知道业内的标准翻译？我没查到)。这个概念的定义，描述的就是每年留在大气中的二氧化碳，与每年人类活动排放的二氧化碳的比值。具体计算不同文献有些差别，有的只考虑化石燃料燃烧和水泥行业所排放的二氧化碳，有的考虑土地改变的净影响，即要考虑土地改变之后新增加的吸碳能力。看文献的时候要看清楚这个单位的具体定义。由于对于土地变化估计的不确定性，也因为对土地变化的认识相对较晚，常见的滞留比率的定义，是针对化石燃料和水泥行业的。当使用总排放的滞留比率Airborne fraction of total emissions这样的概念的时候，才考虑土地的净影响。上面这个图的右面，就是滞留比率的变化。这里面有两个有趣的现象。一个是这个滞留比率，不同年份之间的差别非常大。这里面最高的，有达到0.8的，出现了三次，分别是1965年，1972年和1997年，最低的，不足0.3，出现在1963年，和1991，1992年。这说明大自然度对于人类排放的二氧化碳的吸收，变化很大。另外一个现象，就是如果使用五年平均的话，这个变化九平滑了很多。比如在1960到1980年代，这个滞留比率基本上保持在0.5多一点的范围，除了1990年代初期一个特殊的低值，在1990年代中期开始，这个平均数又保持在0.5-0.6之间。换句话说，平均下来，大自然把大约40%多的人类工业活动所排放的二氧化碳都吸纳了，大自然的碳循环是在尽可能的消化人类工业活动所排放的二氧化碳的。这个滞留比率的变化趋势，在整理AR4的2006年的时候，还没有明显的结论。为什么这个数值平均下来竟然相对稳定？也还没有一个令人满意的解释。
外链图片需谨慎，可能会被源头改1990年代的碳循环
现在再来看上一节提到的碳循环图。红线是人类活动造成的影响。到1990年代，人类使用化石能源一共排放了2440亿吨碳。与工业化之前，1750年比较，大气中的二氧化碳总量，已经增加了1650亿吨碳，从5970亿吨增加到7620亿吨，增加幅度是28%，是变化幅度最大的。这方面的数字，来自大气中二氧化碳浓度的变化。海洋呢？浅层海水的碳总量，已经从9000亿吨，增加了180亿吨碳，达到9180亿吨碳，增加了2%，这与大气吸收二氧化碳较慢的速度相符合。浅层海水中的浮游生物由于与大气中的二氧化碳浓度相关性小，与海水中的二氧化碳浓度关系更大一些，所以目前还没有显著影响，保持基本不变。中深层海水增加了1000亿吨的碳，增加幅度0.3%，与二氧化碳进入这个层次海水的漫长周期相一致。海底沉积物还没观察到显著的碳的变化。陆地呢？陆地上的碳总量估计比较复杂，这个图里面列出的，是由于土地改变，造成了1400亿吨碳的流失，同时因为大气中二氧化碳浓度增加，导致陆地吸收碳的能力增加，而造成了1010亿吨碳的储备增加，两者相减，净值是土地流失了390亿吨碳。这样，人类所增排的这2440亿吨碳里面，有1650亿吨仍然停留在大气中，180亿吨被浅层海水吸收，1000亿吨被中深层海水吸收，而土地的变化，实际上也减少了390亿吨的碳储存。动态的结论呢？1990年代平均，每年增加二氧化碳排放64亿吨，其中26亿吨被陆地吸收，同时有16亿吨被陆地释放，造成陆地净收支是吸收每年10亿吨碳。浅层海水则每年增加吸收二氧化碳222亿吨，多释放200亿吨，同时每年增加了16亿吨的碳进入中深层海水。这个比较可以看出，相对地球自身庞大的碳循环来讲，每一年，人类对于这个循环的贡献还是微不足道的。但是人类工业化已经进行了250年，特别是最近的半个世纪，人类的碳排增加迅速，日积月累，已经对碳循环造成了很显著的影响。
我不理解大气中二氧化碳增加不是人类活动影响的说法。基本事实是，人类活动有足够量的二氧化碳排放，这个排放的量，与大气中和大自然中所增加的碳量是有比较好的对应关系的，并且大气增加的二氧化碳的量，少于人类排放的二氧化碳的量。人类的活动增加了进入碳循环的碳的总量，必然导致很多地方碳的累积增加，于是很多地方的碳含量增加，这是一个很直接的结论，也有具体数据支持。如果大自然也由于其他原因自己也在显著增加大气中的二氧化碳浓度，那么大气中的二氧化碳含量应该多于人类排放的数据，大气中的二氧化碳浓度只会比目前的数据高。按照我的理解，说大气二氧化碳浓度增加与人类无关是说不通的。我希望能见到持这个观点的来解释这里面的逻辑进行补充。
不过直接就给了个碳循环图，你说什么就是什么了么？究竟证据有多大把握呢？这些数字的出处可靠性如何呢？难道你的数字误差不会导致完全相反的结论么？咱下一节谈。
本帖一共被 3 帖 引用 (帖内工具实现)家园 从数据分析的角度讲 如果把人类排放的CO2量跟大气中CO2浓度做个scatter plot, 就能很清楚地了解它们是否是线性关系(就是说那个滞留比率是否是个常量)。
家园 森林砍伐的碳排的确很难估算 森林砍伐有好多种，举例：有高纬度地区森林砍伐，有热带矿质土地带（Mineral Soil)森林砍伐，有热带泥炭土（Peat Soil）,有海边红树林的破坏.....
以热带泥炭土森林为例，林木砍伐后水分蒸发后会产生地表沉降，阳光直晒下泥炭会氧化生成二氧化碳。沉降速度又和森林砍伐后地下水位有关系.....泥炭氧化又容易在旱季产生大面积火灾.....几乎是不可预计的。
家园 airborne fraction 空气中的碳化合物馏分(份) airborne fraction of carbon
前几周在公司一份内部报告的英文注释中看到的
家园 这肯定不是气候学的翻译 谢谢。
似乎和这里讲的不是一回事。像是不知道这个词含义的人根据字面意思直接翻译的。
家园 水泥的制造过程，从某个程度上说就是把 碳酸盐变成硅酸盐的过程，这中间碳跑到哪里去是不言而喻的。不过这不是最吓人的。一般的水泥生产工艺中，是用鼓风机把煤粉吹入回转窑内的。把这么多煤粉二十四小进不间断送入千度的窑内谁都知道会发生什么……
事实上每生产一吨水泥，起码要消耗0.1吨标煤，如果是传统生产线，则需要0.4吨标煤，也就是说目前最牛的万吨级生产线一天至少消耗掉一千吨左右的标煤，生成的二氧化碳也就是番几番了。高能耗行业的典型代表啊。
家园 好快 村长好快的身手。
家园 沙发？ 家园 CO2通宝 没有人类干扰的时候，大气中的二氧化碳总量是5970亿吨碳，相当于2.2万吨二氧化碳应该是“2.2万亿吨二氧化碳”
谢谢：作者意外获得【通宝】一枚
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