低碳发展及省级温室气体清单编制-培训教材-20131024-国家应对气候变-247页VIP专享VIP免费

低碳发展及省级温室气体清单编制
20131024
应对气候变化涉及到气候变化的事实和归因、气候变化的影响与适应、以及
减缓气候变化,既有科学技术问题,也有政策行动问题,是一项多学科的、综合
性的系统工程。温室气体清单编制是应对气候变化的基础性工作,发达国家编制
温室气体清单起步较早,形成了一套较为完成的管理体制,我国在国家温室气体
清单编制工作的基础上,从 2009 年起正式启动了省级温室气体清单编制研究和
试点,积累了一些解决清单编制问题的经验和办法。低碳发展是化挑战为机遇的
重要战略,从 2010 年起我国先后开展了两批低碳省区和低碳城市试点,也开展
7个省市碳排放权交易试点,通过试点加深了对低碳发展和控制温室气体排放
体制机制的认识。这些经验和认识对于地方应对气候变化管理人员和清单编制人
员具有较大的参考价值。
在国家发展改革委与联合国开发计划署合作项目支持下,国家应对气候变
化战略研究和国际合作中心牵头组织《省级温室气体清单编制指南》(简称《省
级指南》)执笔人和其他相关领导与专家,编写完成了《低碳发展及省级温室气
体清单培训教材》。在《省级指南》的基础上,教材主要介绍了省级温室气体清
单编写过程中存在的主要问题和解决方案,并增加了应对气候变化及其低碳发展
的主要内容。
本培训教材共包括三部分。第一部分介绍气候变化科学问题和政策,共有
四章,其中中国气象局国家气候中心任国玉研究员执笔完成第一章,第二章由中
国农业科学研究院李玉娥研究员撰写,国家应对气候变化战略研究和国际合作中
心徐华清副主任编写第三章,第四章由国家发展改革委应对气候变化司孙翠华副
司长执笔完成。第二部分为省级温室气体清单编制,共分七章,其中徐华清同志
负责第一章和第七章的编写,其余各章节执笔人依次为国家发展改革委能源研究
所胡晓强副研究员,国家应对气候变化战略研究和国际合作中心苏明山研究员,
中国农业科学研究院董红敏研究员和中国科学院大气物理研究所韩圣慧副研究
员,中国林业科学研究院朱建华副研究员,中国环境科学研究院高庆先研究员。
为借鉴挪威编辑清单经验,特请挪威专家 Eilev Gjerald 先生,Alice Gaustad 女、
Elin Okstad 女士和 Marte Kittilsen 女士编写了第三部分内容。
本培训教材由苏明山、马翠梅、杨姗姗和孙粉编辑。由于时间仓促,教材
还存在许多不足之处,敬请读者批评指正,以利于进一步修改和完善。
低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材2013年10月24日前言应对气候变化涉及到气候变化的事实和归因、气候变化的影响与适应、以及减缓气候变化,既有科学技术问题,也有政策行动问题,是一项多学科的、综合性的系统工程。温室气体清单编制是应对气候变化的基础性工作,发达国家编制温室气体清单起步较早,形成了一套较为完成的管理体制,我国在国家温室气体清单编制工作的基础上,从2009年起正式启动了省级温室气体清单编制研究和试点,积累了一些解决清单编制问题的经验和办法。低碳发展是化挑战为机遇的重要战略,从2010年起我国先后开展了两批低碳省区和低碳城市试点,也开展了7个省市碳排放权交易试点,通过试点加深了对低碳发展和控制温室气体排放体制机制的认识。这些经验和认识对于地方应对气候变化管理人员和清单编制人员具有较大的参考价值。在国家发展改革委与联合国开发计划署合作项目支持下,国家应对气候变化战略研究和国际合作中心牵头组织《省级温室气体清单编制指南》(简称《省级指南》)执笔人和其他相关领导与专家,编写完成了《低碳发展及省级温室气体清单培训教材》。在《省级指南》的基础上,教材主要介绍了省级温室气体清单编写过程中存在的主要问题和解决方案,并增加了应对气候变化及其低碳发展的主要内容。本培训教材共包括三部分。第一部分介绍气候变化科学问题和政策,共有四章,其中中国气象局国家气候中心任国玉研究员执笔完成第一章,第二章由中国农业科学研究院李玉娥研究员撰写,国家应对气候变化战略研究和国际合作中心徐华清副主任编写第三章,第四章由国家发展改革委应对气候变化司孙翠华副司长执笔完成。第二部分为省级温室气体清单编制,共分七章,其中徐华清同志负责第一章和第七章的编写,其余各章节执笔人依次为国家发展改革委能源研究所胡晓强副研究员,国家应对气候变化战略研究和国际合作中心苏明山研究员,中国农业科学研究院董红敏研究员和中国科学院大气物理研究所韩圣慧副研究员,中国林业科学研究院朱建华副研究员,中国环境科学研究院高庆先研究员。为借鉴挪威编辑清单经验,特请挪威专家EilevGjerald先生,AliceGaustad女、ElinOkstad女士和MarteKittilsen女士编写了第三部分内容。本培训教材由苏明山、马翠梅、杨姗姗和孙粉编辑。由于时间仓促,教材还存在许多不足之处,敬请读者批评指正,以利于进一步修改和完善。I目录第一部分应对气候变化:科学和政策..............................1第一章气候变化的科学问题.....................................2一、基本概念..........................................................2二、全球气候变化现状及趋势.............................................5三、中国气候变化现状及趋势............................................12四、对不确定性和几个重大科学问题的认识................................21第二章气候变化的影响及适应..................................25一、基本概念.........................................................25二、气候变化影响评估方法与工具........................................25三、气候变化对全球产生的影响..........................................28四、气候变化对中国的影响..............................................33五、适应气候变化的技术措施............................................46第三章低碳发展基本概念及其路径..............................48一、基本概念.........................................................48二、主要模式.........................................................51三、重点路径.........................................................55第四章中国控制温室气体排放的政策措施.........................58一、中国对外承诺的控制温室气体排放行动目标............................58二、落实控制温室气体排放行动目标的主要举措............................58三、利用市场机制应对气候变化的政策与行动..............................61第二部分省级温室气体清单编制.................................65第一章温室气体清单编制相关背景..............................66一、基本概念.........................................................66二、国家温室气体清单编制情况..........................................66三、省级温室气体清单编制情况..........................................69第二章省级能源活动温室气体清单编制...........................72一、基本概念.........................................................72II二、编制方法.........................................................72三、存在问题及解决途径................................................85第三章省级工业生产过程温室气体清单编制.......................90一、基本概念.........................................................90二、编制方法.........................................................92三、存在问题及解决途径...............................................105附件工业生产过程清单编制报告格式(以2005年为例).......................109第四章省级农业温室气体清单编制.............................115一、基本概念........................................................115二、编制方法........................................................117三、存在问题及解决途径...............................................138第五章省级土地利用变化和林业温室气体清单编制................142一、基本概念........................................................142二、编制方法........................................................147三、存在问题及解决途径...............................................167第六章省级废弃物处理温室气体清单编制........................175一、基本概念........................................................175二、编制方法........................................................180三、存在问题与解决途径...............................................195第七章省级温室气体清单报告格式及大纲........................198一、基本概念........................................................198二、清单报告表格....................................................199三、清单总报告大纲..................................................208附件省市区温室气体清单大纲...............................................210第三部分挪威温室气体清单编制经验............................212第一章挪威温室气体清单编制制度安排.........................213一、清单编制的组织方式和发展历程.....................................213二、清单的要素......................................................221III三、清单的主要经验..................................................224第二章挪威温室气体清单的不确定性管理........................................227一、质量保障与质量控制...............................................227二、评估和减少不确定性的方法.........................................235三、不确定性分析和主要类型分析结果...................................2402005年为例)清单LULUCF)清单划1第一部分应对气候变化:科学和政策2第一章气候变化的科学问题一、基本概念近百年来,特别是自从20世纪70年代末以来,地球气候正经历了明显的变暖,引起世界各国政治界和科学界的广泛关注。我国的气候变化趋势与全球变化总趋势基本一致。“政府间气候变化专门委员会(IPCC)”发表的第四次评估报告指出,近50年的全球气候变暖很可能主要是由于人类活动向大气中排放二氧化碳等温室气体产生的增温效应引起的。采用全球气候模式的预估研究表明,未来50-100年全球和我国的气候将继续向变暖的方向发展。本章主要介绍全球和中国气候变化的基本事实、规律、成因及其未来可能变化趋势,并对当前重大科学问题的基本认识进行简要梳理。参照IPCC第四次评估报告,对本章涉及的主要科学术语定义如下:气候:气候通常被定义为某一较长时期内的平均天气状态。这个时期一般从几个月到几十年甚至更长时间。因此,天气和气候是两个不同的概念,前者指瞬间(几天以内)的大气现象和大气状态,而后者则指更长时间内的总体大气现象和大气状态。世界气象组织(WMO)规定,用来统计气候变量平均值或变率的参考时期是30年,目前统一采用1981-2010年作为参考时期。用以描述平均气候状态的变量主要包括近地面气温、降水、风、日照和辐射等。一个地方或全球的气候是不断变化的,这种变化发生在从年际到几十亿年的各种时间尺度上。目前,人们最关注的是年代到世纪尺度上的气候变化。气候学是研究气候的特征、形成和变化的学科,是大气科学(气象学)的一个重要分支。气候变化:指气候平均状态统计学意义上的显著改变或者持续较长一段时间(典型的为10年或更长)的变动。气候变化的原因包括自然的内部变异性、自然的外部强迫和人为的外部强迫(包括对大气组成成分的改变和土地利用变化)。全球和区域气候在年代以上所有时间尺度上不断地变化。用来表征气候变化的指标通常包括某一时期内地表温度和大气降水量演化趋势,气候变化也表现为极端气候事件频率和强度随时间的演化。《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)第一款中,将“气候变化”定义为:“经过相当一段时间的观察,在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变3全球大气组成所导致的气候演化”。因此UNFCCC的定义不包括自然内部变异和自然外部强迫造成的长期气候演化,与学术界和本章定义不同。温室气体:温室气体是指大气中由自然或人为原因产生的能够吸收和释放地球表面、大气和云所射出的红外辐射谱段特定波长辐射的微量气体成分。温室气体能够导致大气温室效应。水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)和臭氧(O3)是地球大气中最重要的温室气体。这些温室气体有些是由于自然过程产生的,,还有许多完全由人为因素产生的温室气体,如《蒙特利尔协议》所涉及的卤烃和其他含氯和含溴物。除CO2、N2O和CH4外,《京都议定书》也将六氟化硫(SF6)、氢氟碳化物(HFCs)和全氟化碳(PFCs)定为温室气体。气溶胶:空气中悬浮的固态或液态颗粒的总称,典型大小为0.01-10微米,能在空气中滞留至少几个小时。气溶胶有自然和人为两种来源。气溶胶可以从两方面影响气候:通过散射辐射和吸收辐射产生直接影响,以及作为云凝结核或改变云的光学性质和生存时间而产生间接影响。温室效应:温室气体有效地吸收地球表面、大气自身(由于相同的气体)和云散射的热红外辐射。大气辐射朝所有方向散射,包括向地球表面的散射。温室气体将热量捕获在地表-对流层(大约1万米高空以下)系统内,这个作用称为“温室效应”。对流层中的热红外辐射与其散射高度上的大气温度强烈耦合。在对流层中,温度一般随高度的增加而降低。从某一高度射向空间的红外辐射一般产生于平均温度为-19℃的高度,并通过射入的净太阳辐射达到平衡,从而使地球表面保持在高得多的温度上(目前平均为+14℃的)。温室气体浓度的增加导致大气红外辐射捕获能力提高,这就形成了一种辐射强迫,因而导致温室效应增强,即所谓的“增强的温室效应”,造成对流层和地表温度上升。排放情景:是对潜在辐射活跃的人为温室气体和气溶胶未来可能趋势的各种假设。排放情景的建立考虑了驱动因子(如人口统计、社会经济发展、技术变化)及其内部的协调性。从排放情景引申出的大气浓度情景被用于输入全球气候模式,进行模拟和分析。IPCC公布的SRES情景曾经是气候模拟和预估的基础。其中的四个情景族是A1,A2,B1和B2。气候模拟中采用的A1B、A1FI、A1T、A2、B1和B2等46组情景,各自选择了一种情景族作为解释性情景。每种情景未来的排放量增长速率不同,例如,A2情景排放增加速率比B2情景来得高。全球碳循环:用于描述地球大气、海洋、陆地生物圈和岩石圈中碳流动(以各种形式,如CO2)或交换的术语。地球上最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料,含碳量约占地球上碳总量的99.9%。地球上还有大气圈库、水圈库和生物库等三个碳库,其中的碳在生物和无机环境之间迅速交换。在大气中,CO2是含碳的主要气体,也是碳参与物质循环的主要形式。在生物库中,森林是碳的主要吸收者,它固定的碳相当于其他植被类型的2倍,也是生物库中碳的主要贮存者,相当于目前大气含碳量的2/3。植物、微生物通过光合作用从大气中吸收碳的速率,与通过生物的呼吸作用将碳释放到大气中的速率大体相等,因此,大气中CO2的含量在受到人类活动干扰以前是相当稳定的。土地利用和土地利用变化:土地利用是指针对某种土地覆盖类型上的所有安排、活动和采取的措施。该术语还指出于社会和经济目的所管理的土地(如放牧、木材开采和保护)。土地利用变化指人类改变的土地利用和管理,可导致土地覆盖的变化。土地覆盖和土地利用变化会对反照率、蒸散发、温室气体的源和汇及气候系统的其它性质产生辐射强迫,影响局地、区域或全球气候。太阳活动:太阳呈现出的高活跃期,可通过对太阳黑子数,以及辐射量、磁活动、高能粒子释放的观测了解太阳活动强度。太阳活动存在11年和更长时间的周期性波动。当太阳活动比较强时,太阳发射出的辐射量或光照一般也比较强,反之亦然。辐射强迫:辐射强迫是由于气候系统外部驱动因子的变化,如:CO2浓度或太阳辐射量的变化等,造成对流层顶净辐照度(向上辐射与向下辐射的差,单位用Wm-2表示)发生变化。用固定在未受扰动值上的所有对流层特性计算辐射强迫;若受到扰动,则在平流层温度重新调整到辐射动力平衡之后再进行计算。在不考虑平流层温度变化的情况下,辐射强迫被称为瞬时强迫。在IPCC报告以及本章中,辐射强迫被定义为相对于1750年的变化量。辐射强迫不应与云辐射强迫混淆,后者表示云影响大气顶层净辐照度的大小,但与辐射强迫无关。5全球变暖潜力(GWP):这是一个基于充分混合的温室气体辐射特征的指数,用来衡量相对于CO2的当前大气中某种温室气体单位质量的辐射强迫大小。GWP表示这些温室气体不同时间内在大气中保持综合影响及其吸收外逸热红外辐射的相对效应。《京都议定书》相关条款建立在100年时间框架内脉动排放量的GWP数值分析基础上。极端气候事件:当某地天气的状态严重偏离其平均态时,就可以认为是不易发生的事件,或者异常事件。在统计意义上,不容易发生的事件就可以称为极端事件。干旱、洪涝、高温热浪和低温冷害等都可以看成极端气候事件。某个地区的极端气候事件(如热浪)在另一地区可能是正常的。平均气候的微小变化可能会对极端事件的时间和空间分布以及强度的概率分布产生巨大影响。常见的极端气候事件包括高温、低温、强降水或暴雨、干旱、热带风暴或台风、沙尘暴等,可以对人类社会和经济活动造成严重负面影响。气候突变:气候系统的非线性演化可导致气候突变,有时称之为快速气候变化、突发气候事件或意外事件。突变这个术语通常指这些事件的时间尺度快于产生强迫的典型时间尺度。然而,并非所有的气候突变需要受到外部强迫。已提出的一些可能的气候突变事件包括北大西洋温盐环流的重组或消失,冰川的快速消融,多年冻土层的大面积融化或土壤呼吸作用增加导致碳循环变化加快。其它的突变事件也许确实无法预料,是某个非线性系统的强烈、快速变化的强迫作用所引起的。二、全球气候变化现状及趋势(一)全球气候变化观测事实1.全球平均温度在过去的150年,全球平均地表温度呈现明显增加趋势,1950年以来温度增加尤其显著(图1.1)。近100年(1906-2005年),全球地表温度的线性趋势为0.74°C,近50年的变暖速率达到每10年0.13°C,几乎是近100年增温速率的2倍。北半球变暖比南半球明显,全球各个大陆的变暖比各个海洋明显,全球陆地夜间增暖比白天明显,北半球中高纬度地区冬季增暖比夏季明显。6图1.1全球最近15年地表年平均温度距平变化注:图中黑线是英国哈得来中心和东安格莱大学气候研究中心序列,红线是美国国家气候资料中心序列,蓝线是美国国家航天航空局Goddard空间研究所序列。(源自:WMO,2011)利用探空和卫星观测资料对大气对流层中、低层温度进行的分析表明,二者之间的变暖率基本一致。卫星微波探空仪得到的1979年以来对流层温度变暖率为每10年0.12°C-0.19°C。平流层底层温度明显下降了。但是,一些研究表明,高空温度变化趋势估计还存在着很大不确定性。全球陆地上极端温度变化与大尺度变暖相一致。观测结果显示,中纬度区域霜冻日数大范围减少,极端暖日数(最暖10%的白昼或黑夜)增加,极端冷日数(最冷10%的白昼或黑夜)减少。冷夜日数变化最显著,1951至2003年间,在有观测资料的所有区域(76%的陆地)冷夜日数均减少。自20世纪下半叶以来,热浪一直在持续增长。但是,目前尚无足够的证据确认一些如龙卷、冰雹、闪电等中小尺度事件是否存在着变化趋势。2.全球降水量在许多地区,观测到降水量在1900至2005年间存在长期趋势变化。在南北美东部、欧洲北部、亚洲北部和中部,降水量出现较显著增加;在萨赫尔、地中海、非洲南部和亚洲南部部分地区降水量减少。降水的时空变化很大。在其它区域尚未观测到长期趋势变化。7在多数陆地区域,观测到强降水事件频率似乎呈增加趋势。大约自1950年以来,许多陆地上的强降水事件(例如:高于95个百分位值)发生次数可能增加,甚至在那些总降水量减少的区域也是如此。据报道,极弱降水事件也在增加(50年1次),但是仅有少数地区有足够的资料来评估这种趋势的可信性。大约自1970年以来,北大西洋的强热带气旋活动增加,这与热带海表温度上升相关。在其他一些资料质量备受关注的区域,也有迹象表明强热带气旋活动在增加。但在西太平洋地区,热带气旋和台风发生频率出现减少趋势。自20世纪70年代以来,在更大范围地区,尤其是在热带和副热带地区,气象干旱的强度和持续时间似乎增加了,但没有足够证据表明水文干旱事件频率也增多了。有很多种不同的方法来衡量干旱,但是不少研究仍采用降水和温度的变化来表示,这种干旱称为气象干旱。3.全球海平面根据验潮仪资料估计,1961年至2003年期间,全球平均海平面上升的平均速率为每10年18毫米。海平面上升主要是由海水热膨胀和冰川(冰川、冰帽和冰盖)消融造成的,其中前者的贡献为每10年11毫米,后者的贡献为每10年7毫米。根据验潮仪资料和地质资料,19世纪中叶到20世纪中叶之间海平面上升速度有所加快。利用现有潮位记录对追溯至1870年的海平面变化进行了重建。海平面在1870年至2000年期间有加速上升现象。地质资料表明在过去的2000年间,海平面变化很小。现有证据表明,现代海平面上升始于19世纪中叶到20世纪中叶之间这一时段时期。4.古气候变化古气候研究利用钻孔测得过去的地温、海洋沉积物孔隙水变化、冰川范围变化测量、树木年轮宽度和密度、以及涉及化学、物理和生物参数变化等多种代用资料。上述参数反映了过去环境和气候的变化。对过去1000年的温度变化进行了很多研究。研究表明,公元1000到1300年北半球许多地区比较温暖,一般称为“中世纪暖期”;而从1500年到1900年气候偏冷,称为“小冰期”。20世纪下半叶北半球的平均温度很可能比过去500年内的任何其它50年的温度高,并可能是至少过去1300年内最温暖的阶段。但对这一点还存在很大的争论。上述结论建立在代用资料重建的基础上,在几十年以上尺度上存在较高的不确定性。8中全新世(约6000年前)和末次冰盛期(约21,000年前)与目前的气候有较大不同。全新世中期北半球夏季比目前暖,亚洲夏季风可能比今天强盛,全球陆地表面年平均气温可能也比目前略高,但目前没有可信的温度重建结果。末次冰盛期气候比今天冷得多,全球平均地表温度估计至少比当前低5°C,北大西洋及其周围区域温度下降更大,北美北部和西北欧地区被深厚的大冰盖所覆盖,北半球陆地植被带向南迁移,降水量下降,气候寒冷干燥,全球海平面比今天低120米左右。全新世(最近12000年)和末次冰盛期的气候异常主要由地球轨道参数改变及其地球气候系统内部强烈的反馈过程引起。各种地球生物化学和地球生物物理反馈放大了对地球轨道强迫的响应。5.气候变化原因一般认为,影响全球和区域几十年到上百年气候变化的外部强迫因子主要包括人为和自然因素。其中人为因素包括向大气中排放温室气体和气溶胶以及改变土地利用方式和土地覆盖类型,自然因素包括太阳输出辐射的改变和火山活动。这里对各种外强迫因子演化及其原因进行简要介绍(IPCC,2007)在过去250年里,大气中包括CO2在内的主要温室气体浓度显著增加了。这种增加主要起因于人类活动。大气CO2浓度已从工业化前的约280ppm(百万分之一),增加到2007年的380ppm,增加了100ppm(图1.2)。根据南极冰芯资料,当前地球大气中的CO2和CH4浓度已经远超过过去65万年中的任何时期,也远超过工业化前的记录。图1.2美国夏威夷MaunaLoa观测的大气CO2浓度变化(1958-2007年)注:2007年CO2浓度为380ppm(百万分之一体积)。(源自:IPCC,2007)9一种温室气体在大气中的当前浓度,是其过去历史排放及其从大气中清除的净结果。长生命期的温室气体如CO2、CH4和氧化亚氮(N2O),其化学性质稳定,可在大气中留存十年到数百年甚至更长时间,一旦排放到大气中,可对地球气候产生长期影响。大气中温室气体CO2、CH4和N2O浓度增加产生的地球气候的总辐射强迫和增温能力也显著增加。自工业化时期以来,大气CO2增加所产生的辐射强迫增加值达到每平方米1.66瓦(W);在1995至2005年间,大气CO2增长导致其辐射强迫增加了20%。温室气体总辐射强迫增加可能是造成全球气候变暖的主要原因。来自化石燃料使用以及土地利用变化对植物和土壤碳影响所产生的CO2排放是大气CO2增加的主要来源。自1750年以来,排放到大气中的CO2大约有三分之二来自化石燃料燃烧,三分之一来自土地利用变化。这些CO2大约有45%留存在大气中,30%被海洋吸收,其余的被陆地生物圈吸收。排放到大气中的CO2,大约一半在30年里被清除,30%在几百年里被清除,其余的20%通常将在大气中留存数千年。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,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。气溶胶是人类向大气中排放的各种微粒物质,一般造成负的辐射强迫,即引起气候变冷。目前估计的所有气溶胶的总直接辐射强迫为每平方米–0.5±0.4W。在北半球许多大陆地区,可以清楚地辨别出主要由硫酸盐、有机碳、黑碳、硝酸盐和工业粉尘组成的工业气溶胶。根据模式估算,硫酸盐的辐射强迫约为每平方米–0.4±0.2W,来自化石燃料的有机碳的辐射强迫为每平方米–0.05±0.05W,来自化石燃料的黑碳的辐射强迫为每平方米+0.2±0.15W。人为引起的土地利用变化已经增加了全球地表反照率,产生的辐射强迫为每平方米–0.2±0.2W,但科学认识水平比较低。在城市地区,由于下垫面的强烈改变,以及人为能量生产过程的热量释放,可以造成很强的增温,造成加强的“城市热岛效应”。对于太阳活动和火山爆发造成的辐射强迫改变,目前还缺少长期连续的观10测。IPCC第四次评估报告认为,在250年或近100年,太阳输出辐射的长期趋势不显著,1750年以来由于太阳输出辐射量的变化,仅造成直接辐射强迫增加每平方米0.12W左右。但是,实际上目前科学界对这个问题还存有较大争议。有研究表明,最近150年来太阳输出辐射的变化及其影响可能更大。强烈火山喷发后,地球气候在短期(1-3年)内将显著变冷。如果在一个较长时期内强火山活动比较频繁,则可能引起年代以上尺度气候变冷。由于火山活动的气候效应取决于喷发的类型、强度、密集度、地点和季节等多种因素,认识火山活动对全球和特定地区长期气候变化的影响性质和机理还有很大难度。一般认为,人类活动对地球气候系统产生的外部影响越来越明显。模式研究表明,如果没有外部强迫,无法解释过去半个世纪观测到的全球变暖趋势;非人为的外部强迫主要包括太阳辐射强迫和火山强迫,他们的变化也无法完全解释观测到的气候变暖。因此,自20世纪中叶以来,大气中人为温室气体增加可能是导致观测到的大部分全球平均温度升高的原因。如果没有大气气溶胶的冷却作用,过去50年期间全球平均温度升高可能更多。人为强迫还可能影响了地表温度的极值和极端温度事件频率。大陆地区每年暖(冷)昼(夜)频率和霜冻天数等具有与气候变暖相一致的变化。全球海平面的升高与气候变暖有关。由于气候变暖,海洋水体热膨胀对海平面升高有主要贡献;全球陆地冰川和冰帽部分消融也造成了海平面上升。对于降水和其它气候变量变化的原因,目前的认识还很不完整。尽管有研究认为全球降水分布图式改变可能与人类影响有关,但对于降水和极端降水事件变化的原因,目前还没有一致认识。(二)全球未来气候趋势气候模式是预估未来可能由人类引起的气候变化的主要工具。利用各种气候模式,已经对未来不同时期可能的气候变化趋势进行了模拟和预估。这些研究表明,在人类活动影响下,未来全球气候将继续变暖。在各种假设的温室气体和气溶胶排放情景下,到21世纪末全球地表年平均温度可能升高1-4°C(图1.3)。温度上升将引起全球海平面继续升高,到21世纪末可能上升幅度在10-90厘米。11图1.3未来人类活动影响(A2,A1B和B1等排放情景)下全球年平均温度变化情况注:根据多个全球气候模式模拟结果平均。引自IPCC(2007)由于海洋变暖,海水蒸发将加强,大气水汽含量可能增多,全球大气降水量可能增加。模式预估的21世纪末全球降水在空间上有很大差异,但高纬度地区一般增加,而副热带地区一般减少(图1.4)。多数研究也认为,极端强降水事件频率将来可能增加。图1.4未来人类活动影响(A1B排放情景)下全球年降水量相对今天的变化(%)情况注:根据多个全球气候模式模拟结果平均。引自IPCC(2007)在未来气候趋势预估方面,关键的不确定性包括气候模式的不完善、未来人为排放路径无法准确预估、对气候系统内部反馈机理的认识还很初步,对太阳和火山等自然外部强迫未来演化趋势无法预知。12三、中国气候变化现状及趋势中国科学家采用740个左右气象站长期连续观测记录,对最近110年,特别是近60年中国大陆地面和高空气候变化规律进行了系统研究。他们也利用国外和国内的气候系统模式,对全球和中国大陆地区未来气候变化可能趋势进行了模拟和预估。这些工作为全国和区域性气候变化影响、适应性研究奠定了基础。(一)观测的平均气候变化1.温度变化到1950年,中国才具有相对完整、连续的地面气象观测记录,可以比较可靠构建全国地面平均气温事件序列。1950年以前的观测资料,存在一系列问题,包括西部缺少观测记录,以及观测时间和日平均气温计算方法不统一等。近百年内中国大陆出现两次相对温暖期和寒冷期,其中两次温暖期分别出现在20世纪30-40年代和最近的20多年,但长期趋势变化表现为较明显的增暖(1.5)。全国近百年来的年平均地面气温上升速率约为每10年0.08℃,考虑估计误差,增温速率为每10年0.08±0.03℃(95%信度区间)。2007年和1998年是中国近100年中最暖的2年。最近100年中国大陆地面气温的变化与全球和北半球平均大体相似,但由于2次冷、暖波动特别是20世纪30-40年代的相对暖期更加明显,线性变暖趋势整体上没有全球和北半球显著。图1.51901-2010年中国年平均地面气温变化趋势(源自:国家气候中心“气候变化监测公报-2010年”,2011)13中国近100年的增暖在东北、华北、西北等北方地区较为明显,东南沿海地带和青藏高原地区也比较明显,而华南和西南的增暖较弱。如果取与IPCCAR4报告一致的时间段(1906-2005年),则东北、新疆和台湾有更高的增温速率,而西南、华南、华中及青藏高原东部则呈不同程度的下降趋势。近60余年来,资料覆盖面大大提高。利用这些资料得到的结果表明,近50余年来中国的变暖趋势非常明显,1951-2007年全国年平均气温上升近1.40℃,增温速率高达每10年0.25℃,说明最近几十年地面气温呈加速上升趋势。1951~2008年中国年平均气温变化速率的空间分布(图1.6)表明,全国大部分地区均呈增温趋势,其中增温最显著的区域主要在北方。华北北部、内蒙古中部和东部、东北北部、新疆北部以及青海东北部和甘肃中部等地增温尤为显著,增温速率达到每10年0.40℃~0.60℃。在长江沿线及其以南区域,大部分地区也有不同程度的变暖。增温最小的区域主要集中在中国的西南部包括云南东部、贵州大部、四川东部和重庆等地区。这一区域在21世纪初期以前主要表现为降温趋势,目前仍有若干零星的降温区域存在。图1.61951-2008年中国年平均气温变化趋势(单位:每10年℃)近100年和近50多年全国平均温度变化的季节特征也十分明显。自从20世纪初以来,全国冬、春、秋平均温度上升速率分别为每10年0.19℃、0.16℃和0.06℃,而夏季平均温度变化速率只有每10年0.01℃。从近百年两次增暖的14季节特征看,1940年代和1990年代虽然都是温度偏高期,但前者的最大距平值出现在夏季,且各季节的增温差相对较小;而后者则出现于冬季,且各季节的增温差相对较大。但是,在近100年增暖、特别是近50年的快速增暖中,还存在一定局地人类活动因素影响,主要是台站附近城市化造成的系统增温偏差。已经证实,自从20世纪50年代以来,中国城市化的快速发展对多数气象站的地面气温观测资料序列产生了明显影响。考虑城市化对全国平均增温趋势的正影响,中国近50年的实际变暖程度应明显小于上面给出的数字,近100年的增暖趋势也应有所缓和。最新的研究表明,1961-2004年国家基准气候站和基本气象站记录的全国年平均气温增加趋势中,城市化引起的增温率在每10年0.06~0.09℃,有些地区高达每10年0.10℃,城市化增温贡献率全国年平均达到27%,各季城市化增温贡献率在18~38%。因此,城市化及其城市热岛效应加强因素已经对原有国家级气象台站的地面气温观测记录产生了明显的影响。152.降水量变化图1.7给出了1880-2007年中国东部年降水量变化曲线。可以看出,中国东部的降水量没有如温度一样的长期趋势性变化。但是年代际变化比较明显。功率谱分析表明26.7年的周期有一定显著性。这说明至少目前还无法判断随着全球气候变暖中国东部的降水量是增加了还是减少了。四季降水量也以年代际变化为主,夏、秋两季的变化较大且与全年的变化较为一致。冬、春季降水量变化的幅度较小。从年降水量来看1880s、1910s、1930s、1950s、1970s及1990s较多。近30年来,1980-1990年代降水增加,但近10年来降水趋于减少。图1.7中国东部71站1880-2007年四季降水量距平(单位:毫米;对1971-2000平均;黑线是5年滑动平均值)(二)极端气候变化中国各主要类型极端气候事件频率和强度变化十分复杂,不同区域不同类型极端气候变化特点表现出明显差异。在全国范围内,明显的变化发生在与气温相关的极端气候事件上;在次级区域尺度上,各种与降水相关的极端气候事件频率和强度也出现一定变化(表1)。近半个世纪里,影响中国的寒潮和低温事件频率和强度有下降趋势,北方地区冬半年寒潮事件发生频次明显减少,东北地区夏季低温冷害事件频率趋于下降;异常冷夜和冷昼天数、霜冻日数一般显著减少减弱,偏冷的气候极值减轻;与异常偏暖相关的暖夜、暖昼日数一般明显增加,但全国范围内极端高温事件发生频率没有明显增多,西北、华北和东北南部等地区有一定增加,长江流域和东南沿海地区1990年代后趋于增加。18801890190019101920193019401950196019701980199020002010-200-1000100200年16表1.120世纪50年代以来全国主要类型极端气候事件变化研究结论及其可信性极端事件研究时段观测的变化趋势结论的可信性暴雨或极端强降水1951~2008全国趋势不显著,但东南和西北增多,华北和东北减少。暴雨或极端强降水事件强度在多数地区增加。高暴雨极值1951~20081日和3日暴雨最大降水量有一定程度增加,南方较明显。高干旱面积、强度1951~2008气象干旱指数(CI)和干旱面积比率全国趋于增加,华北、东北南部增加明显,南方和西部减少。高寒潮、低温频次1951~2008全国大范围地区减少、减弱,北方地区尤其明显,进入21世纪以来有所增多,但长期下降趋势没有改变。很高高温事件频次1951~2008全国趋势不显著,但华北地区增多,长江中下游地区年代际波动特征较强,90年代后趋多。高热带气旋、台风1954~2008登陆中国的台风数量减少,每年台风造成的降水量和影响范围也减少。高沙尘暴1954~2008北方地区发生频率明显减少,1998年以后有微弱增多,但与20世纪80年代以前比较仍显著偏少。很高雷暴1961~2008东部地区现有研究区域发生频率明显减少。很高注:对评估结论可信度的描述采用IPCC第四次评估报告第二工作组的规定。很高:至少有90%几率是正确的;高:约有80%几率是正确的;中等:约有50%几率是正确的;低:约有20%几率是正确的;很低:正确的几率小于10%。在东南地区、长江中下游地区和西部大部分地区,暴雨或极端强降水事件有增多、强度有增大趋势;但在华北地区和东北中南部、西南部分地区暴雨或极端强降水事件减少、减弱,而干旱面积和强度则有增加趋势。从全国平均来看,中国24小时最大降水量没有出现明显趋势性变化,但1956-1978年表现为趋势下降,此后总体上表现出趋势性上升(图1.8)。全国连续3日最大降水量变化趋17势与24小时最大降水量变化大体一致。606570758019561961196619711976198119861991199620012006年日最大降水量(毫米)历年值平均值图1.8中国1956-2008年期间24小时最大降水量变化趋势(单位:毫米)中国北方的华北、东北西部等地区气象干旱事件频率和干旱面积百分率均有较明显的增加趋向;南方气象干旱事件频率和干旱面积百分率从总体上看趋势变化不明显;西部大部分地区气象干旱面积百分率呈现下降趋势。因此,近半个多世纪与降水相关的极端气候变化对人口密集的中国东部季风区整体来说,具有很大的负面影响。观测记录显示最近50年登陆中国的热带气旋和台风数量有所下降,其造成的降水总量也有明显减少趋势。进入21世纪以后登陆的几个强台风并没有改变长期趋势变化方向。另外,中国北方的沙尘暴事件发生频率从总体上看有明显减少趋势,在世纪之交的几年有所回升,但仍远低于20世纪80年代以前的水平。因此,根据目前的研究结果,中国主要极端气候事件发生频率有增有减,极端气温出现了比较协调一致的变化,异常偏冷事件明显减少减弱,而异常偏暖事件有所增多增强。中国极端降水特别是极端强降水事件频率变化具有明显的区域差异和季节差异,但极端强降水事件强度似乎有普遍增加趋势。极端强降水事件频率变化趋势与总降水量的变化趋势大体一致。登陆和影响中国东南地区的热带气旋频数趋于减少,北方地区的沙尘暴事件和东部的雷暴事件发生频率也明显趋于减少减弱。综合起来,在全球气候明显变暖的半个多世纪,中国主要类型极端气候变化非常复杂,但没有表现出总体增多增强的趋势变化现象。18(三)气候变化原因关于中国地区多年代以上尺度气候变化的原因,研究成果不多,认识还有待深入。对于近百年特别是最近50年全国地面平均气温上升的原因,一般认为主要与人类活动向大气排放的温室气温有直接关系。对中国年平均气温变化的模拟研究,一般发现模拟结果与观测值具有较好的一致性,说明全球气候模式在考虑人类活动影响情况下,能够模拟出观测到的气候变化趋势,过去100年左右时间的气候变暖可能是由于人类活动影响造成的。但是,影响区域尺度气温变化的原因比较复杂,气候系统自然外强迫(太阳活动和火山活动)和内部(主要是海洋表层水温)多年代尺度振荡,可能也对观测的近50年中国地面气温变化趋势有一定影响。此外,人类排放的气溶胶和土地利用变化,也可以对中国大陆或东部地区地面气温变化造成明显影响。目前对于不同因子的分别影响程度,还没有认识清楚。例如,自1880年到2008年,观测到的中国地面气温变化除了有明显变暖趋势外,还有明显的年代际变率和准周期性振动,即冷/暖/冷/暖的变化特征。其中20世纪00到10年代处在冷时段中,20到40年代处在明显暖阶段,50到70年代处在冷时期,80年代以来明显变暖。气候模式一般都没有模拟出1920-1940年代的明显变暖过程,但能够能够模拟出1950-1970年的变冷以及1980年以来的快速变暖。这可能与气候系统内部变率以及外强迫(如太阳活动与火山活动的变化)有明显联系。1920-1940年代的暖期,可能与该时段内火山活动处在不活跃期有关,而20世纪后20年的快速变暖,还可能与ElNino事件的频发以及系统内部的相互作用有一定联系。对古气候演化的研究表明,最近近50年中国大陆气候变暖和极端气温事件发生频率和强度,并未明显超过古气候和历史时期气候的自然变异范围。但古气候代用资料本身还存在很多问题,目前还不足以提供充分证据,需要今后进行深入研究。在近100年和50年内,中国大陆地区的年降水量没有表现出明显的趋势性变化。近50年华北和东北降水明显减少、南方地区和西部地区降水有所增多,一般认为主要与气候多年代尺度的自然变异性有关,特别是与太平洋和印度洋表19层水温的低频振动有密切联系。因此,对于中国地区最近50年降水量变化来说,目前难以识别出全球或区域尺度人类活动影响的信号。此外,近50余年的观测资料显示,中国的日照和地面接收的太阳辐射在1990年前有明显的减少(变暗)的趋势,其后则有略增加(变明)的趋势。这种变暗和变明对中国的年平均气温和最高与最低温度以及温度日较差都有影响。1961-1990年全国地面气温变暖很小,年平均气温变暖仅为每10年0.14℃,而1991-2005年的15年变暖明显,年平均气温每10年变暖0.65℃,可能与大气变暗和变明的影响有一定关系。部分地区变暖不明显、特别是江淮流域地区夏季明显变凉,也可能与大气中气溶胶浓度增加增多和云量增多有关。(四)未来气候趋势预估在不同温室气体排放情景下,全球气候模式模拟的未来气候变化具有一定参考价值。例如,BCC-CSM1.0.1(北京气候中心气候系统模式)所预估的21世纪全球平均气温表现出较明显的上升趋势,在温室气体低排放情景B1情况下,所模拟的全球平均温度100年约增加1.8℃,在中等排放情景A1B下,未来100年约升温2.4℃,而在A2高排放情景下,全球平均气温升温可达3.2℃。图1.9给出IPCC多个全球气候模式对中国地区地面气温变化的集成模拟结果。在B1和A2情景下,到21世纪末中国年平均气温相对于1980~1999年分别增加约2.5℃和4.6℃,比全球平均增温幅度要大。到2020年,在B1情景下中国的年平均气温增加幅度在0.6℃~1.8℃,东北地区和西部增温最大;A2情景下全国平均增温幅度在1.2℃~1.8℃。到2050年时全国地面气温增加幅度进一步加大,最大的增温区域仍然在华北、西北和东北地区。全球气候模式对于中国区域观测到的降水变化没有很强的模拟能力,因此利用全球模式预估未来降水变化趋势,其结果的可信性比较低,对于同降水有关的极端气候事件频率变化也没有令人满意的结果。但多数全球气候模式模拟结果表明,中国多数地区,特别是北方和西部地区,未来各种排放情景下年降水量可能趋于增多,极端强降水事件频率好强度也可能增多或增强。中国学者也利用区域气候模式对未来不同温室气体排放情景下的气候变化趋势进行了模拟。区域气候模式的模拟结果表明,IPCCSRESA2温室气体排放情景下,到21世纪末,冬季平均气温明显上升,北方升温大于南方,在东北地20区最大,但增温幅度总体较全球模式小;夏季的升温均为东部低、西部高;年降水量在东北、西北和黄淮地区增加,其他地方的变化不大或为减少,其中减少的大值区为青藏高原及云南等地;日降水量大于20毫米的日数即大雨日数,在中国区域表现为普遍增加,大部分地区的增加值都在10%以上,但在西南部分区域有所减少。图1.9IPCC全球气候模式和BCC-CSM1.0.1模式模拟的B1、A1B和A2情景下21世纪中国区域平均地表气温变化趋势(相当于1980-1999年;单位:℃)21无论是全球气候模式,还是区域气候模式,对于各种温室气体排放情景下中国区域未来气候变化趋势的预估均存在很大的不确定性。其中,对于区域性降水变化趋势的预估结果可信性更低,对于极端强降水事件频率和强度变化的预估结果,同样不能令人满意。造成这种情况的原因是,由于气候系统多圈层和多尺度非线性相互作用的复杂性,人类对气候变化规律认识的局限性,以及计算和信息处理资源的有限性,目前气候系统模式还不能真实地再现一些气候变量的观测事实,特别是对于目前关注的年代尺度以上的气候变异性还没有很好模拟,对于未来的模拟预估结果存在很大的不确定性。未来的气候系统模式发展如何尽可能地减少模式不确定性,已成为的当前研究中的重要课题。四、对不确定性和几个重大科学问题的认识目前,气候变化研究已经取得很大进展,对一些重大科学问题取得了共识,但仍然存在大量的科学部确定性。不论是对过去气候变化的检测分析,还是对未来气候变化趋势的预估,都还存在着一定的不确定性。产生不确定性的因素很多,但气候系统观测资料的缺乏、对自然气候变化规律的认识不足,对气候系统各种关键的过程和反馈机制还没有充分了解,以及气候模式本身还不很完善等,都是造成目前不确定性的主要因素。由于存在着很多不确定性,目前气候变化研究领域对一些重要科学问题还存在一定争议。争议的焦点在于:全球和区域性气候、包括极端气候事件频率和强度,到底发生了多大程度的变化?过去全球和区域性气候的变化,特别是全球地表温度显著上升,在多大程度上是由人为排放的温室气体引起的?如何利用更好的气候系统模式预估未来人为引起的气候变化?预计的未来气候变化是不是严重到足以对地球生态系统及人类社会造成无可挽回的重大损失?科学界对这些问题给予了回答,其中IPCC第四次评估报告和国家气候变化评估报告给出了科学界的共识结论。但是,鉴于目前观测和科学上尚存在的大量不确定性,对这些问题仍需要进行深入和系统的研究,未来的IPCC第五次评估报告和第三次国家评估报告也将继续对这些科学问题进行总结和评估。下边对当前科学上存在争议的几个问题做简要介绍。(一)全球和中国气候是否显著变暖了,如果明显变暖其原因是什么?科学界对全球和中国地表气候是否变暖了,不存在争论,一致认为地表温度22已经显著变暖。目前对于变暖的程度或速率还有不同认识,争论的焦点之一是全球大陆地区气象观测站记录是否或在多大程度上受到城市化的影响,争论的焦点之二是地表以上的对流层自由大气温度上升是否明显。另外,全球还有几个区域地表温度表现出下降趋势,目前也没有得到很好解释。目前的研究表明,城市化对于中国等东亚国家和地区的地面气温观测记录,具有明显的影响,这和快速的城市化过程有密切关系,但对于全球陆地平均气温趋势的影响,可能比较小,或许达不到全部观测到的增温速率的15%。关于地球对流层自由大气温度上升速率和幅度,最近几年的研究表明与地面增温速率相近,但仍存在较大的不确定性。对于气候变暖原因,有更多的科学家认为主要驱动力是人为排放的大气温室气体,气候系统内部自然变率和自然外部强迫如太阳活动和火山活动的影响比较小。IPCC报告汇集的科学界的主流观点。但是,也有不少研究者对此持有不同意见,认为气候自然变率或人为强迫以外的外部强迫因子(例如太阳活动)可能具有更大的影响。(二)全球和中国的降水量是否发生了显著变化,如果变化明显其原因是什么?全球的降水量在过去100年没有出现明显的一致变化,尽管北半球高纬度地区降水有一定增加,全球副热带地区和一些内陆地区降水却减少了。中国全国降水也没有明显的一致性趋势变化,但东部地区降水具有比较明显的多年代变异特点。降水变化在空间上具有极大的不均质性。理论上,全球气候变暖将导致水循环加强,海洋蒸发增加,大气水汽含量增多,海洋和陆地降水增加,但目前全球和次大陆尺度降水观测事实没有完全支持这一推断。中国地区特别是中国东部的长期降水变化,主要还是气候自然变异性的表现。(三)全球和中国的极端气候事件是否增多了?与气温相关的主要极端气候事件一般表现出显著的一致性趋势变化;但与降水相关的极端气候事件频率和强度变化趋势一般仅具有区域性意义,全球和中国地区总体趋势不明显。热带气旋频率和强度变化在世界各个地区也不一致。登陆和影响中国的热带气旋频数有减少趋势,发生在中国北方的沙尘暴频率也有明显减少趋势。在中国地区,过去50年不同的极端气候事件频率经历了不同的趋势性23变化,总体上不存在明显的一致增加或一致减少趋势。但是,我国由于极端气候事件造成的经济损失在不断上升,这主要与人口增加、经济增长及其由此引起的社会系统更高的脆弱性有关。(四)大气中温室气体浓度是否显著增加了?如果是原因是什么?1750年以来,大气中CO2等温室气体浓度已经显著升高了。当前全球大气中CO2和CH4浓度不仅是近千年历史上最高的,也是最近至少60万年以来的最高值,说明人类活动已经明显影响了大气中温室气体的含量。工业革命以来人类使用化石燃料、垦殖土地、饲养牲畜等,向大气中排放了过量温室气体,或者致使生态系统从大气中吸收了更少的CO2,造成大气中温室气体浓度不断升高。(五)温室气体浓度增加是否或在多大程度上引起全球温度上升?CO2等气体作为大气中辐射活跃气体,能够透射太阳短波辐射,吸收地面、大气长波辐射,引起正的辐射强迫或造成地球低层大气升温,即具有“温室效应”。增加的大气中温室气体浓度,可以产生增强的“温室效应”,造成全球气候变暖。IPCC报告认为,过去100年特别是过去50年的全球气候变暖,很可能主要是人类活动排放致使大气中温室气体浓度增加造成的,这一结论代表了当前科学界的主流看法。(六)气候模式的模拟能力和可信度到底有多大?全球和区域气候模式已经具有一定的模拟能力,其中对于地表温度空间分布和时间变化的模拟能力比较强。但是,目前的气候模式对于降水和极端气候事件气候态和气候变化的再现能力比较弱,对于极端强降水和热带气旋等的模拟能力很低。气候模式对于年代以上时间尺度气候自然变异性特点也无法再现。因此,气候模式将来还需要持续改进和完善。就气候变化预估的可靠性来说,气候模式对未来温度变化的预估结果比较可信,但对于降水和极端气候事件变化的预估,还有很大的不确定性。(七)太阳和火山活动是否或在多大程度上影响地球气候?太阳活动和火山活动均可对地球气候造成明显影响。目前,对于历史上太阳辐射变化历史和火山气溶胶浓度变化历史了解不够,对于太阳辐射微小变化如何影响地球气候的机理认识不清楚,对于未来太阳和火山活动的演化趋势不能给出准确估计。因此,当前对于太阳和火山活动究竟在过去全球气候变化中发挥了多24大作用,以及未来他们将在多大程度上影响地球气候演化趋势,还知之甚少。综上所述,气候变化科学研究已经取得了重大进步,在许多科学问题上存在共识。但是,仍有若干重大科学问题目前还没有获得很好的认识。气候系统观测和气候变化基础科学研究是当前和今后相当长一段时间内解决上述重大科学问题的关键。特别地,今后还需要进一步了解全球和区域气候变化的主要事实和基本规律,加深认识全球气候系统中各圈层的相互作用和反馈过程,了解温室气体和气溶胶等的循环过程及其机理,发展、改进和完善气候系统和地球系统模式,深入了解全球和区域长期气候变化机理和原因,准确预估未来全球和中国地区气候变化总体趋势。25第二章气候变化的影响及适应气候作为人类赖以生存的自然环境的一个重要组成部分,它的任何变化都会对自然生态系统以及社会经济系统产生影响。全球气候变化的影响是多方面和多尺度的,既有正面影响,也包括负面效应。目前国际社会普遍关注的领域包括自然生态系统、淡水资源、农业和粮食安全、海岸带和沿海生态系统、人体健康等。气候变化对这些领域的不利影响已经显现,并将继续危及人类社会未来的生存与发展,因此,国际社会更关注其负面影响。一、基本概念1.气候变化影响是指系统受与气候变化因素的影响程度,包括不利和有利影响。气候变化因素包括平均气候状况、气候变率和极端时间的频率和强度。气候变化影响包括直接的(如由于平均温度、温度范围或温度变率的变化而造成作物产量的变化)或间接的(由于海平面上升造成沿海地带洪水频率增加而引起的灾害)影响。2.适应气候变化是指为应对实际或预期的气候影响而对自然和人类系统进行的调整,这种调整可以减缓危害或促进和利用有利影响。3.适应能力是指系统适应包括气候变率和极端气候事件、减轻潜在损失、利用机会或应付气候变化的能力。4.对气候变化的脆弱性是指系统易受或没有能力应对气候变化包括气候变率和极端气候事件不利影响的程度。系统脆弱性是气候的变率特征、幅度和变化速率及其敏感性和适应能力的函数。5.综合评估是从自然科学到社会科学不同学科之间知识的结合、阐述和交流的过程,以研究和认识复杂系统内部和系统之间的关系。二、气候变化影响评估方法与工具评价气候变化对主要经济部门的影响以及各部门对气候变化的适应能力和脆弱性涉及多学科的专业知识。近年来评价方法已经在影响评价模型空间分辨率、考虑的影响因素的数量等方面有所改进,这些方法和工具已经开始应用于分析研究成本、跨部门和跨区域的综合影响、并应用于决策分析框架以评估适应气候变化的能力。26(一)对已发生的气候变化影响的评价方法受人为活动干扰较弱的自然生态系统,其地理分布、物种的物候学特性以及灭绝等变化主要受气候因素的影响。因此,可将其作为指示性指标,评估气候变化对自然生态系统的影响。近年来,国际上已经开发了多种方法鉴别气候变化对非生物和生物系统的影响,如利用蝴蝶、企鹅、青蛙和海葵等作为检测指示性物种识别对气候变化的响应,推测气候变化对自然系统的影响。对于农业、水资源、人体健康等系统,由于受气候变化和其它因素的共同作用,难以分离气候变化对这些系统的影响。在农业生产中,农业基础设施改善、新品种选育和种植结构调整等与气候因素以非常复杂的方式一起对植物产生相互作用,很难区分这些因素对作物生产力的相对作用,所以作物生产力不能作为气候变化的指示性指标。气候变化是影响疾病发生的重要因素,但气候变化对人体健康的影响程度取决于社会经济因素。因此,疾病发生率不能作为判别气候变化影响的指示性指标。(二)对未来气候变化的影响的评估方法开展气候变化影响及适应性评价一般包括几个步骤:(1)确定问题;其中包括评价的目的、评价的领域、研究的地理位置和时间尺度、在研究过程中需要的数据等;(2)选择方法:有四种主要的方法:a)试验方法;b)利用经验和基于过程的生物物理模型评价气候变化的直接影响,利用生物物理模型、经济模型评价气候变化对社会经济的间接影响,利用综合评估模型评价气候变化的综合影响;c)经验类比分析,包括历史事件的类比分析、历史趋势的类比分析、目前气候条件下的区域类比分析、未来气候条件下的区域类比分析;d)专家判断;(3)验证评估方法:对于选择的方法进行可行性研究、利用调查、测定和监测获得的数据、验证模型和对模型进行敏感性分析;(4)选择情景:首先建立基准的气候、环境和社会经济基准线;构建未来的气候、环境和社会经济情景;(5)评估方气候变化对自然生态系统和社会经济的影响;(6)评估方自动适应措施和评估适应战略措施。评估适应措施的执行效果,可以利用模型模拟不同适应措施在不同气候情景下的效果,也可以根据历史资料27和文献记载、调查资料或专家判断评估适应措施的效果。同时还需进行不确定性分析和风险评估以便制定适应战略措施。近年来,研究未来气候变化影响的方法和工具得到了改进,包括:强调应用过程模式、完善气候变化情景和社会经济情景,提高输入参数和模型的时空高分辨率。(三)国内常用的评估方法发展中国家受到气候变化的不利影响比发达国家更为严重,因此,我国一直重视气候变化影响与适应技术措施的研究。一般采用的方法也是将气候情景、社会经济情景和土地利用情景作为影响评估模型的输入参数,评估气候变化对主要社会经济部门的影响。(1)农业生态系统农业是受气候变化影响最脆弱的领域之一。因此,气候变化对中国农业影响的研究起步较早,方法也比较成熟。本报告应用的气候情景为:应用英国HADLEY中心提供的区域气候模式(PRECIS)模拟的中国50×50km的基准气候(1961-1990)和未来不同时段的气候情景数据;影响评估模型采用的是改进的空间CERES模型,模型中考虑了多种影响因素,如土壤特性数据、作物品种参数、田间管理数据;模型的验证:利用实测的县级作物产量统计资料、田间实验资料与评估模型模拟的基准气候条件下的产量结果进行对比分析,验证了模型的模拟能力并对模型进行了修改。区域气候模式的输出作为影响评估模式的输入,分别模拟基准气候和未来不同时段的气候情景条件下主要农作物种植区域和产量的变化。(2)森林与其他自然生态系统研究气候变化对生态系统的影响有三类方法:(1)实验室模拟和野外观测试验方法;(2)历史相似或类比法,即在历史上寻求气候在时间或空间上的相似作为未来的佐证;(3)数值模拟和预测的方法。气候变化对生态系统生物量的影响一般采用经验模型和机理模型,本报告中应用生物地球化学模型(CENTURE,CEVSA)与英国HADLEY中心提供的区域气候模式(PRECIS)模拟的中国50×50km的基准气候(1961-1990)和未来不同时段的气候情景数据相嵌套的方法,研究了气候变化对生态系统特别是生产力的影响。28气候变化对生态系统分布的影响评估方法有以下几个步骤:(1)构建各类生态系统地理分布的生态气候信息数据库;(2)定义各类生态系统地理分布的生态气候适应参数区间;(3)生成各类生态系统地理分布图,以地理分布的生态气候适应参数区间作为该类生态系统的阈值,应用模型模拟生成当前气候条件和未来气候情景下不同生态系统的理论分布图;(4)对当前气候条件下不同生态系统地理分布和未来气候情景下的地理分布图进行叠加比较,研究未来气候变化对各类生态系统地理分布的影响。(3)水资源利用降水变化情景和增温情景的不同组合,根据不同的水文模型分析不同流域水文变量对气候变化的敏感性。利用基于25万分之一的地理信息、典型流域水文资料、和PRECIS区域气候情景,利用国际上通用的VIC(可变下渗能力)分布式水文模型模拟全国50×50km网格上的VIC模型参数,分析水资源系统对气候变化的脆弱性。三、气候变化对全球产生的影响(一)未来气候变化对各个领域的影响1.气候变化对淡水资源的影响已经发生的气候变化造成由冰川和积雪融水补给的河流径流量增大,春季洪峰提前。未来一些地区将呈现径流量明显增加或者减少的趋势。预计21世纪中叶前,在高纬度和部分热带湿润地区,年平均河流径流量和可用水资源量会增加10%-40%,而在某些中纬度和热带干旱地区(其中某些地区目前正在遭受水资源短缺),其径流量和可用水资源量会减少10%-30%。21世纪冰川和积雪中储藏的水资源量预计会下降,从而减少了靠冰雪融水供给地区的可用水量,而这些地区居住着当今世界上1/6以上的人口。2.气候变化对生态系统的影响气候变化已经对自然和生物系统产生了影响。基于1970年以来对所有大陆和多数海洋的观测结果表明,气候变化特别是温度升高已经对许多自然系统产生了影响。春季一些物候现象(如树木发芽,鸟类迁徙和产蛋等)出现时间提前,北半球高纬度地区植物生长季节每十年延长1.2-3.6天,湖水和河水的温度升高减少了冰面覆盖时间;高山牧草分布上移,热胁迫引起野生物种死亡和分布面积减29少。图2.1给出了在自然系统(包括冰雪和冻土、水文、海岸带过程)和生物系统(包括陆地、海洋、淡水生物系统)观测结果中存在显著变化的地点,以及1970-2004年期间地表温度的变化。结果表明,许多自然和生物系统发生了显著变化,其中近90%的变化与气候变暖趋势一致。图2.1自然和生物系统变化以及地表温度的变化(1970-2004)注:绿色和蓝色圆圈分别代表自然和生物系统存在显著变化的地理位置,圆圈的大小代表资料的多少。在未来气候变化情景下,如果全球平均温度增幅超过1.5-2.5℃,对目前已经评估过的动植物物种中可能有20%-30%的物种灭绝风险增大。CO2浓度升高会提高大部分生态系统的净初级生产力,而温度升高可能会产生正面或负面的影响。对不同树种进行多年的CO2影响试验研究表明:在高CO2浓度水平下,植物的光合作用强度增加,长期施用CO2后,没有迹象表明对CO2的敏感性降低。然而,CO2浓度对生态系统的净生产力和生物群落的净生产力产生正面影响的可能性较低。预计在本世纪中叶前陆地生态系统的碳净吸收可能达到高峰,随后减弱甚至造成碳的排放,从而导致气候变化的加剧。3.气候变化对农业的影响由于受到气候变暖和技术进步的共同影响,区分气候变化对粮食、纤维和林业产品的影响存在一定的难度,但气候变化对某些管理系统的影响也正在显现。如在北半球高纬地区农作物春季播种提前,病虫害发生的范围和繁殖代数增加。在未来气候变化情景下,中高纬地区,如果局地平均温度增加1-3℃,粮食产量30预计会有少量增加;若升温超过这一范围,某些地区农作物产量则会降低。而在低纬地区,特别是热带地区,即使局地温度有少量增加(1-2℃),也会导致农作物产量降低。就全球而言,若平均温度增加1-3℃,粮食产量将随温度升高而增加,若超过这一范围,产量则会降低。4.气候变化对海岸带系统和低洼地区的影响气候变化已经造成海平面升高、海岸带湿地和红树林消失、珊瑚白化等不利影响。在未来气候变化情景下,若海面温度升高约1-3℃,将会导致更为频繁的珊瑚白化甚至大范围死亡。到21世纪80年代,由于海平面上升,预计每年会有数百万以上的人口遭受洪涝威胁;受影响的人口数量在亚洲和非洲的大三角洲地区最多;小岛屿地区对海平面上升尤其脆弱。5.气候变化对人体健康的影响气候变化对人体健康的影响有利有弊。温带地区气候变化将减少由严寒造成的死亡,气候变化将影响适应能力较低的几百万人口的健康。但总体上看,气候变化的正面效应将会被增暖带来的负面影响所抵消,特别是在发展中国家。图2.2给出了在21世纪全球不同升温幅度(0-5℃)对各种系统可能造成的影响。图2.2不同升温幅度对各种系统可能造成的影响31(二)未来气候变化对不同区域的影响1.非洲地区非洲是对气候变化最为脆弱的大陆之一。至2020年,预计有0.75-2.5亿人因气候变化面临水资源短缺加剧。气候变化将对非洲部分区域的农业生产产生负面影响。到2080年,受气候变化影响,适宜雨养区的范围和谷物的生产潜力将显著降低,非洲地区干旱和半干旱土地面积将增加5%-8%。预计到2100年,撒哈拉部分地区将呈现极端脆弱性,农业损失将占GDP总量的2%-7%;非洲西部和中部地区也将呈现脆弱性,农业损失将占GDP总量的2%-4%;非洲北部和南部地区的农业损失将占GDP总量的0.4%-1.3%。如果能采取有效的适应措施,这些负面影响将会有所降低。2.亚洲地区气候变化对小麦、水稻和玉米产量的影响在不同区域间是有显著差异的,东亚和东南亚的粮食产量将有可能增加20%,而在中亚和南亚地区,即使考虑CO2的肥效作用,粮食产量有可能减产30%。到2020年亚洲部分地区的粮食产量将下降2.5%-10%,2050年将下降5%-30%。在CO2浓度升高一倍的情景下,即使是在有灌溉条件的低洼地区,由于热浪引起的花粉不育也将导致日本中部和南部地区水稻产量下降0%-40%。到21世纪末,受肥效作用、高温胁迫和水资源短缺影响,亚洲地区的水稻产量将下降3.8%。南亚和东南亚地区的粮食产量将有可能大幅度降低。在南亚地区,如果升温幅度高于2.5℃,非灌溉区小麦和水稻的产量将显著降低,导致农场损失9%和25%的净收益。在最保守的气候情景下,到本世纪末,南亚诸国的谷物产量将降低4%-10%。考虑到人口的快速增长和城市化的影响,亚洲的发展中国家饥荒风险水平将增加。预测未来20-30年喜马拉雅山地区的冰川融化,会使洪水和岩崩增加,对水资源造成影响;随着冰川后退,江河径流量将逐步减少。由于海水入侵以及在某些大三角洲地区的河流洪水增加,沿海地区,特别是南亚、东亚和东南亚人口稠密的大三角洲地区将会面临极大的风险。3.南美地区众多学者利用作物评估模型和未来气候情景对拉丁美洲一年生经济作物产量进行了模拟研究。评估表明,在较暖情景(A1FI)下,如果不考虑CO2效应,322080年粮食产量将比基准年下降30%;在A2情景下,到2020、2050和2080年,饥饿人口数量将分别达到500、2600和8500万。但是如果考虑直接的CO2效应,在A2情景下的饥饿人口数量到2020年将增加100万,到2050年维持不变,到2080年将增加400万。气候变化和土地利用变化对粮食产量和粮食安全的综合影响与大规模的土壤退化和土壤侵蚀变化有关。据世界银行研究表明,由于环境退化引起的生产能力下降占到发展中国家GDP总量的4~8%。在拉丁美洲的干燥地区,气候变化有可能加剧农用地的盐碱化和荒漠化。到2050年,盐碱化和荒漠化将影响到拉丁美洲和加勒比海区域约50%的农用地。草原/草甸和草地的生产能力将会受到影响,导致土壤固碳和土壤有机物质的减少。另外气候变化会导致巴西咖啡适宜种植区面积减少,墨西哥咖啡产量降低等。到21世纪中叶,温度升高及相应的土壤水分降低,会使亚马逊东部地区热带雨林逐渐被热带稀树草原所取代,半干旱植被将趋向于被干旱地区植被所取代。在许多热带拉丁美洲地区,物种灭绝将使生物多样性显著减少。4.小岛屿国家海平面上升会加剧洪水、风暴潮、侵蚀以及其他海岸带灾害,进而危及那些支撑小岛屿社区生计的重要基础设施、人居环境和设施。世界银行资助开展了气候变化对小岛屿国家的经济和社会影响评估,在研究中得出在A2和B2气候情景下,如果不考虑适应措施,到2050年,海拔相对较高的岛屿如维提岛、斐济等,年均经济损失将达到2300-5200万美元(约占斐济1998年GDP总量的2%-3%);低洼岛屿如塔拉瓦、基里巴斯等,年均经济损失将达到800~1600万美元(约占基里巴斯1998年GDP总量的17%-18%)。在很多小岛屿地区,渔业对GDP的贡献十分显著,因此气候变化对渔业的影响可能会影响到社会经济的发展,并且导致过度捕捞等现象更加恶化。5.欧洲欧洲地区将会受到未来气候变化的不利影响,包括内陆突发洪水的风险增加,海岸带洪水更加频繁,侵蚀加重,许多经济部门将面临挑战。绝大多数生物群落和生态系统将难以适应气候的变化。高山地区将面临冰川退缩,导致积雪和冬季旅游减少、大范围的物种损失,在高排放情景下,到2080年,某些地区物种损失将高达60%。气候变化会增大欧洲在自然资源与物质财富上的地区差异。33热浪将导致健康风险增大。6.北美洲21世纪最初几十年,适度的气候变化会使雨养农业生产总量增长5%-20%,但地区间存在显著差异。对于农作物,预估的主要挑战为温度升高是否接近其适宜范围的上限,或者所依赖的水资源能否高效利用。目前遭遇热浪的城市,预计在21世纪会遭受更多、更强、持续时间更长的热浪袭击,对健康造成不利影响。四、气候变化对中国的影响(一)气候变化对不同领域的影响1.气候变化对农业的影响(1)种植制度气候变化使中国高纬度地区作物生育期延长,喜温作物界限北移,促进了作物种植结构的调整。与20世纪60年代相比,中国东北大多数地区的生长期增加了10天左右。东北地区增温已使冬小麦的种植北界北移西延,水稻种植面积大幅增加,其种植北界已移至约北纬52度。玉米晚熟品种种植区域向北推移了约4个纬度,双季稻栽培已经由北纬28度北移至北纬30度。全国复种指数由1980年的109.4%增加到2006年的128.9%,其中青藏高原、西北、西南、华东和华南地区丘陵山地的复种指数增幅较大。随着温度的升高和积温的增加,1981-2007年间中国一年两熟、一年三熟制的种植北界较1950-1980年有不同程度的北移。未来中国农业种植制度将可能发生较大变化。(2)农业病虫害气候变化使中国农作物病虫害的危害加重。研究发现,严重危害中国农作物的稻瘟病、水稻白叶枯病,水稻纹枯病、胡麻叶斑病等11种与气象条件密切相关的病害随着气候变化,其发生发展、危害范围、侵染途径等均发生了不同程度的变化。20世纪70年代初期以来,中国农作物病虫害发生面积和发生频率逐年增长,发生程度逐年加重。一般年份,农作物病虫害造成粮食减产10%-15%、棉花减产20%以上,因病、虫、草等造成的损失约为农业总产值的20%-25%。未来气候变暖使农业病虫害发生界限北移,发生范围、危害程度呈扩大、加重趋势。粘虫、稻飞虱、稻纵卷叶螟的越冬北界将北移1~2个纬度。棉红铃虫发生界限将由河北省南部北移至冀中部保定、定州一带。气候变暖将改变昆虫、寄主34植物和天敌之间原有的物候同步性,使病虫害的治理难度加大。(3)极端天气/气候事件对农业生产的影响气候变化导致中国极端天气/气候事件增多,农业生产损失增加。近60年,中国因干旱、洪涝造成的受灾、成灾面积以及粮食产量和经济损失均逐年增加,干旱成灾面积由20世纪50年代的约380万公顷增加到2000-2008年的1450万公顷,扩大了近4倍,造成的粮食损失也由约190万吨增加到3500万吨,增加了18倍。1950年~2000年,中国平均农田因洪涝灾害受灾面积937万公顷,因洪涝灾害减产粮食约占同期全国平均粮食产量的3%左右。未来气候变化导致极端天气/气候事件的发生频率和强度将进一步增加,干旱、洪涝等自然灾害加重,造成作物产量的年际变率和低产概率增加,对农业生产带来不利影响。(4)主要作物产量气候变化已经对中国粮食产量产生明显的影响。研究表明,虽然技术进步使中国主要粮食作物的产量保持稳步增加,但在剔除技术进步因素后,近30年的气候变化使中国小麦和玉米的产量下降,下降幅度在5%左右,使水稻和大豆的产量少许上升。从区域来看,近30年来的气候变化使东北和部分高海拔地区的粮食增产,增产幅度在3-5%之间;使华北、西北和西南地区的粮食减产,特别是在农牧交错带地区,气候变化对粮食生产的不利影响最为明显,如黄土高原地区,近30年的增温导致的粮食作物减产幅度达10%左右;气候变暖对华东和中南地区粮食产量的影响不明显(图2.3)。如果不采取任何适应性措施,未来气候变化将导致中国水稻、玉米和小麦等主要粮食作物的减产。2050年,若不考虑二氧化碳的肥效作用,则粮食总产最大可下降20%左右,若考虑二氧化碳肥效作用,除玉米外,水稻和小麦产量会有一定程度的上升,粮食总产可能会保持稳定和有少许增加,但水资源因素将成为粮食总产量提高的最主要限制因子。35图2.3中国过去30年粮食生产对气候变化的脆弱性2.气候变化对水资源的影响(1)水资源分布气候变化导致中国北方水资源量减少、南方水资源量增加。近30年来,中国北方地区水资源量减少明显,年际变化逐渐加大,南方水多、北方水少的水资源分布特点更加突出。其中南方地区河川径流量和水资源总量增加幅度约4%,而北方地区水资源量减少明显,黄河、淮河、海河和辽河4区的河川径流量减少17%、水资源总量减少12%。气候变化对黄河中游径流量减少的贡献约为30-40%。未来30年,中国大江大河年径流将继续呈现北方减少、南方略有增加的整体趋势。东北地区大部夏季增温幅度较大而径流深减少;西北地区的新疆西南部(塔河流域)春、夏季径流深增加,其他地区则可能维持暖干现状,径流深变化不大;华东地区北部除山东半岛春季径流深增加外,其他地区可能维持现状;华东地区南部、华中、华南等南方地区夏季径流深增加,特别是华东南部增加明显,夏季洪涝将加重;而南方地区冬季径流深减少,特别是华南地区减少显著(图2.4)。36图2.4气候变化情景下2020s(2011-2040)全国多年平均径流深变化(基准年:1961-1990)(a):A2情景下2020s,(b):B2情景下2020s(2)洪涝干旱气候变化导致中国洪涝、干旱等极端事件增加。过去50年,中国北方地区干旱受灾面积扩大,南方地区洪涝加重,局地强暴雨、超强台风、极端高温干旱、雨雪冰冻等极端天气事件呈多发、并发的趋势。特别是近20年,长江、珠江、松花江、淮河、太湖、黄河均连续发生多次流域或区域性大洪水,而东北西部、华北大部、西北东部等地具有干旱历时增长、强度增大、范围增加的显著干旱化趋势。近10年,中国平均受旱率和平均干旱成灾率分别达到了16.95%和10.05%,分别是20世纪50年代的2.3倍和4.3倍。未来30年,气候变化将加剧中国北旱南涝的现状。高温室气体排放情景下(A2),中国东北西部春旱有加重趋势;华北、淮北地区春旱有所缓解,但是夏秋连旱加重;西北地区甘肃、青海等极旱区旱情加重;海南地区秋旱有所加重;西南地区春旱、长江两湖地区夏季伏旱有所缓解。中等温室气体排放情景下(B2),除华北、西南地区春旱有所缓解外,其他地区和其他季节的旱情均有所加重,东北西部出现春夏秋连旱和华北、淮北地区夏秋连旱的可能性加大,北方水资源短缺趋势加剧。与此同时,黄河中游、淮河上游、长江中下游、珠江流域发生中等洪水的可能性加大;南方大部分中小河流山洪重点防治区脆弱性加强,华东北部、西南地区的一般防治区有加重趋势。(3)冰川、湖泊气候变化导致中国冰川普遍退缩、湖泊萎缩。近60年来,中国82%的冰川处于退缩状态,尤以青藏高原边缘山地退缩冰川所占比例最大(图2.5),冰川面积平均缩小了7.4%,最大超过20%,其中20世纪90年代以来退缩加速。中国(a)(b)37有142个大于10平方公里的湖泊萎缩,总面积减少9574平方公里,占萎缩前湖泊总面积的12%,蓄水量减少516亿立方米,占湖泊总蓄水量的6.5%。图2.6为天山乌鲁木齐河源一号冰川面积随时间的变化情况。图2.5中国典型冰川累积物质平衡变化过程图2.6天山乌鲁木齐河源一号冰川面积变化过程未来50年,中国小于2平方公里的冰川将逐渐消失,较大面积的冰川萎缩也将趋于显著。长江源区冰川面积将减少8%左右,冰储量将减少11%左右,源区径流将增加25%-30%左右。383.气候变化对陆地生态系统的影响(1)森林生态系统气候变暖对中国森林生态系统的影响主要表现为部分树种分布界限北移、林线上升、物候提前、林火和病虫害加剧等。中国东北大兴安岭的兴安落叶松及小兴安岭的云杉、冷杉和红杉等树种的分布范围和最适分布范围均发生了北移。山西五台山的高山草甸和林线过渡带典型植物物种向上迁移趋势明显。云南干旱河谷地区林线海拔高度每10年上移8.5米。与20世纪80年代前相比,近30年来,春季物候期平均提前2天,变化空间差异明显,东北、华北及长江下游等地区的物候期提前,而西南东部、长江中游等地区的物候期推迟。气候的暖干化造成春天和夏季森林火灾多发,林火发生地理分布区扩大,大兴安岭林区频繁出现的夏季持续高温干旱,使夏季森林火灾频发。由于气候变暖,一般以3代幼虫越冬的松毛虫近年来出现3、4代幼虫重叠越冬的现象,松材线虫危害已扩展至中国南方11个省市。极端气候事件对森林的影响加重。未来中国东部地区各植被分布区可能会缓慢向北推移,寒温带落叶针叶林分布面积将减小,华北、东北温带针阔混交林、温带落叶阔叶林分布面积将减少,暖温带常绿阔叶林和温带草原面积将会增加。东北和华北地区森林生产力将不断降低,2070-2100年森林生产力可减少至1961-1990年均值的80%,而其它地区森林生产力减少不明显。未来随着气温持续上升和极端气候事件出现的频率增加,森林火灾风险将呈上升趋势。极端气候事件和暖冬也将会导致森林的生理性病害和突发性虫害加剧。(2)草原生态系统气候变化对中国草地生态系统的影响主要表现为草地退化和分布发生变化。过去50年,中国草地退化迅速,北方的干旱化趋势是草地退化的重要原因之一。青藏高原江河源区的草地生态系统出现草甸演化为荒漠,高寒沼泽化草甸草场演变为高寒草原和高寒草甸化草场等现象。青南和甘南牧区、内蒙古地区、祁连山海北州等地,由于气温普遍升高、降水减少,导致牧草产量普遍下降。未来中国北方干旱地区的草原类型将会向湿润区推进,各草原类型界线将会东移。青藏高原、天山、祁连山等草原的界线将上移380米-600米。青藏高原的高山草原面积会明显减少,高山草甸/灌丛的面积略有增加,温带草原、灌丛/草39甸面积增加。(3)气候变化对湿地、湖泊生态系统的影响气候变化导致中国一些湿地、湖泊生态系统退化。降水补给型湿地明显萎缩,东北、华北等地区湿地萎缩速度较快,黄河上游的若尔盖湿地面积大幅减少。降水补给型湖泊普遍呈萎缩、咸化状态,许多大中型湖泊水位下降,湖泊解体为咸族湖群,大量的小型湖泊逐渐消失。青藏高原雪冰融水型湖泊面积以扩大为主,纳木错湖以及西藏那曲地区东南部的主要湖泊的水位面积近30年来有显著扩大趋势,祁连山地区的哈拉湖面积也因冰雪融化而明显增加。未来气候区域暖干化将导致湿地进一步退化。东北三江平原湿地资源将进一步减少、抗干扰能力减弱、生物多样性减少、濒危物种增加、自然退化加快、大面积湿地演变为草甸湿地。青藏高原三江源地区湿地蒸发量将加大,湿地退化等一系列严重的生态问题将更加突出。(4)气候变化对生物多样性的影响气候变化及人类活动已对动植物多样性、栖息地、景观多样性等产生了影响。中国荒漠区的新疆虎、蒙古野马、高鼻羚羊、新疆大头鱼等物种因气候变化和人类活动的影响已经灭绝。绿孔雀在历史上分布于湖南、湖北、四川、广东、广西和云南,现仅分布在云南西部、中部和南部。普氏原羚曾分布于内蒙古、青海和甘肃等地区,现仅分布于青海湖地区。气候变暖使本土病虫、有害鼠类的活动范围增加、危害加剧,外来物种如凤眼莲、一枝黄花、紫茎泽兰等的入侵范围扩大。气候暖干化也使呼伦贝尔沙地流沙面积增加,植被盖度下降,对栖息物种造成威胁。西南喀斯特地区、贺兰山东西两侧腾格里和毛乌素沙漠南缘景观多样性已发生改变。未来气候变化将改变物种分布范围、降低物种多样性。气候变化将使大熊猫、滇金丝猴和白唇鹿等的分布区破碎化,在已分析过的3735种植物物种中,29种分布范围将可能减少,另有4种分布范围将增加,而兴安落叶松将消失。气候变化将使有害生物分布范围改变、危害增加。4.气候变化对海岸带和沿海生态系统的影响(1)海平面气候变化造成中国沿海海平面呈明显上升趋势。近30年来,中国沿海海平40面总体呈波动上升趋势,平均上升速率为2.6毫米/年,高于全球海平面1.7毫米/年的上升速率。渤海、黄海、东海、南海沿海海平面年平均上升速率分别为2.5毫米、2.8毫米、2.8毫米、2.5毫米(图2.7)。未来30年,中国沿海海平面将继续上升,平均升高幅度约80-130毫米(表2.1)。图2.72010年中国沿海主要监测站海平面变化表2.1中国沿海各海区海平面上升预测(相对于2010年海平面)海区2040年预测值(毫米)渤海74-122黄海81-128东海83-132南海78-130全海域80-130(2)气候变化对风暴潮的影响气候变化导致中国沿海风暴潮次数增加,重现期缩短。近20年,中国沿海引起灾害的风暴潮次数平均8.5次/年,近年来呈现出发生频率增加的趋势。受风41暴潮影响最为严重的是广东、福建和浙江沿海,而受温带气旋影响最为严重的是山东和河北沿海。未来海平面上升,将使极值水位升高,严重潮灾重现期缩短。如果海平面上升0.3米,严重潮灾(潮位超过警戒水位1米)的重现期将普遍比现状重现期缩短50%-60%,甚至70%。防洪墙、堤防等的抗灾能力显著降低,风暴潮威胁将更大。(3)气候变化对近海生态系统的影响气候变化导致海洋生物种类变化、红树林北迁、珊瑚白化等影响。近20年来,气候变暖和海温上升等原因造成中国近海的海洋生物物种北移,长江口和东海区的浮游动物暖水种类丰度增加,暖温性种类下降。台湾海峡渔获物组成中,暖水性鱼种的比例增加,而暖温性鱼种比例下降了10%-20%。气候变暖造成红树林自然分布和人工栽培范围向较高纬度扩展,使原来不适宜红树林生长的地区变为适宜生长区,20世纪80年代人工栽培范围北迁到浙江南部沿岸,现已引种到长江口以南海域。中国南部和东南沿海均发现了不同程度的珊瑚白化和死亡现象,南海北部湾涠洲岛珊瑚礁白化严重。未来温度升高2℃,各种红树植物分布区将可能会向北扩展,平均北扩约2.5个纬度,群落物种也会增加。但气温超过35℃,红树林根的结构、苗的发育、光合作用将受到较大的负面影响。水温上升会对中国海洋鱼类的洄游路线、距离和地点产生重要影响,暖水性和冷水性物种分布地带均将发生变化。南沙海域珊瑚礁可能会停止生长,某些造礁生物面临灭绝的危险,从而可能对珊瑚礁海洋生物多样性造成致命的影响。5.气候变化对人体健康的影响(1)气候变化对人体健康的直接影响高温是夏季死亡率增加的主要影响因素。热浪对婴幼儿、老年人以及呼吸系统、心脑血管疾病等慢性病患者健康的影响更为明显,造成发病率和死亡率的升高。由于气候变暖等原因,本世纪20年代中国心血管疾病增加的区域将主要集中在北京周围、山东西部、安徽北部和四川东部、重庆等区域。(2)气候变化对人体健康的间接影响气候变化对虫媒传染病的影响最为明显。气候变化导致中国疟疾高发地区的疟疾传播季节延长,降雨量增加将增强疟疾发病强度,近10年发病人数已较2042世纪70-80年代的均值明显增长。气候变化对血吸虫病传播的影响主要表现为疾病传播程度加剧和传播范围扩大,上世纪90年代以来钉螺分布区域出现了明显北移,分布面积增加。洪水将增加血吸虫的传播程度,长江中下游地区洪水年份钉螺孳生面积是水位正常年份的2.6-2.7倍,急性血吸虫感染人数则为平时的2.8倍。气候变暖对中国登革热的分布也有显著的影响,高发区海南省在过去25年间,登革热传播北界北移距离约为38公里。未来中国血吸虫病分布范围的北界线将北移。在中国东部尤其是江苏省和安徽省境内北移明显,长江流域、洞庭湖及鄱阳湖周围的血吸虫病传播指数明显上升,以洞庭湖周围与湖北省长江沿线区域上升更为显著。(二)气候变化对不同区域的影响由于中国地域辽阔,气候多样,不同区域的地理环境、气候特征、经济发展水平等差异显著,气候变化对各区域影响的重点也有所不同。气候变化对我国七大区域的影响程度不同,重点领域不同,越是生态环境脆弱的地区影响越是显著。气候变化对不同区域影响概括如下:华北地区:近50年气候暖干化趋势明显,加剧了华北地区水资源紧张态势,引起浅层地下水位不断下降。气候变暖使得热量增加从而影响该地区的农业产量及布局,冻害发生的频率和强度减弱。未来气候变化对华北地区农业的影响是多方面的,对大田作物而言,由于温度升高,加速了土壤水分得蒸发,加剧华北区域旱情的发展;品种将发生很大的改变,冬性小麦将被半冬性小麦品种替代;高耗水的作物种植面缩小,节水、高效的种植模式和技术将迅速得到普及;农业灌溉方式将会发生重大化,传统的大水漫灌将由于水资源的缺乏和成本增加而逐渐被淘汰,取而代之的是喷、滴灌等节水灌溉方式。东北地区:近几十年来,由于气候变暖,东北地区的湿地正面临着巨大的威胁。如从1955-1999年,三江平原大部分地区的降水平均以每年20-25mm的速度减少,致使许多湿地干涸,湿地生态系统严重退化。20世纪70年代冻土呈明显的退化趋势,如大兴安岭的阿尔木一带,以往多年冻土最大季节融化深度只有50-70厘米,而到90年代季节融化深度增加到了近1米左右,20厘米以上土层地温升高了430.8℃。气候变暖是造成大兴安岭地区多年冻土自南向北区域性退化的最主要原因。另外,位于小兴安岭低洼谷地的岛状冻土也已开始融化或消失。在CO2加倍条件下,东北阔叶红松林的气候适宜区面积大幅度缩小,最适宜分布区大幅度北移,适宜区减少幅度在20%-35%之间。东北落叶阔叶树将取代目前小兴安岭、长白山的红松和大兴安岭的兴安落叶松成为东北森林主要树种,而针叶林将在地带性森林中占很小的比重,阔叶树中蒙古栎将可能成为最主要的树种。东北地区热量资源的增加是粮食产量大幅增加的主要因素。吉林省的玉米品种熟期较以前延长7-10天。气候变暖使东北地区热量资源增加,预计到2030年,冬小麦的安全种植北线将移至通辽一双辽一四平一抚顺一宽一线。到2050年移至鲁北—通榆—长岭—集安一安图一延吉一线,东北地区的冬小麦适种面积将逐步扩大到辽南乃至东北地区的南部,包括辽宁的大部、吉林东南部,使中国冬小麦的安全种植北界可能由日前的长城一线北进大约3个纬度。利用GISS模式输出的C02加倍条件下,东北的辽宁省除东部部分山区外,其余地方均可以实现一年两熟,辽南一些地区甚至可以实现冬小麦和早熟玉米或水稻的复种。西北地区:气候变暖使冰川出现退缩现象。20世纪60年代以来,西北地区冰川面积减少了1400平方公里,其平均变化率约为4.9%,估计雪线上升30-60米。在过去40年,天山冰川区约有22%的冰川体积渐渐失。乌鲁木齐河源l号冰川一直处于后退状态,从1962年开始的30年内,冰川退缩了140米。气温升高将使西北地区各种水体的蒸发量加大,农业灌溉用水、生态用水及生活用水的用水量及比例增大,各地水资源总量基本呈减少趋势。自20世纪50年代以来,湖泊均呈萎缩状态,有的甚至干涸(表2.2)。未来的气候变化可提高复种指数,但蒸发增大,如果降水量不明显增加,则干旱化趋势可能加强,灌溉水资源日益短缺,可能出现农业生产的不稳定性、产量波动增大的趋势。气温升高可提高草地生产力,延长放牧时期,但水分严重不足的地区,气温升高、蒸发增加将导致产草量下降。草甸草场载畜量随着气温升高而增加,典型草原和荒漠草原载畜量随降水量增加而增加。气候变暖将会使农牧交错区南扩,草原面积增加,但由于农交错区是潜在的沙漠化地区,在气候变化作用下,新的交错区如不加保护,也有可能变成沙漠化地区。44表2.220世纪50年代至90年代中国西北主要湖泊面积变化(单位:平方公里)湖名50年代统计60年代地形图量算70年代卫片量算80年代统计90年代统计艾比湖1070823522500580-780博斯腾湖996980930864990-1000布伦托海835790770765765玛纳斯湖5505900赛木里湖454454457457457巴里坤胡140114889090艾丁湖1242300青海湖456843044280未来50年雪线将因气候变暖而上升,冰川融水量因冰川面积减少而减少,对灌溉农业不利。这意味着气候变暖可能加速西北地区环境恶化进程,农牧交错区可能成为沙漠化最严重的地区。估计到2050年西北地区冰川面积将减少27.2%。随着气候变暖,高山季节性积雪持续时间将缩短,春季大范围积雪提前消融,积雪量将较大幅度减少。气候变暖将加剧水资源的不稳定性与供需矛盾。预计2030年宁夏、甘肃、青海、新疆等省的人均径流量将减少,减少幅度为20%-40%。如果不加大水利设施建设,气候变化对西北地区水资源系统的负面影响将加大。华东地区:近50多年华东地区夏季降水量增加十分明显,自20世纪90年代以来,汛期长江下游干流高潮位连续偏高,持续时间亦明显偏长,加剧了洪涝灾害,对华东地区社会经济造成严重影响。由于气候变暖,华东地区秋季光温条件改善,长江三角洲不少地区的晚稻由籼稻改成粳稻,改进了晚稻种植品种,充分利用了气候变化对农业生产有利一面。气候变暖常伴随热浪发生频率及强度的增加,导致华东地区心血管、脑血管及呼吸系统等疾病的发病率和病死率增加,夏季持续高温使用电量不断增长,严重影响区域能源安全。在未来台风和梅雨期降水量增加的影响下,华东地区更容易出现洪涝灾害,发生百年一遇甚至千年一遇洪水的可能性增大,洪涝、台风及其引发的风暴潮灾害的影响将加剧。海平面上升会使华东沿海地区脆弱性进一步增大,加剧海岸侵蚀,沿海沿江被围垦的农田将逐步淹没,江湖水位上升和蓄洪排涝能力将减弱。45此外,全球增暖会使长江三角洲地区极端高温事件发生概率增加,这些对华东沿海地区生态系统及经济社会的影响不容低估。气候变暖将使长江下游棉花种植最适宜和适宜区的面积进一步缩小;茶区和柑橘的北界将向北进一步扩展,双季稻北界有可能北移,有利于提高水稻复种指数。华中地区:气候变化引华中地区洪涝灾害加剧,湿地面积不断减小,气候变化还使得该地区适宜于钉螺和血吸虫生长的时期在过去几十年中有不同程度的延长,血吸虫病爆发几率增大。在C02倍增情景下,华中地区双季早稻比目前气候条件下减产10%-15%,双季晚稻减产为10%-30%。长江中下游的水稻产量与目前气候条件下相比平均减产幅度早稻为3.7%,中稻为10.5%,晚稻为10.4%。气候变暖将使低温天气出现的频率减少,高温天气出现的频率增加。早稻、晚稻和一季稻低温天气出现的频率分别减少4.9%,9.9%和15.8%,这将缓解或消除低温天气对水稻的危害。而高温天气出现的频率将增加,对水稻生产构成较大威胁。若品种和播种、移栽期不变,一季稻和晚稻的减产幅度大于早稻。由于气温升高,一年中害虫繁殖代数也因此而增加,某些害虫的虫口将呈指数增加,造成农田多次受害的几率增高。气候变暖后,黏虫发生世代均将在原来的基础上增殖1-2代。华南地区:气候变化使得登陆华南热带气旋个数减少,强度增大,登陆时间偏早,移动路径复杂。南部沿海海平面升幅较大,而北部沿海升幅较小;沿海各省(自治区、直辖市)中,海南、广东沿海海平面上升幅度最大。根据2010年中国海平面公报,南海沿海海平面年平均上升速率为2.5毫米,长江三角洲和珠江三角洲沿海海平面年平均上升速率分别为3.1毫米和1.7毫米。气候变化特别是长期的人为破坏还引起华南地区红树林和珊瑚礁生态系统严重退化,2000年以来的调查资料表明,海南、广西、台湾、香港等海域均发现了不同程度的珊瑚白化和死亡现象。气候变化伴随大规模城市化叠加作用,使得珠三角城市群灾害加剧,用水安全风险加大。在全球气温上升1.5-4.0℃时,红树林生产力有所提高,红树林分布向北扩展,气温升高2℃后,红树林分布区可从现在的福建省福鼎市向北扩展2.5个纬度到达浙江省嵊县附近,引种分布北界可能到达杭州湾。珊瑚难以在30℃以上的海46水中生存,如果海温升高2-3℃,就会对珊瑚产生严重的后果。西南地区:气候变化引起西南地区干旱、洪涝灾害频次增多,程度加重,山地灾害的发生呈现出点多、面广、规模大、成灾快、暴发频率高、延续时间长等特点,该地区山地灾害占全国同类灾害的30%-40%以上。气候变化还造成西南地区生物多样性减少,生态系统退化,岩溶石漠化呈现加剧的趋势。在未来气温升高、降雨增多的湿暖气候背景下,以滑坡泥石流为主山地灾害活动的强度和规模加大、发生频率增高、活动范围扩大、损失更为严重的发展趋势。在未来50年内,大雨到暴雨次数和强度可能增大,会直接导致水土流失的增强;在西藏的阿里和那曲地区,大风日数略有增多,从侵蚀环境和侵蚀营力特点考虑,西藏水土流失的潜在危险性可能会加大。年降水量分配不均,容易出现最大最小月径流相差悬殊,使旅游用水紧张,也使一些以水体为主的旅游景点暂时消失。1993年和1994年,黄果树瀑布曾两次断流,均为瀑布上游的水资源严重短缺所致。气候变暖将改变植被和野生物种的组成、结构和生物量,使森林分布格局发生变化,进而影响到自然景观和旅游资源;气候变暖对雪上和冰上旅游项目会造成损失;气候变暖将使冰川、冻土融化速度加快,进而影响到河流的径流量。西南地区的大部分山岳冰川目前已处于退缩状态。五、适应气候变化的技术措施我国是受气候变化影响较为严重的国家之一,各个领域采取了一系列技术措施,实施相关的工程适应气候变化,以达到趋利避害的目的。1.农业在农业领域,可以采取一系列旨在促进农业适应气候变化的技术措施,如调整农业结构和种植制度;加强农田水利设施建设,实施全国灌区续建配套与节水改造,推广高效节水灌溉技术和旱作节水技术,加大节水灌溉机具设备的补贴力度,提高农业供水保证率;推广抗逆新品种,实施优势农产品区域布局规划,加大良种补贴力度;实施沃土工程、测土配方施肥工程,发展保护性耕作;积极发展畜牧水产规模化标准化健康养殖,促进了动物防疫体系建设;扩大退牧还草工程实施范围,加强人工饲草地和灌溉草场建设;逐步建立草原生态补偿机制,在草原牧区进一步落实草畜平衡和禁牧、休牧、划区轮牧等草原保护制度,以恢复47天然草原植被并防治草原退化。2.水资源可采取的水资源适应性措施分为工程措施和非工程措施两大类,工程措施包括防洪减淤工程、防旱减灾工程、水资源开发利用工程、水资源保护工程、水土保持生态建设工程,以及城市防洪工程及雨洪收集和就地消化系统等工程;大兴农田水利建设,加快中小河流治理和小型水库除险加固,抓紧解决工程性缺水问题,提高防汛抗旱应急能力;全面加快水利基础设施建设,实施大江大河治理,加强水资源配置工程建设。非工程措施包括防洪抗旱体系建设、节水型社会建设和水资源统一管理制度建设,健全基层水利服务体系,积极推进水价改革等。3.陆地生态系统陆地生态系统可采取的适应性措施主要包括:加强天然林保护、京津风沙源治理、“三北”防护林、长江、珠江和太行山绿化防护林等重点工程建设;实施退耕还林工程;在气候变化高风险区域建立自然保护区,加强对陆地生态系统的管理和保护力度;加强退化生态系统的恢复与重建,降低气候变化风险;针对敏感区草地生态系统,开展草场封育;加强湿地生态系统的保护与管理,增强防御气候变化风险的能力;建立健全国家陆地生态系统综合监测体系等。4.海岸带与海洋生态系统海岸带与海洋生态系统适应气候变化的措施主要有:加强海岸带和沿海地区适应海平面上升的基础防护能力建设;完善和加高加固海堤,以防御台风和风暴潮,并建立防台风和风暴潮的应急机制;完善相关法律法规和政策,不断强化海洋生态保护与修复工作。5.人体健康人体健康领域适应气候变化的措施包括:建立疫情及突发公共卫生事件的网络直报系统,建立极端天气气候事件与健康监测网络,对发生的极端天气气候事件所导致的健康危害进行实时监测、分析和评估,加强全国现有天气和健康监测能力建设,拓展监测内容;增加对公共卫生系统的投资,建立健全突发公共卫生应急机制、疾病预防控制体系和卫生监督执法体系;大力开展气候变化对人体健康影响的科普宣传与培训。48第三章低碳发展基本概念及其路径绿色低碳作为协调社会经济发展、保障能源安全与应对气候变化的基本途径,正逐渐被许多国家认同,“德班成果”重申社会和经济发展以及消除贫困是发展中国家缔约方的首要和压倒一切的优先事项,低碳发展战略是可持续发展的核心,鼓励发展中国家制定低碳发展战略。一、基本概念(一)低碳及低碳发展低碳(Low-carbon)是指较低(更低)的二氧化碳排放,低碳概念是在积极应对全球气候变化,有效控制温室气体排放,尤其是减少二氧化碳排放的背景下提出的。由于国情、发展阶段以及排放水平的不同,目前国际社会对“低碳”的认识主要有以下三种不同的解释:一是“零碳”,即不排放二氧化碳;二是“减碳”,即二氧化碳排放量的绝对量减少;第三是“降碳”,即二氧化碳排放量的相对量减少,目前主要表现为二氧化碳排放强度的降低,如单位GDP或单位产品的二氧化碳排放。由于人类社会对化石能源的依赖不可能短期内完全摆脱,因此低碳不仅是一种反映状态的指标,更是一个衡量发展水平的指标,实质上是一个“低碳化”的过程,即人类活动遵循一条从降碳到减碳,并逐步实现脱碳的演进过程。低碳发展是指在可持续发展理念指导下,通过技术和制度创新、产业转型和消费模式转变、低碳和无碳能源开发、植树造林和森林管理等多种手段,尽可能降低二氧化碳排放,达到经济社会发展与保护全球气候双赢的经济社会发展模式。走低碳发展道路,是加快转变经济发展方式、有效控制温室气体排放的“双赢之策”和必由之路,对低碳发展模式的探索,就是探索未来发展的可能道路,就是破解能源资源和温室气体排放约束的世纪性难题。(二)低碳发展基本内涵低碳社会是指适应全球气候变化、能够有效降低二氧化碳排放的一种新的社会整体型态,它在全面反思传统工业社会之技术模式、组织制度、社会结构与文化价值的基础上,以可持续性为首要追求,包括了低碳政治、低碳文化、低碳生活等系统变革。在很大程度上,低碳社会建设是推进低碳发展的重要基础。低碳经济是一种以能源的清洁与高效利用为基础、以低排放为基本经济特征、顺应可持续发展理念和控制温室气体排放要求的经济发展形态。低碳经济是一种正在兴49起的经济形态和发展模式,涉及生产方式和生活模式的全球性革命,也是人类社会从高碳能源转向低碳能源转变的必由之路。也有学者把低碳经济定义为:一个新的经济、技术和社会体系,与传统经济体系相比在生产和消费中能够节省能源,减少温室气体排放,同时还能保持经济和社会的持续发展。低碳技术是指以能源及资源的清洁高效利用为基础,以减少或消除二氧化碳排放为基本特征的技术,广义上也包括以减少或消除其他温室气体排放为特征的技术。一是零碳技术,是指获取和利用非化石能源,实现二氧化碳近“零排放”的技术,是作为源头控制的低碳技术,主要包括可再生能源和先进民用核能技术;二是减碳技术,指在化石能源利用或在工业生产过程中,降低二氧化碳排放量的技术,是作为过程控制的低碳技术,主要包括节能和提高能效技术、燃料和原料替代技术等;三是储碳技术,指在二氧化碳产生以后,捕获、利用和封存二氧化碳的技术,是作为末端控制的低碳技术,主要包括二氧化碳捕集、利用与封存技术以及生物与工程固碳技术。低碳能源是指单位热值的能源利用中二氧化碳排放较低的能源品种。通过发展非化石能源,包括风能、太阳能、核能、地热能和生物质能等替代煤、石油等化石能源以减少二氧化碳排放。各种化石能源产生每公斤标准煤热值当量所排放的二氧化碳不同,如煤炭约为2.64公斤,石油约为2.08公斤,天然气约为1.63公斤。相比煤炭和石油,天然气是低碳能源。各种可再生能源和核能也通常称作无碳能源。低碳产业是以低能耗、低排放为基础的产业。在传统社会主义经济学理论中,产业主要指经济社会的物质生产部门,产业是具有某种同类属性的企业经济活动的集合。一般而言,每个部门都专门生产和制造某种独立的产品,某种意义上每个部门也就成为一个相对独立的产业部门,如农业、工业、服务业等。相对于工业而言,农业、服务业的单位增加值二氧化碳排放相对较低,是低碳产业;相对于钢铁、建材、化工等而言,高新技术产业、战略性新兴产业的单位增加值二氧化碳排放相对较低,是低碳行业。低碳建筑是指在建制物设计、建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的主要环节,通过利用外墙、门窗、屋顶等节能技术,以及太阳能热水器、光电屋面板、光电外墙板、光电遮阳板、光电窗间墙、光电天窗以及光电玻璃幕墙等50新能源的开发利用,最大限度地减少建筑物建造以及采暖、制冷和照明等过程的化石能源的使用,降低二氧化碳排放量。目前低碳建筑已逐渐成为国际建筑界的主流趋势,也是是当前绿色建筑理念的前沿体现。低碳交通是一种以低能耗、低排放为根本特征的交通运输发展模式,其核心在于提高交通运输的用能效率、改善交通运输的用能结构、减缓交通运输的碳排放,目的在于使交通运输系统逐渐摆脱对化石能源的过度依赖,实现低碳转型发展,支撑低碳经济的成长。低碳交通运输是既能满足经济社会发展正常需要,又能降低单位运输量碳强度的新型产业形态。低碳城市是以城市空间为载体推进低碳发展,实施绿色交通和建筑,转变居民消费观念,创新低碳技术,从而达到最大限度地减少温室气体的排放。还有学者认为,低碳城市是以低碳经济为发展模式及方向、市民以低碳生活为理念和行为特征、政府以低碳社会为建设标本和蓝图的城市。低碳城市发展旨在通过经济发展模式、消费理念和生活方式的转变,在保证生活质量不断提高的前提下,实现有助于减少碳排放的城市建设模式和社会发展方式。也有机构将低碳城市定义为在经济高速发展的前提下,保持能源消耗和二氧化碳排放处于较低的水平。低碳产业园区是由政府集中统一规划,统筹兼顾碳排放与可持续发展,合理规划、设计和管理区域内的景观和生态系统,积极采用清洁生产技术,大力提高原材料和能源消耗使用效率,以形成低碳产业集群为最终发展目标。低碳产业园一般应具备以下几个方面特点:在产业发展方面,应促进不同产业之间物质和能源的低碳循环;在产业园区内部生产环节中注重清洁生产,构建低低碳能源供应体系;低碳产业园区规划建设中,土地得到集约利用,产业功能结构合理,生态环境良好,建立产业园区内的园林绿化固碳体系;健全工业园区低碳运行政策、低碳规划建设和管理体系。低碳社区是指在社区内将所有认为活动所排放的二氧化碳降到最低,一般应具备以下两个方面基本特点:社区规划、设计、建设以绿色低碳为理念,社区内部建筑和交通以低碳为特征。社区居民的生产方式、生活方式和价值观念发生较大变化,具有较强的减少二氧化碳排放的社会责任,并以低碳行动来改变自身的行为模式,且社区居民的人均二氧化碳排放水平较低。51(三)低碳发展与绿色及循环发展绿色发展是指人们在社会经济活动中,通过正确处理人与自然的关系,文明地、高效地实现对自然资源的永续利用,使生态环境持续改善和生活质量持续提高的一种生产方式或社会经济发展形态。绿色经济强调经济发展的生态文明化,追求的不是简单重视自然资源的价值,而是从动态上强调对生态环境和自然资源的永续利用。绿色经济强调效率最大化,绿色经济在绿色、健康、更有效的基础上,使自然资源和生存环境得到永续利用和保护的效率最大化和利润的最大化。循环发展是指在生产、流通和消费等过程中进行的减量化、再利用、资源化等社会经济活动的总称。减量化是指减少资源消耗和废物产生;再利用是指将废物直接作为产品或者经修复、翻新、再制造后继续作为产品或部件使用;资源化是指将废物直接作为原料进行利用或者对废物进行再生利用。低碳发展是应对气候变化的根本,是循环经济的体现,是绿色产业的前提,是生态文明的基础,也是可持续发展的必然。二、主要模式(一)英国低碳经济模式英国政府首先提出低碳经济概念,希望通过调整能源政策、发展低碳技术,到2050年从根本上把英国变成一个低碳经济国家,力图引领世界潮流。2003年2月24日,英国首相布莱尔发表了题为《我们未来的能源一创建低碳经济》(OurEnergyFuture:CreatingaLowCarbonEconomy)的白皮书,提出英国将走上低碳经济的发展道路。英国政府提出低碳经济是指把减少碳排放作为长期坚持的基本原则,并为之配套系统的宏观和微观经济政策、能源产业政策、市场管理政策、社会保障政策的一种发展道路。到2050年从根本上把英国变成一个低碳经济的国家,具体目标包括:不能让气候变化对环境产生重大的破坏性影响;可靠的能源供应是实现总体经济增长和可持续发展的基础;自由的、竞争性的市场仍将是能源政策的基石;确保每个家庭以合理的价格获得充分的供暖。由上可见,英国的低碳经济是通过政府引导、市场激励的方式,鼓励市场运用最新的低碳技术,为工业和投资者提供一个明确而稳定的政策框架,促进整个经济结构的转变。2008年11月26日开始实施的英国《气候变化法案》,一方面用法律的方式承认气候变化问题,另一方面旨在推动英国向低碳社会转型。《气候变化法案》52的核心在于确定了有法律约束力的减排目标,法案的第一部分设定了具有法律约束力的全国性目标:英国以1990年为基准年,到2050年温室气体排放至少减少80%。法案设定了三种与低碳经济相关的制度:一是碳预算制度。为了保证减排目标的实现,《气候变化法案》规定了碳预算方案(CarbonBudgets)。政府必须向国会报告政策和建议,以满足预算。按照《气候变化法案》的规定,碳预算方案的进程应该体现在“净碳排放账户”上。“净碳排放账户”一方面体现碳减排水平,另一方面应该体现碳汇水平,是碳排放和削减水平的综合值;二是报告制度。为了确定政府制定碳减排目标和实施碳预算方案,《气候变化法案》规定了碳减排目标的设定情况和碳预算方案的实施情况的报告制度,以加强对温室气体减排进展情况进行监督;三是排放交易制度。法案第三部分授权国务大臣及其所辖行政部门可以通过次级立法设立温室气体排放相关的交易体系。但在设立交易体系之前,必须听取气候变化委员会的建议且商议这些规定可能会造成的影响。《气候变化法案》所设想的排污权交易机制所覆盖的范围非常大,既包括那些直接造成碳排放的行为,也包括间接造成碳排放的行为。英国也是世界上是率先引领低碳交通体系建设的国家,发布了一系列专项战略引导交通的碳减排。一是宏观战略引导。2002年7月发布的《未来机动车发展战略》,2007年5月发布的低碳交通创新战略,为鼓励低碳交通技术的创新和研发制定一个全面框架,分别对道路、航空、铁路以及海运部门的低碳技术进行了梳理,并制定了政府鼓励这些技术推广的具体方案。2009年发布了《低碳交通:更加绿色的未来》,为未来10年低碳交通发展制定了总体战略规划;二是能效及碳排放标准。英国推行运输装备能效及碳排放标准,包括车辆碳排放标准、船舶能源效率设计指数等;英国在《未来机动车发展战略》战略发布之后,根据战略要求设定了两个明确目标:到2012年,10%的新车二氧化碳排放量等于或低于100g/km二氧化碳(2002年英国平均新车二氧化碳排放量为178g/km);到2012年,每年新运行的公交车中至少有600辆要满足比2002年平均排放量低30%的排放标准。(二)日本低碳社会模式日本政府倡导建立低碳社会模式,希望依靠社会整体的创新来推动温室气体的减排,实现富裕的可持续发展社会,力图提升国家软实力。2007年5月,日53本前首相安倍晋三提出,将低碳社会作为日本未来的发展方向,提出到2050年全球温室气体排放量在当前水平上减半的目标,以及实现技术创新和建立低碳社会的长期战略计划。一是推出了《清凉地球能源创新技术计划》,确立了21项低碳技术。能源创新技术计划主要从以下几个方面确定了有助于减少温室气体排放的重点技术:2050年前能够大幅减少二氧化碳排放的技术;有望能大幅提高性能、降低成本、扩大普及范围的创新技术;世界上处于领先地位的技术。并在此基础上确定了能够大幅降低二氧化碳的21项技术。据测算,利用以上创新技术,可以实现二氧化碳总量减半目标中的60%减排量。二是提出了面向2050年日本低碳社会情景的12大行动。面向2050年的日本低碳社会情景是由日本环境省发起的一项研究计划,旨在为2050年实现低碳社会目标提出具体的对策,包括制度上的变革、技术的发展以及生活方式的转变等方面。为了实现在2050年将温室气体排放量在1990年的水平上减少70%的目标,2008年5月,研究小组发布了《面向低碳社会的12大行动》报告,报告指出:日本政府必须开展强有力的计划来达到这一低碳社会目标,并需要采取综合性的措施与长远的计划,改革工业结构、加大基础设施假设、鼓励节能技术与低碳能源技术研发上的私人投资等。日本也致力于建立低碳的交通发展模式。一是技术减碳,日本出台了节能减排技术创新政策,主要涉及插电式混合动力汽车(PHEV)和纯电动汽车(BEV)、燃料电池汽车、生物质能源、智能交通系统(ITS)等方面的技术创新。日本通过对汽车运输企业等展开生态驾驶管理系统的普及,推动生态驾驶,提高了燃油使用效率约15%。日本除大力发展下一代汽车外,还在铁路领域推进混合动力机车等节能车辆及高效电力设备的技术研发,推进超级节能船舶的研发,进行船舶能耗指标的标准化研究等。二是政策减碳,日本于2008年6月制定了关于低碳社会行动计划,把转变生活方式作为减排的关键途径;制定了全球温暖化对策(减少二氧化碳排放的对策),包括自动车交通对策、构建环境友好型交通体系等。三是战略低碳,日本颁布了“下一代汽车发展战略”,提出把日本建成“下一代汽车研发生产基地”的目标及“系统战略”新思路,规划了车用电池、生产资源、基础设施、国际标准化等发展目标及行动路线图。日本计划2010年实现轨距可变列车的实用化评估,2012年前确立电池式节能路面电车实用化技术,2012年确54立高效率船舶无空转技术,2016年前实现超导线性技术实用化。日本将低碳交通革命置于发展经济的重要位置,希望低碳交通革命可成为目前日本经济发展的新增长点,并在未来发展中处于战略制高点。(三)美国低碳技术模式美国奥巴马政府提出应对气候变化的低碳发展路径,希望通过绿色新政,发展新能源等技术,力图打造低碳技术的竞争优势。奥巴马政府在2008年12月公布了经济复苏计划,2009年2月签署并发表了“美国中期财政预测”和“2010年会计年度预算基本方针”,描绘了美国气候战略的政策框架,给绿色复苏计划添加了具体内涵。主要包括:一是绿色建筑。发展绿色建筑引领着世界城市建设和开发的方向,是可持续发展亟需破解的一道难题。首先,大规模改造联邦政府办公楼,包括对白宫进行节能改造;其次,将推动全国各地的学校设施升级,通过节能技术建设成“21世纪”学校;再次,要对全国公共建筑进行节能改造,更换原有的采暖系统,代之以节能和环保型新设备;二是绿色电力。美国将投资像风能和太阳能这样的清洁能源,到2012年,美国10%的电力将来源于可再生能源;到2025年,这个比例则将提高到25%,四年内将以再生能源供应美国电力的四分之一。此外,美国还将开拓使用核能的更为安全的途径,并将尽量消弱对乙醇的生产规模,转而大力投资下一代的高级生物燃料,如可以用柳枝稷和木屑等制造纤维素乙醇,到2013年首次生产20亿加仑的高级生物燃料。三是绿色汽车。为了减少美国对石油的依赖,奥巴马提出了汽车行业节能型产品的再造与替代开发计划,即用10年约1500亿美元资金来发展无污染的混合性机动车,目标是到2015年美国的混合动力汽车销量达到100万辆,期间美国汽车的油耗效率每年提升4%。美国也致力于加强二氧化碳捕获和封存技术研发,试图占领该领域的术和产业化竞争的制高点。美国近年来重点投资研发的能源技术主要包括:氢能经济的研究计划,力图通过开发氢能经济体系降低对国外石油的依赖;FutureGen计划,可提高煤炭的利用效率;第四代核裂变反应堆,为进一步发展核能做技术准备;重返国际热核聚变堆的合作研究,重视核聚变能的开发。此外,美国还关注天然气水合物的研究,力图早日使天然气水合物成为可用的能源资源。美国早在2000年就开始由能源部主持正式开展二氧化碳封存研发项目,其中将地质封存和海洋55封存列为主要研究领域,同时研究陆地生态系统(森林、土壤、植被等)对二氧化碳的隔离作用。目前碳捕获和封存技术已经成为美国气候变化技术项目战略计划框架下的优先领域。近期的研发重点包括:最优化碳隔离和管理技术,提高石油开采的碳捕获技术及地质储存技术。长期的研发选择则包括:未来其他类型的地质储藏和陆面隔离技术的发展,海洋在碳储藏中的地位及应用海洋进行碳隔离技术等。到2005年,美国已开展了25个二氧化碳地下构造注入、储存与监测的外场实验,并进入验证阶段。三、重点路径世界主要国家根据各自国情和实际,主要通过调整产业结构、节能和提高能效、优化能源结构、增加碳汇等途径,努力控制二氧化碳排放,促进低碳发展。(一)调整产业结构发达国家通过加速产业结构升级,带动经济向低碳转型,单位国内生产总值二氧化碳排放也呈现下降趋势。高能耗的原材料产业和制造业在国民经济中的比重明显下降,低排放的金融、服务、信息等产业迅速发展。同时,第二产业内部结构也发生明显变化,通过提高环保标准等措施,低端制造业和冶金、化工等高耗能产业发展停滞甚至萎缩,部分转移到发展中国家。例如:1990至2007年,英国第二产业占国内生产总值的比重从35%下降到23%,第三产业从63%上升到76%。工业制造业中,粗钢的产量锐减2/3。产业结构的变化是发达国家能够实现温室气体减排的一个重要方面,从1990年到2010年,发达国家单位国内生产总值二氧化碳排放也下降了26.7%。处在城市化和工业化过程中的发展中国家,尽管国民经济中高耗能制造业比重上升的阶段性特征一时难以改变,但仍把调整产业结构作为控制温室气体排放重要途径。(二)强化节能和提高能效发达国家在能效水平相对较高的基础上,进一步强化节能和提高能效的政策措施,抑制能源需求增长,降低二氧化碳。欧盟提出到2020年能效提高20%,发布《能源政策绿皮书》和《提高能源效率行动计划》,明确了涵盖建筑、交通、制造业等十大重点领域提高能效的75项具体措施。通过上述节能措施,欧盟可减少能源消费4亿吨标油,减少二氧化碳排放约8亿吨。在发达国家能源消费中,工业能耗大多不足30%,而建筑和交通能耗比重各占30%至40%,所以建筑和56交通成为节能和提高能效的重点领域,而且效果显著。根据国际能源机构统计,1990至2006年发达国家人均建筑采暖能耗下降19%,单台冰箱、洗衣机等大型家用电器能耗下降24%,新车每百公里油耗平均下降15%。2009年,欧盟各成员国全面实施新的建筑能耗标准,大力推广无主动供暖的超低能耗新型建筑,预计可使欧盟终端能源消费总量减少11%。日本自本世纪初实施“领跑者计划”,鼓励电器和汽车等用能设备节能和提高能效。2005年,日本照明能效比1997年水平提高36%,乘用车燃油经济性提高23%。2009年,美国制定新的汽车燃油经济性标准,要求2011年所有在美国制造和销售的轿车和轻型卡车每百公里油耗比当前水平下降8%。(三)优化能源结构主要是通过利用低碳和无碳能源替代高碳能源,实现二氧化碳减排。一是利用天然气替代煤炭。国际能源机构的数据表明,1990至2010年发达国家总体能源结构中,石油比重相对稳定,核能和可再生能源小幅上升,天然气在一次能源消费中的比重由20%上升到24.4%,而煤炭比重由24%下降到20%,单位一次能源供应的二氧化碳排放降低了6.6%。英国利用天然气替代煤炭,成效非常显著。天然气在一次能源中的比重由1990年的22%提高到2008年的40%,煤炭比重由31%下降到17%,仅此一项,英国2008年二氧化碳排放相对于1990年减少7%。二是积极发展核电。上世纪70年代,为了应对石油危机,减少石油需求,保障能源安全,发达国家大力发展核电。经历了上世纪80、90年代的停顿之后,发展核电重新提上日程,成为减少温室气体排放的重要手段。据国际能源署分析,要实现全球减排长期目标,核能装机容量需要由2007年的3.7亿千瓦增加到2020年的5亿千瓦和2030年的7亿千瓦。法国核电在一次能源消费中的比重从1990年的33%提高到2008年的39%。目前法国核电年发电超过4000亿千瓦时,占总发电量80%左右,使法国人均碳排放在发达国家中处于较低水平。美国在过去30年没有新建核电站,但2002年能源部重新启动核电计划,延期退役现有核电站,同时简化新建核电站审批程序,2005年通过的能源政策法案规定对核电实施税收优惠。美国核能管理委员会统计数据表明,目前全美有21家公司申请核电站建设许可证,总数达到34座。三是大力发展可再生能源。水能、风能、太阳能是无碳能源,生物质能具有碳中性特点。1997年京都议定书通过后,发达国57家在优化传统能源结构的同时,凭借经济技术优势,加大开发可再生能源力度。欧盟提出2020年可再生能源占终端能源消费的比重提高到20%,汽车燃油的10%必须采用生物燃料。欧盟鼓励可再生能源开发利用的具体措施已经取得显著成效。1997至2008年,欧盟风电装机容量增长13倍,发电总装机容量中,风电比重从不足1%增加到8%。在2008年新增发电装机容量中,风电占36%,太阳能占18%,已经超过了当年新增天然气、石油、煤炭发电装机容量的总和。德国、西班牙、丹麦在风电领域处于领先地位。2008年丹麦风电已占其发电总量的20%。巴西凭借自然资源优势,大力推动生物质能开发利用,已在生物燃料利用方面确立了优势。目前用于生产乙醇的原材料甘蔗种植面积达到800万公顷,生物燃料和生物质发电在一次能源消费中的比重高达16%。巴西政府计划到2013年将燃料乙醇年产量由目前的170亿升增加到350亿升,其中大约100亿升将用于出口。(四)保持和增加森林碳汇通过植树造林和加强森林管理,保持和增加碳汇,吸收二氧化碳,是减少二氧化碳的重要手段。例如,美国虽然是林产品大国,但十分重视森林的社会效益和生态效益。联邦政府采用“费用分担补助计划”,鼓励各州和私人营造非用材林。《美国清洁能源与安全法案》允许使用10亿吨国内碳排放抵消额度,主要来源就是通过国内森林管理增加碳汇。日本拥有非常完备的林业法律法规体系,森林覆盖率高达67%。印度鼓励植树造林,森林覆盖率从1990年的19.5%提高到2006年的23%,计划通过农用林和天然林保护,逐步将森林覆盖率增加到30%。(五)重视碳捕集与封存技术的研发尽管该技术目前仍处于研发阶段,如果取得技术突破,使成本和能源消耗大幅降低,未来大规模商业化应用的减排潜力巨大。根据国际能源署分析,要实现全球减排长期目标,2030年所需减排量的10%将依靠碳捕集和封存技术来实现。为了争夺未来关键低碳技术主导权,欧美等发达国家积极开展碳捕集和封存技术研发,特别是燃煤发电比重较高的美国,在该技术的机理、潜力、经济性评估等方面开展了大量研究。而且美国还尝试通过立法,规定2020年之后新建燃煤发电站必须应用碳捕集和封存技术。此外,挪威、加拿大等一些国家积极尝试碳捕集、利用、封存的新途径,增强该技术应用的经济性。58第四章中国控制温室气体排放的政策措施一、中国对外承诺的控制温室气体排放行动目标中国政府高度重视气候变化问题,已把应对气候变化作为国家重大战略纳入国民经济和社会发展规划,把控制温室气体排放作为调整经济结构、转变发展方式的重要抓手,形成了较为完备的应对气候变化体制机制和政策目标体系。2009年11月,中国政府公布了到2020年控制温室气体排放的行动目标、相应的政策措施和行动,特别是明确宣布了到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40-45%,非化石能源占一次能源的比重为15%,森林蓄积量增加13亿立方米,新增森林面积4000万公顷的目标。国民经济“十二五”规划纲要又进一步提出到2015年单位GDP二氧化碳排放比2010年降低17%、非化石能源在一次能源消费中的比重提高到11.4%的阶段性目标。中国政府宣布控制温室气体排放行动目标,不仅是向国际社会作出的庄严承诺,更是自身贯彻落实科学发展观、走可持续发展道路的根本要求。为此,将采取积极措施,确保实现上述目标。二、落实控制温室气体排放行动目标的主要举措(一)加强宏观政策的制定和落实中国政府把应对气候变化作为国家重大战略,将控制温室气体排放行动目标纳入“十二五”国民经济和社会发展规划纲要。中央政府各个部门,以及各地方都正在制定应对气候变化专项规划。2011年12月国务院下发了《“十二五”控制温室气体排放工作方案》,一方面将“十二五”规划确定的温室气体排放控制目标分解到地方,另一方面也全面布置了落实“十二五”温室气体排放控制目标的相关政策措施。(二)加快调整产业结构中国正处于工业化、城镇化快速发展阶段,产业结构呈现二产比重较高,三产发展相对滞后的特点,调整经济结构与产业结构仍是中国控制温室气体排放的重要手段。一方面大力推进第三产业发展,鼓励新兴产业发展,另一方面注重第二产业内部的调整,推动产业优化。“十二五”期间,我们将坚持走中国特色新型工业化道路,大力发展结构优化、技术先进、清洁安全、附加值高、吸纳就业能59力强的现代产业体系。一是改造提升制造业;二是培育发展战略性新兴产业;三是加快发展服务业。到“十二五”末,力争实现结构调整取得重大进展,工业结构继续优化,战略性新兴产业发展取得突破,《“十二五”控制温室气体排放工作方案》要求服务业增加值和战略性新兴产业增加值占国内生产总值比例提高到47%和8%左右。(三)节约能源与提高能源效率中国主要通过完善法规标准、加大问责力度、淘汰落后产能、实施重点工程、推动技术进步、强化政策激励、加强监督管理以及开展全民行动等政策与措施,推动节能工作取得重大进展。“十二五”期间,中国将坚持抑制高耗能、高排放行业过快增长,合理控制能源消费总量,《“十二五”控制温室气体排放工作方案》要求到2015年,形成3亿吨标准煤的节能能力,单位国内生产总值能耗比2010年下降16%。实现这一目标的主要手段包括:加强节能目标责任考核,强化考核结果运用;健全节能法律法规,严格节能评估审查以及建筑节能标准和设计规范,提高准入门槛;推广节能市场化机制,加大能效标识和节能产品认证实施力度,建立“领跑者”标准制度,加强节能发电调度和电力需求侧管理,加快推行合同能源管理;推行政府绿色采购,完善强制采购和优先采购制度;加快节能技术开发和推广应用;加强节能基础工作和能力建设,加快节能标准体系建设,加快制(修)订重点行业单位产品能耗限额和产品能效等强制性国家标准;深入开展节能减排全民行动等。(四)发展新能源与可再生能源中国大力发展新能源和可再生能源,积极调整能源结构,通过制定《可再生能源法》,发布《可再生能源中长期发展规划》和《可再生能源发展“十一五”规划》、《可再生能源发展“十二五”规划》等,对可再生能源的发展进行科学规划,并推出一系列旨在促进可再生能源发展的财税政策。“十二五”时期,中国将进一步发展绿色低碳能源,推进新能源产业发展,调整优化能源结构,实现非化石能源占一次能源消费比例达到11.4%的目标。一是在做好生态保护和移民安置的前提下积极发展水电;二是加强并网配套工程建设,有效发展风电;三是积极发展太阳能、生物质能、地热能、海洋能等其他新能源;四是在确保安全的基础上高效发展核电;五是大力发展新能源产业,重点发展新一代核能、太阳能热利用和60光伏光热发电、风电技术装备、智能电网、生物质能以及插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车。(五)控制工业生产过程、农业等领域的温室气体排放通过强化冶金、建材、化工等产业政策,发展循环经济,提高资源利用率,加强对甲烷和氧化亚氮回收利用和排放治理等措施,有效控制工业生产过程、农业活动、废弃物处理等领域的温室气体排放。“十二五”期间,中国将加快各种温室气体控制技术的研发应用,有效控制工业生产过程和农业等领域温室气体排放。一是严格控制高耗能、高污染、资源性产品出口,严格控制冶金和建材产能过剩行业总量扩张,在农业、工业等重点领域推进清洁生产示范和循环经济试点,从源头和全过程控制废弃物产生和排放。二是加快转变农业发展方式,推进农业结构战略性调整,优化农业产业布局,加快发展设施农业,提升畜牧业发展水平,推进现代农业示范区建设,加快农业生物育种创新和推广应用,加强高效栽培等领域的科技集成创新和推广应用。(六)大力增加森林碳汇中国高度重视发挥林业在应对气候变化中的独特作用,通过推进林权制度改革、开展全民义务植树、实施重点工程造林、强化森林可持续经营等一系列保护和发展森林资源的政策与行动,促进了森林面积和蓄积量的持续增长。“十二五”时期,中国将继续实施保护和发展森林的政策和行动,通过大力推进植树造林和森林可持续经营,新增森林面积1250万公顷,新增森林蓄积量6亿立方米,力争森林覆盖率达到21.66%。(七)加快实施低碳发展政策措施加快发展低碳技术,制定国家优先推广的低碳技术目录,逐步建立以低碳为特征的工业、建筑、交通体系,在全国开展以降低碳排放强度为核心的低碳省区和低碳城市试点,探索实现地区低碳发展的方式路径。研究出台了低碳产品认证管理办法,开展低碳产品认证试点,鼓励低碳生产与低碳消费。(八)完善法律法规体系建设制定应对气候变化的法律法规和相关标准,健全应对气候变化管理体系,正在研究制定应对气候变化法、重点行业单位产品碳强度标准等,为应对气候变化工作提供支撑。61(九)创新和完善体制机制,加强控制温室气体排放的相关制度建设中国在减缓气候变化的工作实践中,不断创新管理体制和工作机制,逐步建立和完善控制温室气体排放相关的统计和考核体系以及市场机制等。积极探索运用市场机制控制温室气体排放,规范自愿碳交易活动,开展碳排放权交易试点,开展建立国家碳排放交易市场准备工作,部署研究征收碳税的时机和条件。建立完善温室气体排放统计核算制度,研究制定了控制温室气体排放目标责任评价考核方案,2013年5月组织开展了试评价考核,有力推动了地方应对气候变化工作。(十)加强宣传,提高全社会应对气候变化意识加强宣传教育,设立了全国低碳日,普及应对气候变化的知识,倡导低碳生活和消费模式,提高公众意识和全社会参与程度。三、利用市场机制应对气候变化的政策与行动(一)积极开展清洁发展机制(CDM)项目合作CDM是《京都议定书》规定的一种灵活履约机制,有助于降低发达国家履约成本,也能促进发展中国家可持续发展。中国政府自2004年发布实施《清洁发展机制项目运行管理办法》以来,为推动CDM项目合作开展了大量工作,取得了显著成果,为减少全球温室气体排放和促进国内可持续发展作出重要贡献。截至2013年6月,国家发改委共批准4920个CDM项目,预计年减排量超过7.7亿吨CO2当量,其中有3500多个项目在联合国CDM执行理事会(EB)成功注册,占全球注册项目数的近53%,预计年减排温室气体近5.5亿吨CO2当量,占全球注册项目年减排量的65%,项目数量和年减排量都居世界第一。在注册项目中已有1227个获得签发,总签发量超过8亿吨CO2当量,占全球CDM项目签发总量的62%。中国CDM项目合作取得显著成效,关键在于有一个好的《清洁发展机制项目运行管理办法》,充分体现了高效、透明的原则,也切实维护了企业利益,激励企业参与控制温室气体排放。除此以外,政府部门增强服务意识,大力开展能力建设,推动CDM合作深入发展,比如每年组织专家计算并公布国家区域电网的基准线排放因子和各电网超超发电的基准线排放因子,大大提高了项62目咨机构开发PDD文件和DOE审定核查效率。国家发展改革委联合科技部等相关部门举办了大量的培训班、研讨会,大力开展能力建设,切实提高了管理人员、咨询机构和企业的认识水平和管理开发能力。各部门协同配合,主管部门严格按照程序办事,及时将相关信息公布在官方网站,做到信息共享、政务公开。中国清洁发展机制网每个月都有3万人次的浏览量,受到各方一致好评。除上述努力外,CDM合作项目得益于中国宏观经济整体发展势头,经济发展为开展CDM项目合作提供了大量潜在的项目资源。(二)逐步建立国内碳排放交易市场1、历史背景随着国际碳交易市场的快速发展,国内很多地区建立了碳排放交易所,探索开展相关业务。其中比较典型的有北京环境交易所、上海环境能源交易所和天津排放权交易所等。三家交易所开展的总的自愿减排项目超过50个,总的交易额近2亿元人民币。总体来看,自愿减排交易以企业社会责任和个人觉悟作为交易前提,在缺乏总量限排激励的情况下,需求十分有限。要建立真正的碳交易市场,必须实行基于温室气体排放总量控制的碳排放权交易。2、建立碳交易市场的必要性市场机制是应对气候变化的工具和手段之一。完成中国政府承诺的2020年碳排放强度下降的目标,需要发挥市场有效配置资源的作用,降低控制温室气体排放的成本,同时激励企业和社会积极参与。一方面通过出台自愿减排交易管理办法,制定审定和核证标准,建立信息披露平台和登记注册系统,提高公正性、公平性和透明性,鼓励更多的企业参与。另一方面,要积极探索在我国实施以总量控制为前提的碳排放权交易的可行性,尽早建立起交易制度和管理体系,进一步发挥市场机制对控制温室气体排放的积极作用。3.鼓励开展温室气体自愿减排交易2012年6月18日,国家发展改革委发布实施《温室气体自愿减排交易管理暂行办法》,对自愿减排项目、减排量、方法学、交易平台和第三方审定核证机构等实施备案管理,促进自愿交易市场公开、公正和公平,引导和鼓励企业参与自愿减排交易。为推动该管理办法的实施,国家发展改革委又公布了具体的申报文件格式,出台了《温室气体自愿减排交易审定与核证指南》,同时组织专家对63现有CDM方法学进行梳理、翻译与转化,遴选出适合开展自愿减排项目的方法学,目前国家发展改革委已经对5家交易机构、52个方法学和2家审定核证机构进行了备案,积极为国内开展自愿减排交易活动创造条件。4.开展碳排放权交易试点国家发展改革委于2011年11月在北京市、天津市、上海市、重庆市、湖北省、广东省及深圳市正式启动碳排放权交易试点工作,鼓励各个试点地区在明确中央总体思路的基础上大胆尝试,先试先行。根据试点情况,我们将总结经验,选择有示范性的先进做法,逐步扩大交易范围,建立全国碳排放交易市场。此项工作启动以来,各试点省市都高度重视,抓紧部署和推进相关工作,切实加强试点工作组织领导,抓紧完成试点工作实施方案,同时组织了专家队伍,开展基础支撑体系建设,包括管理办法的制定、交易主体的确定、排放总量的预测、配额分配方案的研究、登记注册系统的设计、监测核查体系的建立、交易平台的建设等,取得了积极进展。深圳市已经在2013年6月18日正式启动了交易,北京、上海等进展较快的试点地区也有望在2013年正式交易。5.部署开展国家层面的基础性工作逐步推进碳排放权交易试点的同时,国家发展改革委也在统筹组织开展建立国家碳交易市场的基础性工作。一是组织研究制定重点行业重点企业温室气体核算方法指南和报告格式。国家发展改革委在挪威政府的支持下,通过与UNDP合作,组织研究制定电力、钢铁、有色、建材(水泥和玻璃)、化工、航空等重点行业企业温室气体核算方法指南和报告格式,为开展碳交易奠定基础。目前核算方法与报告格式指南已基本完成,计划今年发布。下一步将与澳大利亚政府合作,增加油气系统、煤炭生产和炼焦三个行业的企业温室气体核算方法与报告格式指南。二是设计和建立登记注册系统。国家发展改革委在挪威政府支持下,通过与UNDP合作,组织设计和建立国家碳交易登记注册系统,包括碳排放权交易和自愿减排交易。目前已完成框架设计,准备开始软件设计与开发。三是组织研究建立国家碳交易市场整体框架及特殊问题。国家发展改革委组织专家,争取到世行成立的“市场伙伴准备基金”支持,准备研究建立全国碳交易市场整体框架,同时专题研究大型国有企业和电力企业参与碳交易的问题。64四是积极组织开展能力建设。国家发展改革委与欧盟、德国达成合作协议,在碳交易领域开展能力建设,组织相关的培训、考察与研讨活动,为提高参与各方能力作出贡献。五是研究建立企业温室气体排放报告制度。国家发展改革委正部署研究,准备研究建立企业温室气体排放报告制度,为全国开展碳交易做好技术准备。65第二部分省级温室气体清单编制66第一章温室气体清单编制相关背景一、基本概念1.温室气体清单温室气体是大气中那些吸收和重新放出红外辐射的自然的和人为的气态成分,包括水汽、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等。《京都议定书》中规定了六种主要温室气体,分别为二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)和六氟化硫(SF6)。温室气体清单是对一定区域内人类活动排放和吸收的温室气体信息的全面汇总。相应地省级温室气体清单是对省级区域内人类活动排放和吸收的温室气体信息的全面汇总。2.排放源和吸收汇排放源:向大气中排放温室气体、气溶胶或温室气体前体的任何过程或活动,如化石燃料燃烧活动,主要是向大气排放温室气体。吸收汇:从大气中清除温室气体、气溶胶或温室气体前体的任何过程、活动或机制,如森林的碳吸收活动,主要是从大气吸收温室气体。3.关键排放源是指无论排放绝对数值还是排放趋势或者两者都对温室气体清单有重要影响的排放源。4.源和汇的活动水平数据在特定时期内(一年)以及在界定地区里,产生温室气体排放或清除的人为活动量。如燃料燃烧量、水稻田面积、家畜动物数量等。5.源和汇的排放因子在气候变化领域排放因子是与活动水平数据相对应的系数,用于量化单位活动水平的温室气体排放量或清除量。如单位燃料燃烧的二氧化碳排放量、单位面积稻田甲烷排放量、万头猪消化道甲烷排放量等。二、国家温室气体清单编制情况《联合国气候变化框架公约》(以下简称《公约》)是第一个为控制二氧化碳等温室气体排放,以应对全球变暖给人类经济和社会带来不利影响的国际公约,67也是国际社会在全球气候变化问题上进行国际合作的一个基本框架。截至目前1鉴于《公约》明确要求所有缔约方提供温室气体排放源和吸收汇的国家温室气体清单,并规定了非附件一缔约方清单报告内容,我国于2001-2004年历时三年完成了《中国气候变化初始国家信息通报》中1994年国家温室气体清单的编制工作。1994年国家温室气体清单确定的排放源和吸收汇主要包括:能源活动、工业生产过程、农业活动、土地利用变化和林业及城市废弃物处理五大领域。估算的温室气体种类包括:二氧化碳、甲烷和氧化亚氮三种。主要采用的方法为《修订的1996年IPCC国家温室气体清单指南》,并参考了《国家温室气体清单优良作法指南和不确定性管理》。1994年的我国二氧化碳排放总量约为30.73亿吨,《公约》已得到195个国家和区域一体化组织的正式批准。《公约》将世界各国划分为两大类:附件I国家和非附件I国家。附件I国家指那些对气候变化负有较大历史责任的国家,主要包括1992年时属于世界经济合作与发展组织(英文简称OECD)成员国的工业化国家,以及经济转型国家,如俄罗斯联邦、波罗的海国家和几个中东欧国家;非附件I国家主要由发展中国家构成。1996年《公约》第二次缔约方会议上决定非附件I国家也需要报告其国家温室气体清单,并对发展中国家温室气体清单的报告内容做了详细界定,具体见表1.1。我国属于发展中国家,在《公约》中被归为非附件I国家,因此我国的国家温室气体清单也需要按表1.1的格式向联合国进行汇报。目前发达国家和发展中国家都是依据《IPCC国家温室气体清单指南》开展各自国家的温室气体清单编制工作。IPCC的中文全称是政府间气候变化专门委员会,是由世界气象组织和联合国环境规划署于1988年联合建立的政府间机构。其主要任务是对气候变化科学知识的现状,气候变化对社会、经济的潜在影响以及适应和减缓气候变化的可能对策进行评估。IPCC下设有三个工作组和一个清单专题组,其中专题组负责编写国家温室气体清单指南。1995年IPCC编写完成了《1995年IPCC国家温室气体清单指南》,此后经过不断修改完善,出版了《修订的1996年IPCC国家温室气体清单指南》、《国家温室气体清单优良作法指南和不确定性管理》、《土地利用、土地利用变化和林业优良作法指南》和《2006年IPCC国家温室气体清单指南》。1http://unfccc.int,2012年10月23日。68甲烷排放量7.2亿吨二氧化碳当量,氧化亚氮排放量为2.6亿吨二氧化碳当量,折合成二氧化碳后共40.5亿吨二氧化碳当量。土地利用变化和林业部分的碳吸收汇约为4.07亿吨,扣除碳吸收汇之后,1994年我国温室气体净排放量为36.5亿吨氧二化碳当量。其中能源活动是最大的排放部门,1994年我国能源活动的二氧化碳排放量为27.95亿吨,在全国二氧化碳排放总量中占90.95%,且全部来源于化石燃料燃烧,占全国温室气体总排放量的70%。2008年国家发展改革委再次组织国内有关政府部门、科研机构、大专院校、国有企业和社会团体,根据《公约》第八次缔约方大会通过的有关非附件一国家信息通报编制指南,启动了第二次国家信息通报的编写工作。经过近4年的努力,完成了《中华人民共和国气候变化第二次国家信息通报》,包括2005年国家温室气体清单。2005年中国温室气体排放总量约为74.67亿吨二氧化碳当量,其中二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和含氟气体所占的比重分别为80.03%、12.49%、5.27%和2.21%。2005年中国土地利用变化和林业的温室气体净吸收汇约为4.21亿吨二氧化碳当量。扣除吸收汇后,中国2005年温室气体排放总量约为70.46亿吨二氧化碳当量,其中二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和含氟气体所占的比重分别为78.82%、13.25%、5.59%和2.34%(二氧化碳当量按《IPCC第二次评估报告》给出的各种温室气体100年时间尺度下的全球增温潜势计算)。表1.1非附件I国家温室气体清单的报告内容温室气体排放源和吸收汇的种类CO2CH4N2O总净排放量(千吨/年)×××1.能源活动×××燃料燃烧××能源生产和加工转换××工业×运输×商业×居民×其他×生物质燃烧(能源利用为目的)×逃逸排放×69温室气体排放源和吸收汇的种类CO2CH4N2O油气系统×煤炭开采和矿后活动×2.工业生产过程××3.农业××动物肠道发酵×水稻种植×烧荒×其他××4.土地利用变化和林业×森林和其他木质生物质储量变化×森林和草地转化×弃耕地×5.其他×注:标“×”表示需要汇报的数据2012年国际能源机构(IEA)发布了1971-2010年各国化石燃料燃烧二氧化碳的排放数据,其中有关我国的排放情况为:2010年我国化石燃料燃烧二氧化碳排放量为72.6亿吨,位居世界第一,比排名第二的美国高出35%,占世界总排放量的24%;1990-2010年间,我国化石燃料燃烧二氧化碳排放量年均上升6%左右,比世界平均水平1.9%高出4个百分点。1990-2010年间,我国单位GDP二氧化碳排放量年均下降3.6%,比世界平均降速(年均下降1.4%)下降的快2.2%;按人均排放量计,2010年我国人均排放量为5.4吨二氧化碳,已比世界平均水平(4.44吨二氧化碳)高出21.6%,1990-2010年间,我国人均二氧化碳排放量年均上升5.2%,比世界人均排放平均升速(0.5%)高出4.7个百分点。虽然IEA估算的仅为化石燃料燃烧的二氧化碳排放,以及IEA有关我国的能源统计数据结果和排放量估算方法等一直存有争议,但从上述系列数据还是能够看出虽然我国努力降低单位国内生产总值二氧化碳排放,且取得一定的成效,但随着人口的增长以及经济的快速发展,我国温室气体排放量仍以远高于世界平均水平的速度上升。三、省级温室气体清单编制情况省级温室气体清单不同于国家温室气体清单,省际间物质和人口流通频繁且70没有完整的记录,导致省级温室气体清单边界较为模糊,因此有必要开展省级温室气体清单的编制工作。我国政府层面组织的省级温室气体排放估算源于2007年地方应对气候变化方案编制工作。方案编制单位(主要为国家级研究机构)根据省级统计年鉴等统计资料粗略估算了全社会或部分行业温室气体排放和吸收。2010年9月,国家发展改革委办公厅下发了《关于启动省级温室气体清单编制工作有关事项的通知》(发改办气候[2010]2350号),要求各地制定工作计划和编制方案,组织好温室气体清单编制工作。在国家重点基础研究发展计划(973)相关课题的支持下,国家发展改革委气候司组织国家发展改革委能源研究所、清华大学、中科院大气所、中国农科院环发所、中国林科院生态所、中国环科院气候影响中心等单位的专家编写了《省级温室气体清单编制指南》(试行),旨在加强省级清单编制的科学性、规范性和可操作性,为编制方法科学、数据透明、格式一致、结果可比的省级温室气体清单提供有益指导,并于2011年3月下发到各省市区。2011年7月12-14日,省级温室气体清单指南培训班在北京召开,31个省(自治区、直辖市)、新疆生产建设兵团、8个副省级城市和4个计划单列市以及1个低碳领域公司等共计400余名代表参加了本次培训。省级温室气体清单指南共包括七章内容,第一至五章分别为能源活动、工业生产过程、农业、土地利用变化和林业及废弃物处理等五个领域的清单编制指南,每章主要内容包括:排放源界定、排放量估算方法、活动水平数据收集、排放因子确定、排放量估算、统一报告格式等。第六章为不确定性,主要介绍基本概念、不确定性产生的原因以及减少不确定性和合并不确定性的方法等。第七章为质量保证和质量控制,主要内容包括质量控制程序和质量保证程序以及验证、归档、存档和报告等。指南同时还给出了温室气体清单编制基本概念、省级温室气体清单汇总表和温室气体全球变暖潜势等三个附录,供清单编制人员参考。省级温室气体清单指南给出的温室气体种类包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫等六种气体,主要用于指导编制2005年省级温室气体清单。2010年,辽宁、云南、浙江、陕西、天津、广东和湖北等7个省市被选为省级温室气体清单编制试点地区,在中央单位专家指导下依托地方研究力量全面开展2005年省级温室气体排放的摸底估算工作。2011年8月-12月,结合试点省清单编制过程中遇到的共性问题,组织了农业、废弃物、林业、工业生产过程71和能源活动五个领域的分领域交流研讨会,7个试点省及其他省区市均参加了分领域交流研讨会。截至目前,辽宁、云南、浙江、陕西、天津、广东和湖北等7个试点省市已完成了2005年能源活动、工业生产过程、农业、土地利用变化与林业、废弃物处理等和五个领域和清单总报告的撰写工作。其他24个省区市也在中国清洁发展机制基金(CDM基金)的支持下启动了2005年省级清单编制研究工作。72第二章省级能源活动温室气体清单编制能源生产和使用活动(能源活动)是温室气体的重要排放源。1994年清单中我国能源活动温室气体排放量占总排放量的74%(不计入土地利用变化和林业活动的碳吸收)。根据对各省市能源消费及温室气体排放初步推测,能源活动也将是省级温室气体的最主要排放源。一、基本概念省级能源活动的温室气体清单编制和报告的范围主要包括:化石燃料燃烧活动中产生的二氧化碳、甲烷和氧化亚氮排放;生物质燃烧活动中的甲烷和氧化亚氮排放;煤矿和矿后活动中的甲烷逃逸排放以及石油和天然气系统甲烷逃逸排放。根据不同领域的活动水平数据可获得程度,各地区可选择适当的编制方法。活动水平数据来源有《中国能源统计年鉴》、省/市统计年鉴、省/市煤炭工业统计年报、中国海关年鉴、中国海关统计资料等。排放因子优先采用当地实测值,也可参考《省级温室气体清单编制指南(试行)》,《IPCC国家温室气体清单指南》中部分缺省因子以及国家温室气体清单中调研、估算的全国平均排放因子。能源活动最终的温室气体清单按指定格式报告。二、编制方法(一)化石燃料燃烧活动排放源界定化石燃料燃烧温室气体排放源界定为一省/市范围内能源生产(开采)、加工转换、输送至终端利用各过程不同燃烧设备燃烧不同化石燃料的活动。1.化石燃料燃烧活动分部门的排放源能源加工与转换:包括公用电力和热力、石油天然气开采与加工、固体燃料和其他能源生产;制造业与建筑业:包括钢铁、有色金属、化工、建材、其他工业与建筑业。交通运输部门:包括民航、公路、铁路、水运;服务业及其他;居民生活;农、林、牧、渔业。732.化石燃料燃烧活动分设备(技术)的排放源各部门燃料燃烧设备主要有:发电锅炉、工业锅炉、高炉、合成氨造气炉、水泥窑、其他设备等。3.化石燃料燃烧活动分燃料品种的排放源燃料品种主要包括:无烟煤、烟煤、褐煤、洗精煤、其他洗煤、型煤、焦炭、焦炉煤气、其他煤气、原油、汽油、航空煤油、其它煤油、柴油、燃料油、炼厂干气、液化石油气、其它油品、天然气等;清单编制方法1.《IPCC清单指南》方法《IPCC清单指南》对化石燃料燃烧活动的温室气体排放清单推荐采用两种方法进行编制,即参考方法也称方法1,以详细技术为基础的部门法,也称方法2。(1)方法1方法1是由各种化石燃料的表观消费量,与各种燃料品种的单位发热量、含碳量,以及消耗各种燃料的主要设备的平均碳氧化率,并扣除化石燃料非能源用途的固碳量等参数综合计算得到的。方法1估算燃料燃烧二氧化碳排放量的计算公式为:二氧化碳排放量=(燃料消费量(热量单位)×单位热值燃料含碳量—固碳量)×燃料燃烧过程中的碳氧化率。计算步骤如下:①估算燃料消费量燃料消费量(一次能源)=生产量+进口量-出口量-国际航海/航空加油-库存变化燃料消费量(二次能源)=进口量-出口量-国际航海/航空加油-库存变化②折算成统一的热量单位燃料消费量(热量单位)=燃料消费量×换算系数(燃料单位热值)③估算燃料中总的碳含量74燃料含碳量=燃料消费量(热量单位)×单位燃料含碳量(燃料的单位热值含碳量)④估算能长期固定在产品中的碳量固碳量=固碳产品产量×单位产品含碳量×固碳率⑤计算净碳排放量净碳排放量=燃料总的含碳量-固碳量⑥计算实际碳排放量实际碳排放量=净碳排放量×燃料燃烧过程中的碳氧化率固碳率是各种化石燃料在作为非能源使用过程中,被固定下来的碳的比率。由于这部分碳没有被释放,所以需要在排放量的计算中予以扣除。各类燃料固碳率可参考下表:表2.1固碳率(参考IPCC缺省值)燃料固碳率(%)无烟煤、炼焦煤、沥青、焦炭、其他焦化产品100煤焦油、石脑油、石蜡、溶剂油75原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、润滑油50焦炉煤气、炼厂干气33LPG80碳氧化率表示的是各种化石燃料在燃烧过程中被氧化的比率,即用于燃烧的各种化石燃料最终有多少真正被氧化,被排放到大气中。这样就可以计算出化石燃料燃烧过程中真实的二氧化碳排放量数据。(2)方法2方法2是以详细技术为基础的部门方法(自下而上方法),基于分部门、分设备、分燃料品种的活动水平数据、各种燃料品种的单位发热量和含碳量、以及消耗各种燃料的主要设备的碳氧化率等参数,通过逐层累加综合计算得到总排放量的方法。方法2计算CO2和N2O排放量的公式如下:排放量=∑∑∑(排放因子i,j,k×燃料消费量i,j,k)式中:75i:为燃料类型;j:为部门活动;k:为技术类型。其中:燃料消费量以热值表示。计算步骤如下:①确定可靠的、可核查的主要能源设备燃料燃烧量,确定清单采用的技术分类;②基于设备的燃烧特点,收集可靠的排放因子数据;③根据各部门、设备、燃料品种的活动水平与排放因子数据,估算每种主要能源活动设备的温室气体排放量;④加总计算出化石燃料燃烧的温室气体排放量。按照《IPCC清单指南》的要求,以详细的技术为基础的部门法应为各部门的分设备、分燃料品种的温室气体排放量,这就要求了解各部门的主要用能设备类型、所使用的燃料品种、这些燃料品种的发热量与含碳量、这些用能设备在使用某种燃料时的氧化率等参数,才能对其温室气体排放量进行计算。这种方法远比参考方法复杂,不仅需要通过大量工作获得详细分设备类型的活动水平数据,同时也需要通过分析、测试等方式来确定相应设备的排放因子。2.国家温室气体清单采用的方法国家温室气体清单编制同时采用了《IPCC国家温室气体清单指南》推荐的参考方法1和以详细技术为基础的方法2。3.确定省级清单编制方法省级清单编制时依据活动水平数据的可获得情况采取尽可能详细的方法,可使用《省级清单编制指南(试行)》推荐的方法,活动水平细分到部门、设备和燃料品种,即逐级累加不同部门、不同设备和不同燃料品种的排放量,单一排放源的排放量等于该设备所使用的燃料消费量乘以该设备燃用此燃料时的排放因子;如活动水平数据细分不到IPCC要求的部门、设备级别,则可使用省级能源平衡表中相关数据,在只划分燃料品种的情况下进行粗略的估算。要注意的是各能源品种消费量应扣除用作原材料部分,还要确保关键排放源的估算方法尽量准确。76所需活动水平数据及其来源1.方法1所需的活动水平数据及可能来源应用方法1估算化石燃料燃烧温室气体排放需要收集分燃料品种的活动水平数据,以及各种非能源利用的活动水平数据。具体的活动水平数据包括:各种燃料的生产量、进出口量、调入调出量、库存变化量,以及水运和民航部门中的国际燃料舱部分。活动水平的数据来源:《中国能源统计年鉴》、《中国海关年鉴》,中国海关统计资料、《中国化工年鉴》、省/市统计年鉴、省/市煤炭工业统计年报等。2.方法2所需的活动水平数据及其来源应用方法2估算化石燃料燃烧温室气体排放量时需要收集分部门、分能源品种、分主要燃烧设备的能源活动水平数据。部门法燃料燃烧活动水平数据(实物量)以地区能源统计为基础,为了避免重复计算,选取能源平衡表中加工转换部分火力发电、供热能源投入量和终端消费量作为活动水平基础数据。为了符合“以详细技术为基础的部门法”对活动水平数据的要求,活动水平基础数据还需要进行加工和处理:1.交通运输部门活动水平数据的收集公路(道路)交通活动水平数据可采用《省级清单编制指南(试行)》推荐的方法估算,获得的汽油、柴油的活动水平数据需适当调整,使得其占地区汽油、柴油消费总量的比例较为合适;向地区统计部门、交通部门、航空公司等单位调查航空、铁路和水运部门能源消费统计,确定活动水平;交通运输部门的活动水平是指各类移动源交通运输工具的能源消费,若统计中含附属设施能源消费则需扣除,附属设施能源消费应归为服务业活动水平。2.部门的整合为了完成活动水平数据按工业部门分类,需要收集能源平衡表工业39行业终端消费数据,并按《省级清单编制指南(试行)》“表1.4活动水平数据分类与国家工业分行业分类对应关系”对终端消费数据按部门汇总。3.扣除非能源利用量能源平衡表工业部门终端消费中“#用于原料、材料”量可作为非能源利用量扣除,但需要向统计部门了解用于原料、材料量消费的具体行业,一般多用于77化工部门,其中用于生产合成氨、甲醇等产品的造气炉消费量不需扣除。若建筑业有其他石油制品消费(一般为沥青消费),需作为非能源利用量扣除。非能源利用碳排放量计算类似于参考方法的固碳量计算,其氧化率可由1减去固碳率得到。4.非交通运营部门活动水平数据处理在活动水平数据第1步加工处理中收集了公路(道路)交通活动水平数据,其他部门需要自能源终端消费中抽取这部分用于交通运输的能源消费,其中交通运营部门汽油、柴油消费是在第三产业的交通运输.仓储和邮政业统计,余下的非交通运营部门消费,需要通过调查和专家估算确定其他部门用于交通运输消费的合适抽取比例。5.分部门发电和供热能源消费量计算需要将能源平衡表中发电和供热加工、转换投入量拆分至公用电力、热力部门和工业各部门,可通过调查或参考规模以上工业分行业能源加工、转换统计确定拆分量。6.煤炭品种的重新分类原煤消费统计需要按无烟煤、烟煤和褐煤3品种分类。在2010年以前,统计部门未对原煤进行分品种消费统计,在编制这些年份清单时可参考本地区近年原煤分品种消费统计、工业部门燃煤设备对煤种的工艺需求(如造气炉一般消费无烟煤、水泥立窑一般消费无烟煤、水泥回转窑一般消费烟煤)、民用及第三产业无烟煤消费比例(一般约占50%左右)以及原煤分品种供应量(如不同煤种生产量和调入量)等信息综合确定。7.主要设备活动水平数据收集收集高炉、合成氨造气炉、水泥窑等设备活动水平数据,从工业各行业能源终端消费量扣除这些设备的活动水平后,剩余消费作为其他设备活动水平。加上第5步骤分部门发电和供热设备活动水平的确定,至此可完成分部门分设备活动水平数据的初步确定。8.炼焦过程中未回收利用焦炉煤气燃烧活动水平数据考虑到在炼焦过程中产生的焦炉煤气可能未全部回收利用,未回收利用量可视为在炼焦过程中燃烧。按生产吨焦炭焦炉煤气理论产出430m3计算,扣除焦炉78煤气统计产出量,剩余量为活动水平量。焦炭主要由钢铁和化工等部门生产,炼焦过程中焦炉煤气燃烧排放可根据部门焦炭产量分别计算,记入该部门其他设备活动水平。9.统计中回收能的处理若能源平衡表中“可供本地区消费的能源量”有其他回收能统计,该量可视为高炉、转炉煤气回收量。回收利用的高炉(转炉)煤气不可计为活动水平,需在其他煤气活动水平量中扣除。热量单位(TJ)活动水平是将实物量活动水平按燃料低位发热量折算得到。发电锅炉等设备燃煤低位发热量应尽量采用本地区实际数据,表2.2提供部分燃料平均低位发热量数据,供参考。表2.2部分燃料低位发热量(TJ/万吨、亿立方米)洗精煤其他洗煤型煤焦炭焦炉煤气其他煤气原油汽油263.44153.73174.60284.461738.541575.84426.20448.00煤油航空煤油柴油燃料油液化石油气炼厂干气其他石油制品天然气447.50445.90433.25402.26473.10460.50450.103893.10排放因子数据及其确定方法碳排放因子包括燃料的单位热值含碳量(潜在排放因子)及燃料燃烧设备碳氧化率,确定方法在《省级清单编制指南(试行)》中已有较为详细的叙述。补充一点,煤炭的碳含量一般是通过对煤样进行元素分析确定,若不具备元素分析条件可在工业分析的基础上采用经验公式计算确定,公式如下:烟煤:Cdaf=98.32-0.40Vdaf褐煤:Cdaf=98.32-0.40Vdaf-5.00无烟煤:Cdaf=97.46-0.46VdafCad=Cdaf×(100-Mad-Aad)÷100Car=Cad×(100-Mt)÷(100-Mad)其中:Cdaf——干燥无灰基含碳量;Cad——空气干燥基含碳量;79Car——收到基含碳量;Vdaf——干燥无灰基挥发分产率;Mad——空气干燥基水分含量;Aad——空气干燥基灰分含量;Mt——收到基全水分。(二)生物质燃烧活动排放源界定生物质资源主要来源于五个方面,一是农业废弃物及农林产品加工业废弃物,如农作物秸秆及木屑、木片等;二是薪柴;三是人畜和动物粪便;四是城镇生活垃圾;五是木炭生产和使用。主要分为居民生活和工商业两大部门。用于生物质燃烧的各类主要设备包括:用于居民生活部门的省柴灶、传统灶以及其他类型的设备、煤炉(城镇居民,将薪柴作为引柴)、燃用动物粪便的灶具(西北牧区)、火盆和火锅等(燃用木炭);用于工商业部门的炒茶灶、烤烟房、砖瓦窑、工业锅炉、燃烧炉、炼铁炉等(燃用农业废弃物、薪柴作为一部分燃料);另外还有垃圾焚烧炉(城市垃圾)、木炭窑(闷烧木材制造木炭)等。清单编制方法1.《IPCC国家温室气体清单指南》方法《IPCC国家温室气体清单指南》也提供了两种方法:方法1即参考方法和以详细技术为基础的方法2。(1)方法1排放量=∑∑(排放因子a,b×燃料消费量a,b)其中:排放因子——kg/TJ;燃料消费量——TJ;a——燃料品种;b——部门类型。(2)方法2甲烷排放依赖于燃料、技术类型和污染控制技术,同时燃烧技术的设备规模、使用时间、维修保养与运行状况也是重要的影响因素。因此,在综合考虑上80述影响因素的基础上,IPCC建议采用以详细的技术为基础的部门法来估算生物质燃料燃烧的甲烷排放量,具体计算公式为:排放量=∑∑∑(排放因子a,b,c×燃料消费量a,b,c)其中:排放因子——kg/TJ;燃料消费量——TJ;a——燃料品种;b——部门类型;c——设备类型。2.国家温室气体清单采用的方法基本采用《IPCC国家温室气体清单指南》提供的方法2。3.确定省级清单编制方法省级清单编制可采用《省级清单编制指南(试行)》推荐的方法,活动水平数据细分到不同燃烧设备及其燃用的燃料类型。所需活动水平数据及其来源需要的活动水平数据包括:秸秆、薪柴燃烧量,省柴灶、传统灶的比例,木炭生产量和进出口量,工商业部门农业废弃物、薪柴燃烧量,省柴灶、传统灶的热效率,秸秆、薪柴、动物粪便、木炭、城市垃圾的热值,牧区(青海、西藏、新疆、甘肃、内蒙古、宁夏)动物粪便燃烧量,省柴灶、传统灶的秸秆、薪柴燃烧量,燃用秸秆的构成(玉米秸、麦秸和其他)等。活动水平数据来源有统计资料,如省/市统计年鉴、省/市农村统计年鉴、《中国农业统计年鉴》、《中国农村能源统计年鉴》、《中国林业年鉴》、《中国能源统计年鉴》;问卷调查、相关研究;专家咨询;理论推算等途径整理获得。(三)煤炭开采和矿后活动逃逸排放排放源界定甲烷是与煤炭伴生的可燃气体,它是赋存在煤层及其邻近岩层中的自生自储式天然气,又称煤层气。我国煤炭开采和矿后活动主要有以下三类甲烷排放源:1、井工开采过程:指在煤炭井下采掘过程中,煤层甲烷伴随着煤层开采不断涌入煤矿巷道和采掘空间,并通过通风、抽气系统排放到大气中形成的甲烷排放。812、露天开采过程:露天煤矿在煤炭开采过程中释放的和邻近暴露煤(地)层释放的甲烷。3、矿后活动:煤炭加工、运输和使用过程,即煤的洗选、储存、运输及燃烧前的粉碎等过程中产生的甲烷排放。清单编制方法1.《IPCC国家温室气体清单指南》方法根据《IPCC国家温室气体清单指南》,估算甲烷排放分为三个等级的方法,选择哪个等级的方法取决于数据的可获得性,等级越高,需要的数据越详细,编制结果越科学、精确。另外,方法的选取还应根据区域排放量的多少以及煤矿甲烷在区域清单中的重要程度来决定。方法1:全球平均法。利用IPCC推荐的吨煤生产过程中甲烷的平均排放系数和该地区煤炭产量数据,来估算该区域的甲烷排放量。同时,煤矿甲烷都不同程度的被再次利用,在计算甲烷排放量时,应该扣除甲烷的利用量。计算排放量的公式为:方法2:地区或煤田平均法。利用地区或煤田的平均甲烷排放系数和相应的产量,来估算该地区的甲烷排放量,但平均甲烷排放系数必须考虑煤炭中的甲烷含量及其排放特征。方法3:矿井实测法。利用各个矿井的实测甲烷涌出量,求和计算地区的甲烷排放量。实际测量的数据是最直接、精确和可靠的数据,矿井实测的甲烷涌出量即为甲烷排放量,无需确定排放因子。2.国家温室气体清单采用的方法根据中国煤炭生产、煤矿体制、煤层甲烷赋存规律与矿井甲烷排放的关系等实际情况,以及数据的可获得性,国家温室气体清单编制采用《IPCC国家温室气体清单指南》的方法2和方法3混合的方法。将煤矿分为国有重点、国有地方和乡镇(包括个体)煤矿三大类,分别确定排放因子和产量,以计算排放量。3.确定省级清单编制方法CH4排放量(Gg)=煤产量(106t)×排放因子(m3CH4/t)×换算系数(GgCH4/106m3)-CH4利用量(Gg)82省级清单编制可采用《省级清单编制指南(试行)》推荐的方法。甲烷的体积单位可按0.67kg/m3密度折算为重量单位。(四)石油和天然气系统逃逸排放排放源界定油气系统从勘探开发到油气消费的全过程,主要包括钻井、天然气开采、天然气的加工处理、天然气的输送、常规原油开采、稠油开采、原油输送、石油炼制、天然气消费、油品消费等活动环节。其中常规原油和稠油中有伴生的天然气,随着原油和稠油的开采,伴生的天然气一起采出,在其工艺活动过程中也会产生CH4的逃逸排放。油气系统的各活动环节中所包含的主要设施有:石油和天然气勘探和开发用钻机、天然气井各类井口装置;集气系统的管线加热器和脱水器、加压站、注入站、计量调节站、计量站和调节站、阀门和连接件等附属设施;天然气集输、加工处理和分销时使用的储气罐、处理罐、储液罐和火炬设施等;石油炼制装置;工业、发电、城市民用终端部门中的天然气消费设施等。清单编制方法1.《IPCC国家温室气体清单指南》方法《IPCC国家温室气体清单指南》中介绍了三种不同层次的方法。第一层次是基于产量的平均排放因子法;第二层次是质量平衡法;第三层次是精确的特定排放源法。第一层次的基于产量的平均排放因子法估算步骤如下:(1)据对全球油气系统的分类情况,确定哪个区域的油气系统情况最适合本国油气系统的特点;(2)对于各个区域,必须对各种活动类型确定代表性的排放系数;(3)对于各个国家,必须在获得本国活动水平数据的前提下,用该数据乘以选定的排放系数。《IPCC国家温室气体清单指南》将全球油气系统分成5个区域,并提供了各个区域的甲烷排放因子缺省值。第二层次的质量平衡法,按《IPCC国家温室气体清单指南》建议仅适用于石油系统的甲烷排放,而不能用于天然气系统甲烷排放计算。如对石油生产来说,83甲烷逃逸排放量可按如下公式计算:排放量=产量×气油比×甲烷浓度×油品排放因子×甲烷的密度×10-12第三层次精确的特定排放源法,要求获得以下数据:(1)油气系统基础设施(如油气井、小型现场安装设备、主要生产和加工设备等)的数量和种类的详细清单;(2)生产活动水平(如油气生产量;放空、火炬及回注气体量;燃料气消耗量等);(3)事故排放量(如井喷和管线破损等);(4)典型设计和操作活动及其对整体排放控制的影响;有了以上数据之后,再根据合适的排放因子来确定实际的排放量。2.国家温室气体清单采用的方法为了能够更接近中国油气系统CH4逃逸排放的实际情况,在按照《IPCC国家温室气体清单指南》第三层次的方法收集实际活动水平数据的基础上,同时参考加拿大石油生产商协会的报告《加拿大油气上游系统甲烷和非甲烷烃类气体1995年排放清单》中的排放因子,计算中国的油气系统CH4逃逸排放量。3.确定省级清单编制方法可采用《省级清单编制指南(试行)》推荐的方法。所需活动水平数据及其来源对于油气系统的甲烷逃逸排放,清单编制所需要的活动水平数据为油气开采、输送、加工等各个环节的设备数量或活动水平(例如天然气加工处理量、原油运输量等)数据。多数数据来源于各大油气公司的统计报表、统计年鉴以及相关的统计手册,例如《中油股份天然气开发数据手册》、《中国石油天然气集团公司统计年报》、《全国天然气开发数据手册》、《全国油田开发数据手册》、《中石化集团公司统计年鉴》、《中国统计年鉴》;少数数据来源于内部资料,例如中油股份勘探开发生产局地面工程部的相关资料。(五)能源活动清单报告格式为实现不同省区市间的排放对比以及同一省市不同年份的对比,各省区市应84按照下表所给的报告格式报告本地区能源活动温室气体排放清单。85表2.3能源活动温室气体清单报告格式能源活动二氧化碳(CO2)甲烷(CH4)氧化亚氮(N2O)1.化石燃料燃烧×××能源生产与加工转换××公用电力和热力××石油天然气开采与加工×固体燃料生产和其他能源工业×制造业与建筑业×钢铁×有色金属×化工×建材×其他工业×建筑业×交通运输×××航空×公路×××铁路×水运×服务业及其他×居民生活×农、林、牧、渔×2.生物质燃烧(以能源利用为目的)××3.油气系统逃逸排放×4.煤炭开采逃逸排放×总计×××非能源利用排放×三、存在问题及解决途径1.关于交通运输设备跨界排放问题所有交通运输设备都有跨界排放问题,若严格按照移动设备温室气体排放地点划界计算排放则过于复杂,省级清单采取按交通运输设备能源供给地点划界计算排放。2.关于《省级清单编制指南(试行)》推荐排放因子不确定性范围在省级清单不确定性分析中,如果使用了《省级清单编制指南(试行)》推荐的排放因子,其不确定性范围可参考表2.4~表2.7。需要说明,表中列出的86不确定性是针对全国范围,各地区还有其特殊,需要综合考虑。表2.4化石燃料燃烧排放因子不确定性(%)潜在排放因子氧化率固体燃料6~82~8液体燃料52气体燃料51:发电锅炉、水泥窑2%,其他6~8%。表2.5生物质燃料燃烧排放因子不确定性(%)省柴灶-薪柴1.4老式柴灶-薪柴1.3省柴灶-秸秆2.6老式柴灶-秸秆1.3表2.6油气系统甲烷逃逸排放因子不确定性(%)天然气开采28天然气加工处理32天然气输送30天然气居民生活消费26常规原油开采活动33稠油开采25原油储运及输送28原油进口26原油炼制加工2787表2.7煤炭开采甲烷逃逸排放因子不确定性(%)井工开采-重点煤矿因子40井工开采-地方煤矿因子50井工开采-乡镇煤矿因子50露天开采排放因子50高/突出瓦斯矿井排放因子50低瓦斯矿井排放因子503.能源清单编制报告格式编制单位可参考下述格式编制能源活动温室气体清单分报告:前言....................................................................................................................................................第一部分化石燃料燃烧温室气体排放清单编制一、排放源界定.................................................................................................................................二、CO2排放量计算..........................................................................................................................(一)部门法编制CO2清单的过程和结果.................................................................................1.编制方法说明...............................................................................................................................(1)化石燃料燃烧CO2排放计算方法.........................................................................................................(2)化石燃料的非能源利用CO2排放计算方法.........................................................................................2.活动水平数据的处理和确定.......................................................................................................(1)2005年化石能源消费简况.....................................................................................................................(2)交通运输活动水平数据来源.................................................................................................................(3)部门的整合.............................................................................................................................................(4)扣除非能源利用量.................................................................................................................................(5)非交通营运部门交通运输设备活动水平处理......................................................................................(6)分部门发电和供热能源消费量计算.....................................................................................................(7)煤炭品种重新分类.................................................................................................................................(8)电煤及其他原煤热值的确定.................................................................................................................(9)最终确定的分部门、分主要设备活动水平数据................................................................................3.排放因子的确定...........................................................................................................................(1)分部门、分煤种潜在排放因子.............................................................................................................(2)主要耗能(燃煤)设备的碳氧化率测试和调研结果...............................................................................(3)分部门、分设备碳氧化率数据.............................................................................................................(4)最终确定的实际排放因子.....................................................................................................................4.化石燃料燃烧部门法CO2排放计算结果...................................................................................(二)参考方法CO2排放清单编制过程和结果.........................................................................1.方法说明.........................................................................................................................................882.活动水平数据...............................................................................................................................3.排放因子数据...............................................................................................................................4.参考方法计算结果.......................................................................................................................三、非CO2气体排放量计算.........................................................................................................(一)静止源(电站锅炉)N2O排放..............................................................................................1.计算方法...................................................................................................................................2.活动水平数据...........................................................................................................................3.排放因子数据...........................................................................................................................4.电站锅炉N2O排放计算结果..................................................................................................(二)移动源的CH4和N2O排放................................................................................................1.计算方法...................................................................................................................................2.活动水平数据...........................................................................................................................3.排放因子数据...........................................................................................................................4.交通运输部门CH4和N2O排放量..........................................................................................四、化石燃料燃烧温室气体排放清单汇总.................................................................................五、不确定性分析.........................................................................................................................第二部分生物质燃烧温室气体排放清单编制一、排放源界定.............................................................................................................................二、清单编制方法.........................................................................................................................三、活动水平数据.........................................................................................................................四、排放因子数据.........................................................................................................................五、生物质燃烧温室气体排放清单.............................................................................................六、不确定性分析.........................................................................................................................第三部分煤炭开采和矿后活动甲烷排放清单编制一、排放源界定.............................................................................................................................二、清单编制方法.........................................................................................................................三、活动水平数据.........................................................................................................................(一)煤炭开采基本情况............................................................................................................(二)各类矿井煤炭产量............................................................................................................(三)瓦斯涌出量鉴定和计算结果............................................................................................(四)甲烷抽放和利用数量........................................................................................................四、排放因子数据.........................................................................................................................(一)井工开采甲烷逃逸排放因子............................................................................................(二)露天甲烷逃逸排放因子....................................................................................................(三)矿后活动............................................................................................................................五、煤炭开采甲烷逃逸排放清单.................................................................................................六、不确定性分析.........................................................................................................................第四部分油气系统甲烷逃逸排放清单编制一、排放源界定.............................................................................................................................89二、清单编制方法.........................................................................................................................三、活动水平数据.........................................................................................................................四、排放因子数据.........................................................................................................................五、油气系统甲烷逃逸排放清单.................................................................................................六、不确定性分析.........................................................................................................................第五部分2005年能源活动温室气体排放清单汇总一、能源活动排放清单汇总表.....................................................................................................二、详细的排放量计算表格.........................................................................................................三、总体不确定性分析.................................................................................................................参考文献:.........................................................................................................................................附录:.......................................................................90第三章省级工业生产过程温室气体清单编制一、基本概念在温室气体清单编制中,工业生产过程温室气体排放是指工业生产中能源活动温室气体排放之外的其他化学反应过程或物理变化过程的温室气体排放。相应地,工业生产过程是指工业生产中能源活动温室气体排放之外的其他排放温室气体的化学反应过程或物理变化过程。例如,石灰行业石灰石分解产生的排放属于工业生产过程排放,而石灰窑燃料燃烧产生的排放属于能源活动的温室气体排放,不属于工业生产过程的温室气体排放。省级工业生产过程温室气体清单编制是在《省级温室气体清单指南》指导下,调查、收集、确定相关活动水平数据和排放因子数据,计算和报告温室气体排放量,开展质量保证、质量控制和不确定性分析,进行数据和资料归档的工作。1.水泥生产过程的二氧化碳排放在工业生产过程温室气体清单,水泥生产过程是指水泥熟料生产中碳酸钙或碳酸镁分解过程。熟料是水泥生产的中间产品,它是由水泥生料经高温煅烧发生物理化学变化后形成的。水泥生料主要由石灰石及其它配料配制而成。在煅烧过程中,生料中碳酸钙和碳酸镁会分解排放出二氧化碳(CO2)。水泥生产过程排放二氧化碳一种温室气体。2.石灰生产过程的二氧化碳排放石灰的主要成分是氧化钙(CaO)。在工业生产过程温室气体清单,石灰生产过程是指冶金、化工、建筑石灰等石灰生产企业中的石灰石分解过程。石灰生产过程排放二氧化碳一种温室气体。石灰生产过程的二氧化碳排放来源于石灰石中的碳酸钙(CaCO3)和碳酸镁(MgCO3)的热分解。3.钢铁生产过程的二氧化碳排放在中国省级工业生产过程温室气体清单,钢铁生产过程指炼铁熔剂高温分解过程和炼钢降碳过程。石灰石和白云石等熔剂中的碳酸钙和碳酸镁在高温下会发生分解反应,并排放出二氧化碳。炼钢降碳是指在高温下用氧化剂把生铁里过多的碳和其他杂质氧化成二氧化碳排放和炉渣,伴有二氧化碳排放。4.电石生产过程的二氧化碳排放电石也称碳化钙(CaC2)。电石生产企业一般包括两个主要过程:以石灰石91为原料煅烧生产石灰的过程;以石灰和碳素原料如焦炭、无烟煤、石油焦等为原料生产电石的过程。在中国省级工业生产过程温室气体清单,电石生产过程的二氧化碳排放指后一个过程的二氧化碳排放,即以石灰和碳素原料为原料生产电石过程的排放。电石企业石灰生产过程的排放在石灰生产过程部分报告。5.己二酸生产过程的氧化亚氮排放己二酸,又称肥酸,分子式为HOOC(CH2)4COOH。它是一种重要的有机二元酸,主要用于制造尼龙66纤维和尼龙66树脂、聚氨酯泡沫塑料。目前,工业上生产己二酸主要有环己烷法、环己醇法等,以环己烷法为主。按照环己烷法,苯催化加氢生成环己烷,环己烷经空气氧化生成环己酮和环己醇的混合物(一般称KA油),KA油再经硝酸氧化合成己二酸。在KA油经硝酸氧化合成己二酸的过程中,会排放氧化亚氮。6.硝酸生产过程的氧化亚氮排放生产硝酸(HNO3)时,作为氨气(NH3)高温催化氧化的副产品,会生成氧化亚氮(N2O)。影响N2O排放量的因素有燃烧条件(压力、温度)、催化剂成分和老化程度(使用时间)等。7.铝生产过程的六氟化硫排放我国原铝生产采用点式下料预焙槽技术(PFPB)和侧插阳极棒自焙槽技术(HSS)两种技术,以点式下料预焙槽技术为主。原铝熔炼中存在一种阳极效应的过程,此过程会排放四氟化碳(CF4,PFC-14)和六氟乙烷(C2F6,PFC-116)两种全氟化碳(PFCs)。8.镁生产过程的六氟化硫排放一些镁生产企业使用六氟化硫(SF6)作为保护剂。镁生产过程六氟化硫排放来源于原镁生产中的粗镁精炼环节,以及镁或镁合金加工过程中的熔炼和铸造环节,六氟化硫具体使用在这些环节。这些生产环节会有部分六氟化硫排放。9.电力设备生产和安装的六氟化硫排放六氟化硫具有优异的绝缘性能和良好的灭弧性能,在高压开关断路器及封闭式气体绝缘组合电器设备(GIS)得到广泛使用。电力设备生产、安装、使用和报废环节都会排放六氟化硫。为简化,《省级温室气体清单编制指南》只要求报告电力设备生产环节和安装环节的六氟化硫排放,暂不报告电力设备使用环节和92报废环节的六氟化硫排放。10.半导体生产含氟气体排放半导体生产过程采用多种含氟气体。含氟气体主要用于半导体制造业的晶圆制作过程中,具体用在等离子刻蚀和化学蒸汽沉积(CVD)反应腔体的电浆清洁和电浆蚀刻。这些生产环节会有部分含氟气体排放。《省级温室气体清单指南》要求计算和报告半导体制造的四氟化碳、三氟甲烷(CHF3或HFC-23)、六氟乙烷和六氟化硫的排放量。11.一氯二氟甲烷生产的三氟甲烷排放在保护臭氧层的进程中,一氯二氟甲烷(HCFC-22)由于其较低的臭氧耗减潜能值(0.05)而得到发展。一氯二氟甲烷的分子式是CHClF2。我国一氯二氟甲烷的生产采用卤化锑催化剂液相法。生产中会伴随着产生三氟甲烷(HFC-23)的副反应,部分三氟甲烷会排放到大气中。12.氢氟烃生产的泄露排放《蒙特利尔议定书》及其修正案促使工业界开发并生产了多种臭氧消耗物质(ODS)替代品。氢氟烃是一类臭氧消耗物质替代品,这类臭氧消耗物质替代品在生产和使用中会有部分气体排放到大气中,造成温室效应,成为温室气体。氢氟烃生产和使用的排放都是泄露排放。氢氟烃作为固定式空调制冷剂,固定式空调制冷剂,气雾剂,溶剂等用途,在使用和报废过程中都会有排放产生。氢氟烃生产过程中也会有泄露排放。从排放数量看,氢氟烃使用过程的排放比生产过程的排放多,但排放量估算比较复杂。为了简化,省级清单只要求计算和报告氢氟烃生产过程的排放,暂不要求计算和报告氢氟烃使用过程的排放。二、编制方法省级工业生产过程温室气体清单范围包括:水泥生产过程二氧化碳排放,石灰生产过程二氧化碳排放,钢铁生产过程二氧化碳排放,电石生产过程二氧化碳排放,己二酸生产过程氧化亚氮排放,硝酸生产过程氧化亚氮排放,一氯二氟甲烷生产过程三氟甲烷排放,铝生产过程全氟化碳排放,镁生产过程六氟化硫排放,电力设备生产过程六氟化硫排放,半导体生产过程氢氟烃、全氟化碳和六氟化硫排放,以及氢氟烃生产过程的氢氟烃排放。其他生产过程或这些工业生产过程的其他温室气体排放暂不报告。93编制省级工业生产过程温室气体清单,首先是辨明各生产过程的排放源,然后确定计算方法,搜集活动水平数据,确定排放因子,计算排放量,按照报告格式报告排放量,并进行不确定性分析。(一)水泥生产过程1.排放量计算公式估算水泥生产过程二氧化碳排放量计算公式见式(3.1),此方法是《1996年IPCC清单指南》推荐的方法,也是我国国家信息首次和第二次信息通报温室气体清单编制所采用的方法。EFAD2×=COE(3.1)式中,2COE是水泥生产过程二氧化碳排放量,AD是省级辖区内扣除电石渣生产的熟料产量后的水泥熟料产量,EF是水泥生产过程平均排放因子。2.收集活动水平数据估算水泥工业生产过程二氧化碳排放所需要的活动水平数据为所在省市区扣除了用电石渣生产的熟料数量之后的水泥熟料产量。目前,国家统计局还没有发布水泥熟料统计数据。中国水泥协会编写的《中国水泥年鉴》有分省份的水泥熟料产量,比如《中国水泥年鉴2001-2005》有2005年我国分省份的水泥熟料产量。一些省发布了本省的水泥熟料统计数据。利用电石渣生产熟料的产量需要实地调查。水泥工业生产过程活动水平数据表见表3.1。表3.1水泥活动水平数据类别单位数值水泥熟料产量万吨电石渣生产的熟料产量万吨3.确定排放因子水泥生产的二氧化碳排放往往是主要的排放源。若有条件,建议研究确定本省熟料生产的二氧化碳排放因子。为确定本省熟料生产的二氧化碳排放因子,需调查本省典型的水泥熟料生产企业的平均的氧化钙含量和氧化镁含量,然后,按照公式(3.2)计算得到排放因子。94排放因子=熟料CaO含量×44/56.1+熟料MgO含量×44/40.3(3.2)如没有条件获取本地排放因子,建议采用《省级温室气体清单指南》表2.2推荐的排放因子估算水泥生产过程排放量。(二)石灰生产过程1.排放量计算公式估算石灰生产过程二氧化碳排放的计算公式见式(3.3),这一方法是《1996年IPCC清单指南》推荐方法,也是我国国家温室气体清单编制所采用的方法,。EFAD2×=COE(3.3)式中,2COE是石灰生产过程二氧化碳排放量;AD是所在省级辖区内石灰产量;EF是石灰平均排放因子。2.收集活动水平数据估算石灰生产过程二氧化碳排放所需要的活动水平数据为所在省市区的石灰产量。考虑到我国没有官方的石灰产量统计资料,中国石灰协会也只进行过几次调查,为了比较准确地估计石灰产量,需要进行抽样调查。建议的调查步骤如下:首先,通过调查,确定所在省级辖区内每个市区县的石灰企业数量。其次,对于每个市区县,调查20%左右有代表性的企业,并据此确定每个市区县平均每个企业的石灰产量。然后,利用每个市区县的石灰企业数量乘该市平均每个企业的石灰产量,得到该市的石灰产量。最后,对于所有市(区、县)的产量加总,得到省级辖区内的石灰产量。表3.2石灰生产过程活动水平数据类别单位数值石灰产量万吨在原始数据收集的基础上,可汇总出石灰工业生产过程活动水平数据表(表3.2)。3.确定排放因子石灰生产的二氧化碳排放往往是主要的排放源。若有条件,建议研究确定本95省石灰生产的二氧化碳排放因子。为确定本省石灰生产的二氧化碳排放因子,需调查本省典型的石灰生产企业的氧化钙含量和氧化镁含量,然后,按照公式(3.4)计算得到排放因子。排放因子=石灰CaO含量×44/56.1+石灰MgO含量×44/40.3(3.4)若无本地实测排放因子,建议采用《省级温室气体清单指南》表2.4推荐的排放因子估算石灰生产过程排放量。(三)钢铁生产过程1.排放量计算公式估算钢铁生产过程二氧化碳排放量的计算公式见式(3.5),此方法是我国国家温室气体清单编制所采用的方法。()1244FADFADEFADEFAD2××−×+×+×=ssrrddllCOE(3.5)式中,2COE是钢铁生产过程二氧化碳排放量;ADl是所在省级辖区内钢铁企业消费的作为溶剂的石灰石的数量;EFl是作为溶剂的石灰石消耗的排放因子;ADd是所在省级辖区内钢铁企业消费的作为溶剂的白云石的数量;EFd是作为溶剂的白云石消耗的排放因子;ADr是所在省级辖区内炼钢用生铁的数量;Fr是炼钢用生铁的平均含碳率;ADs是所在省级辖区内炼钢的钢材产量;Fs是炼钢的钢材产品的平均含碳率。钢铁生产中焦炭消耗的二氧化碳排放在能源活动温室气体清单部分报告。2.收集活动水平数据需要收集的活动水平数据为辖区内钢铁企业石灰石和白云石的年消耗量,以及炼钢的生铁投入量和钢材产量。钢铁工业生产过程活动水平数据表见表3.3。表3.3钢铁生产过程活动水平数据类别单位数值类别单位数值石灰石消耗量万吨炼钢用生铁量万吨白云石消耗量万吨钢材产量万吨《中国统计年鉴》发布生铁、粗钢和钢材产量数据。《中国钢铁工业年鉴》96也发布生铁、粗钢和钢材产量数据。比如,《中国钢铁工业年鉴2006》有2005年钢铁产量数据。但要注意,这两年鉴的生铁产量与表3.3的炼钢用生铁量不是一个概念,需要通过补充调查,通过生铁产量推算出炼钢用生铁量。一些省级工业生产过程温室气体清单试点省编制单位认为粗钢产量比钢材产量更能反映炼钢降碳过程的活动水平。如果采用粗钢产量变量,计算公式仍可采用公式(3.5),但是,公式中,ADs是所在省级辖区内炼钢的粗钢产量;相应地,Fs应该是炼钢的粗钢产品的平均含碳率。在确定排放因子时需要注意此点。其他活动水平数据需要向统计局和钢铁企业调查。3.确定排放因子若有条件,建议研究确定本省钢铁生产的单位石灰石消费的二氧化碳排放量,单位白云石消费的二氧化碳排放量,生铁平均含碳量和钢材平均含碳量。若无条件确定本地排放因子,建议采用《省级温室气体清单指南》表2.6推荐的排放因子或基本参数估算钢铁生产过程排放量。如果省级工业生产过程温室气体清单编制单位在利用公式(3.5)计算时选择采用粗钢产量,相应地,Fs应该是粗钢产品的平均含碳率,而不应该用《省级温室气体清单指南》中的钢材平均含碳量推荐值。清单编制机构应该通过调查确定本省粗钢产品的平均含碳率。(四)电石生产过程1.排放量计算公式估算电石生产过程二氧化碳排放量的计算公式见式(3.6),此方法是《1996年IPCC清单指南》推荐的方法,也是我国国家温室气体清单编制所采用的方法。EFAD2×=COE(3.6)式中,2COE是电石生产过程二氧化碳排放量;AD是所在省级辖区内电石产量;EF是电石的排放因子。2.收集活动水平数据估算电石生产过程二氧化碳排放需要的活动水平数据是年电石生产量,可向统计部门等单位调研。电石工业生产过程活动水平数据表见表3.4。97表3.4电石生产过程活动水平数据类别单位数值电石产量吨3.确定排放因子若有条件,建议研究确定本省电石生产过程的二氧化碳排放因子。根据国家清单编制的经验,为确定电石生产过程的二氧化碳排放因子,需要测量或调查电石生产过程中,生产1吨电石的碳素原料消耗量(记为CR)和电极料消耗量(记为EC),电极料的含碳比例(记为β),测量或调查所生产的电石碳化钙含量(记为α),按式(3.7)计算。排放因子=β×44/64+((CR+EC)×β-α×36/64)×44/12(3.7)式中,排放因子的单位是tCO2/t电石,生产1吨电石的碳素原料消耗量CR和电极料消耗量EC的单位均为t/t电石,电极料的含碳比例β和电石碳化钙含量α是无量纲数。若无条件确定本地排放因子,建议采用《省级温室气体清单指南》表2.8推荐的排放因子估算电石生产过程排放量。(五)己二酸生产过程1.排放量计算公式估算己二酸生产过程二氧化碳排放量的计算公式见式(3.8),这一方法是《1996年IPCC清单指南》推荐的方法,也是我国国家温室气体清单编制所采用的方法。EFAD2×=ONE(3.8)式中,ONE2是己二酸生产过程二氧化碳排放量;AD是所在省级辖区内己二酸产量;EF是己二酸的平均排放因子。2.收集活动水平数据由于己二酸生产厂家不多,可通过统计局或企业主管部门了解到所在省市区己二酸生产企业的个数和名录。调查每家企业的产量后,把每个企业的产量加总可以得到所在省市区己二酸的产量。己二酸生产过程活动水平数据表见表3.5。98表3.5己二酸生产过程活动水平数据类别单位数值己二酸产量吨3.确定排放因子若有条件,建议研究确定本省己二酸生产过程的氧化亚氮排放因子。可通过调查申请清洁发展机制(CDM)项目的项目设计文件和项目监测文件,得到估计排放因子的信息。若无本地实测排放因子,建议采用《省级温室气体清单指南》表2.10推荐的排放因子估算己二酸生产过程排放量。(六)硝酸生产过程1.排放量计算公式硝酸生产过程中,氧化亚氮的生成量取决于反应压力、温度、设备年代和设备类型等,反应压力对氧化亚氮生产影响最大。因此,硝酸生产过程的排放量计算需要根据不同压力分。估算硝酸生产过程氧化亚氮排放量的计算公式见式(3.9),此方法是《1996年IPCC清单指南》推荐的方法,也是我国国家温室气体清单编制所采用的方法。∑×=iiiONEEFAD2(3.9)式中,ONE2是硝酸生产过程氧化亚氮排放量;i指的是高压法(没有安装非选择性尾气处理装置),高压法(安装非选择性尾气处理装置,NSCR),中压法,常压法,双加压法,综合法,低压法等七种技术类型;ADi是所在省级辖区内上述七种技术的硝酸产量;EFi是七种技术的氧化亚氮排放因子。2.收集活动水平数据所需的活动水平数据为辖区内七种技术类型的硝酸产量数据。活动水平数据需要通过企业调查得到。把企业调查数据加总,可得到所在省市区七种技术的硝酸产量,并按表3.6的格式填写活动水平数据表。99表3.6硝酸生产过程活动水平数据类别单位数值高压法(没有安装非选择性尾气处理装置)产量吨高压法(安装非选择性尾气处理装置)产量吨中压法产量吨常压法产量吨双加压产量吨综合法产量吨低压法产量吨3.确定排放因子若有条件,建议研究确定本省硝酸生产过程的氧化亚氮排放因子。可通过调查申请清洁发展机制项目的项目设计文件和项目监测文件,得到估计排放因子的信息。若无本地实测排放因子,建议采用《省级温室气体清单指南》表2.12推荐的排放因子估算硝酸生产过程排放量。(七)铝生产过程1.排放量计算公式估算铝生产过程全氟化碳排放量的计算公式见式(3.10)和式(3.11),此方法是《1996年IPCC清单指南》推荐的方法,也是我国国家温室气体清单编制所采用的方法。∑=×=211,4iiiCFFFADE(3.10)式中,4CFE是铝生产过程中CF4排放量,ADi分别是采用点式下料预焙槽技术生产和采用侧插阳极棒自焙槽技术生产的产量,EFi,1分别是点式下料预焙槽技术和侧插阳极棒自焙槽技术的CF4排放因子。∑=×=212,62iiiFCFFADE(3.11)100式中,62FCE是铝生产过程中C2F6排放量,ADi分别是采用点式下料预焙槽技术生产和采用侧插阳极棒自焙槽技术生产的产量,EFi,2分别是点式下料预焙槽技术和侧插阳极棒自焙槽技术的C2F6排放因子。2.收集活动水平数据所需的活动水平数据为省级辖区内按照点式下料预焙槽技术和侧插阳极棒自焙槽技术分的原铝产量。活动水平数据可通过企业实地调查得到。铝生产过程活动水平数据表见表3.7。表3.7铝生产过程活动水平数据类别单位数值点式下料预焙槽技术产量万吨侧插阳极棒自焙槽技术产量万吨3.确定排放因子若有条件,建议研究确定本省铝生产过程的氧化亚氮排放因子。可通过调查申请清洁发展机制项目的项目设计文件和项目监测文件,得到估计排放因子的信息。若无本地实测排放因子,建议采用《省级温室气体清单指南》表2.16推荐的排放因子估算铝生产过程排放量。(八)镁生产过程1.排放量计算公式估算镁生产过程六氟化硫排放量的计算公式见式(3.12),此方法是《2006年IPCC清单指南》推荐的方法,也是我国国家温室气体清单编制所采用的方法。∑=×=216iiiSFFFADE(3.12)式中,6SFE是镁生产过程SF6排放量,ADi分别是省级辖区内采用六氟化硫作为保护剂的原镁产量和镁加工的产量,EFi分别是采用六氟化硫作为保护剂的原镁生产的SF6排放因子和镁加工的SF6排放因子。1012.收集活动水平数据对于原镁生产环节,所需的活动水平数据为省级辖区内采用六氟化硫作为保护剂的原镁产量。对于镁加工环节,所需的活动水平数据为辖区内镁加工产量。这些数据可以通过省市区统计部门或行业协会获得,也可采用抽样调查方法。在原始数据收集的基础上,可汇总出镁生产过程活动水平数据表,见表3.8。表3.8镁生产过程活动水平数据类别单位数值采用六氟化硫作为保护剂的原镁产量万吨镁加工产量万吨3.确定排放因子镁生产过程的排放量比较小,建议采用《省级温室气体清单指南》表2.18推荐的排放因子估算镁生产过程排放量。(九)电力设备生产过程1.排放量计算公式估算电力设备生产过程六氟化硫排放量的计算公式见式(3.13),此方法是《IPCC优良作法指南》推荐的方法,也是我国国家温室气体清单编制所采用的方法。EFAD6×=SFE(3.13)式中,6SFE是电力设备生产过程的SF6排放量;AD是所在省级辖区内电力设备生产过程SF6的使用量;EF是电力设备生产过程SF6的平均排放系数。2.收集活动水平数据所需的活动水平数据为辖区内电力设备生产过程六氟化硫使用量,可通过典型调查方法获得。电力设备生产过程活动水平数据表见表3.9。表3.9电力设备生产过程活动水平数据类别单位数值电力设备生产过程六氟化硫使用量吨1023.确定排放因子若有条件,建议研究确定本省电力设备生产和安装过程的六氟化硫排放因子。若无本地实测排放系数,建议采用《省级温室气体清单指南》表2.20的排放系数估算电力设备生产过程排放量。(十)半导体生产过程1.排放量计算公式估算半导体生产过程排放量的方法的计算公式见式(3.14),式(3.15),式(3.16)和式(3.17),此方法是《IPCC优良作法指南》推荐的方法,也是我国国家温室气体清单编制所采用的方法。444EFADCFCFCFE×=(3.14)式中,4CFE是半导体生产过程的CF4排放量;4CFAD是所在省(直辖市、自治区)辖区内半导体生产过程CF4的使用量;4CFEF是半导体生产过程CF4排放因子。232323EFAD−−−×=HFCHFCHFCE(3.15)式中,23−HFCE是半导体生产过程的HFC-23排放量;23−HFCAD是所在省(直辖市、自治区)辖区内半导体生产过程HFC-23的使用量;23−HFCEF是半导体生产过程HFC-23排放因子。626262EFADFCFCFCE×=(3.16)式中,62FCE是半导体生产过程的C2F6排放量;62FCAD是所在省(直辖市、自治区)辖区内半导体生产过程C2F6的使用量;62FCEF是半导体生产过程C2F6排放因子。666EFADSFSFSFE×=(3.17)式中,6SFE是半导体生产过程的SF6排放量;6SFAD是所在省(直辖市、自103治区)辖区内半导体生产过程SF6的使用量;6SFEF是半导体生产过程SF6排放因子。2.收集活动水平数据所需的活动水平数据为辖区内的含氟气体的使用量,可通过典型调查方法获得。半导体生产过程活动水平数据表见表3.10。表3.10半导体生产过程活动水平数据CF4用量(千克)HFC-23用量(千克)C2F6用量(千克)SF6用量(千克)3.确定排放因子若有条件,建议研究确定本省半导体生产过程过程含氟气体的排放因子。若无本地实测排放系数,建议采用《省级温室气体清单指南》表2.22推荐的排放因子估算半导体生产过程排放量。(十一)一氯二氟甲烷生产过程1.排放量计算公式估算HCFC-22生产过程HFC-23排放量的计算公式见式(3.18),此方法是《1996年IPCC清单指南》推荐的方法,也与我国国家温室气体清单编制所采用的方法一致。EFAD23×=−HFCE(3.18)式中,23−HFCE是HCFC-22生产过程HFC-23排放量;AD是所在省(市)辖区内HCFC-22产量;EF是HCFC-22生产的平均排放因子。2.收集活动水平数据由于HCFC-22生产厂家不多,可通过统计局或企业主管部门了解到所在省市区HCFC-22生产企业的个数和名录。然后,调查每家企业的产量。把每个企业的产量加总可以得到所在省市区HCFC-22的产量,并按照表3.11的格式填写活动水平数据表。104表3.11一氯二氟甲烷生产过程活动水平数据类别单位数值HCFC-22产量吨3.确定排放因子若有条件,建议研究确定本省HCFC-22生产的HFC-23排放因子。可通过调查申请清洁发展机制项目的项目设计文件和项目监测文件,得到估计排放因子的信息。若无条件获得本地排放因子,建议采用《省级温室气体清单指南》表2.14推荐的排放因子估算HCFC-22生产过程排放量。(十二)氢氟烃生产过程1.排放量计算公式估算氢氟烃生产过程排放量的计算公式见式(3.19),此方法是《1996年IPCC清单指南》所推荐的方法,也是我国国家温室气体清单编制所采用的方法。iiEFAD×=iE(3.19)式中,iE是第i类氢氟烃生产过程的同类氢氟烃排放量;iAD是所在省(市)辖区内第i类氢氟烃产量;iEF是第i类氢氟烃生产的平均排放因子。2.收集活动水平数据氢氟烃生产过程所需的活动水平数据为省级辖区内的氢氟烃生产企业的产量,可通过企业实地调查获得。氢氟烃生产过程活动水平数据表见表3.12。表3.12氢氟烃生产过程活动水平数据HFC种类产量(千克)HFC种类产量(千克)HFC-32HFC-152aHFC-125HFC-227eaHFC-134aHFC-236faHFC-143aHFC-245fa1053.确定排放因子建议采用《省级温室气体清单指南》表2.24推荐的排放系数估算氢氟烃生产过程排放量。三、存在问题及解决途径1.水泥熟料产量是利用省统计资料还是利用国家统计资料?几个温室气体清单编制试点省份在编制清单的过程中发现,省统计年鉴中的2005年水泥熟料产量与《中国水泥年鉴》的熟料产量数据不一致。水泥熟料产量是利用省统计资料还是利用国家统计资料?此问题的解决办法是:如果有比较充足的支持材料可证明本省的统计资料比《中国水泥年鉴2001-2005》的数据准确,请清单编制单位撰写说明材料,并把此材料作为清单报告的附录,随清单报告一起提交。在这样的情况下,可以采用本省水泥熟料统计数据。如果没有充足的支持材料能证明本省的统计资料比《中国水泥年鉴2001-2005》的数据准确,建议各省利用《指南》公式(2.1)计算时,所用的水泥孰料产量数值以《中国水泥年鉴2001-2005》的数据为准。2.石灰产量调查如何组织?有几个试点省实际调查的石灰企业较少。有些省份是采用专家推测的办法得到的石灰产量数据,据此得到的石灰产量数据的不确定性比较高。他们反映:石灰企业规模小,统计数据基本上没有石灰企业的数据,调查工作量大。此问题的解决办法是:石灰生产活动水平数据的获取是省级工业过程排放清单编制的重点和难点。考虑到石灰生产过程二氧化碳排放占各省温室气体排放比重还比较高,考虑到核算二氧化碳排放是未来一项长期的工作,建议各省负责石灰生产产量调查任务的人员在省(市、区)发展和改革委员会的指导下,在资金允许的条件下,在适当的时机做一些进一步的补充调查,以提高石灰产量数据的质量。3.历史数据如何追溯?有的省级清单编制单位反映:企业2005年的活动水平数据难以追溯,是否能根据2010年的数据来估算估算。106此问题的解决办法是:分析研究2005年所采用的是什么样的技术,然后寻找现有仍使用该种技术的企业,用现有仍使用该种技术的企业的情况来推测2005年的情况。4.只有电力设备安装环节而没有生产环节的排放因子是多少?有的省级清单编制单位反映:该省市只有电力设备安装过程,没有生产环节,在这种情况下,SF6排放因子是否还能按照《指南》所提的8.6%来计算?对于只有电力设备安装过程,没有生产环节的省份,需要在报告中把这种情况下记录下,SF6排放因子可以先按照《指南》所列的排放因子计算。5.排放因子的不确定性如何确定?不确定性分析是温室气体排放核算的一项重要工作。为定量计算工业生产过程的温室气体排放结果的不确定性,需要知道《省级温室气体清单编制指南》(以下简称《指南》)推荐排放因子的不确定性范围。表3.13和表3.14是根据以前的工作整理、估算排放因子的不确定性范围,可参照此不确定性范围定量计算工业生产过程温室气体排放结果的不确定性。表3.13二氧化碳和氧化亚氮排放因子不确定性范围因子/系数不确定性因子不确定性水泥2%硝酸_高压法(无安装非选择性尾气处理装置)10%石灰14.2%硝酸_高压法(安装非选择性尾气处理装置)10%石灰石消耗22.5%硝酸_中压法10%白云石消耗22.5%硝酸_常压法10%生铁平均含碳量5%硝酸_双加压法10%钢材平均含碳量5%硝酸_综合法10%电石5%硝酸_低压法10%己二酸1%107表3.14含氟气体排放因子不确定性范围因子不确定性因子不确定性HCFC-22生产15%半导体生产C2F6排放系数1.6%点式下料预焙槽技术CF4排放20.6%半导体生产SF6排放系数1%点式下料预焙槽技术C2F6排放29.6%HFC-32生产40%侧插阳极棒自焙槽技术CF4排放116.6%HFC-125生产40%侧插阳极棒自焙槽技术C2F6排放107.8%HFC-134a生产40%原镁生产30%HFC-143a生产40%镁加工30%HFC-152a生产40%电力设备生产过程3%HFC-227ea生产40%半导体生产CF4排放系数2%HFC-236fa生产40%半导体生产HFC-23排放系数1.2%HFC-245fa生产40%6.辖区外温室气体排放如何报告?有省级清单编制机构反映:在某省市注册登记的某钢铁企业的某炼铁生产设备是在安装其他省份的,也是在其他省份实施生产活动的。该企业的这一炼铁生产环节的排放是在辖区外排放的,是不是需要单独报告?此问题的解决办法是:《指南》所核算的工业生产过程温室气体排放量是行政辖区内的温室气体排放,辖区外温室气体排放不属于核算范围。考虑到核算温室气体排放是未来一项长期的工作,建议各省从现在就开始注意此问题,并尽量把辖区外温室气体排放单独核算,单独报告。从试点省工业生产过程清单报告看,有的省市已经注意到此问题,并做了相应的处理。7.清单试点省有些什么好的做法?在编制7个清单试点省清单过程中,针对地方的特点,基于团队的工作基础,各省清单编制工作团队都有一些好的做法可供其他省份编制清单参考。108调查确定石灰产量是工业生产过程清单编制的一个难点,广东省工业生产过程清单编制单位按照《指南》要求,通过调查20%左右的石灰企业,估算本省石灰产量。云南省工业生产过程清单编制单位通过专家估计获得规模以下石灰企业产量。陕西省工业生产过程清单编制单位通过县市发改委协助调查估算石灰产量。为加强质量管理和控制,湖北省工业生产过程清单编制组制订了针对各个行业企业的清单编制作业指导书,以规范数据获得等流程和方法;发布了《湖北省工业生产过程温室气体清单编制方案》,指导企业数据获得工作。辖区外工业生产过程排放如何报告是《省级清单指南》没有明确规定的,天津市工业生产过程清单编制单位通过与《省级清单指南》执笔人员讨论,研究确定了作为信息项,分别报告的做法。辽宁省工业生产过程清单编制单位依靠其在各市的合作单位,比较详细地掌握工业生产过程排放企业名单,为比较准确地计算温室气体排放量打下了好的基础。浙江省工业生产过程清单编制单位通过经信委的信息掌握工业生产过程温室气体排放源的总体情况,结合钢铁和HCFC-22生产企业实地调研把握企业的实际情况,以加深对于统计数据的理解。109附件工业生产过程清单编制报告格式(以2005年为例)中国清洁发展机制基金赠款项目内部资料2005年XXX工业生产过程温室气体清单报告(编制单位名称)2012年X月110目录摘要(1000字以内,由谁组织和参与编写,报告负责人、清单计算技术负责人等相关背景)第一章概述(简要介绍本清单包括哪些内容,各工业生产过程排放量分别为多少,各主要排放源所占的比例,给出总的排放结果)(正文,宋体四号)第二章水泥生产过程一、排放源界定二、排放量估算方法(给出计算公式,说明变量的含义)三、活动水平数据(按《省级清单指南》表2.1个格式给出活动水平数据,说明活动水平数据的来源。如有计算过程,具体说明是如何估算的,计算所依据的数据的来源)四、排放因子(说明是采用《省级清单指南》推荐的排放因子或采用本地化的排放因子。若采用本地化的排放因子,需要简要说明具体的计算过程或测试工作,并在附录给出所有的原始数据)五、排放量估计(具体说明排放的计算结果(含实物量,和折成二氧化碳当量的数量)六、不确定性分析(清单的不确定性主要来源,及其初步定量结果;清单的不确定性估算结果;为减少清单的不确定性,今后拟采取的具有可行性的措施)第三章石灰生产过程一、排放源界定二、排放量估算方法三、活动水平数据111四、排放因子五、排放量估计六、不确定性分析第四章钢铁生产过程一、排放源界定二、排放量估算方法三、活动水平数据四、排放因子五、排放量估计六、不确定性分析第五章电石生产过程一、排放源界定二、排放量估算方法三、活动水平数据四、排放因子五、排放量估计六、不确定性分析第六章己二酸生产过程一、排放源界定二、排放量估算方法三、活动水平数据四、排放因子五、排放量估计六、不确定性分析第七章硝酸生产过程一、排放源界定二、排放量估算方法三、活动水平数据112四、排放因子五、排放量估计六、不确定性分析第八章铝生产过程一、排放源界定二、排放量估算方法三、活动水平数据四、排放因子五、排放量估计六、不确定性分析第九章镁生产过程一、排放源界定二、排放量估算方法三、活动水平数据四、排放因子五、排放量估计六、不确定性分析第十章电力设备生产过程一、排放源界定二、排放量估算方法三、活动水平数据四、排放因子五、排放量估计六、不确定性分析第十一章半导体生产过程一、排放源界定二、排放量估算方法三、活动水平数据113四、排放因子五、排放量估计六、不确定性分析第十二章一氯二氟甲烷生产过程一、排放源界定二、排放量估算方法三、活动水平数据四、排放因子五、排放量估计六、不确定性分析第十三章氢氟烃生产过程一、排放源界定二、排放量估算方法三、活动水平数据四、排放因子五、排放量估计六、不确定性分析第十四章单独报告的生产过程一、排放源界定二、排放量估算方法三、活动水平数据四、排放因子五、排放量估计六、不确定性分析第十五章工业生产过程排放核算结果(按《省级清单指南》表2.25的格式给出排放核算结果,提供12个行业折成二氧化碳当量的排放量表,分析12个行业占工业生产过程的排放比重;单独说明单独报告的工业生产过程的排放量)114附件一、水泥生产过程(没有在正文给出的数据表格,数据的说明,数据来源说明。利用统计部门统计数据的,要具体给出统计数据的名称,作者,年份和出版单位。没有公开发布的统计部门的统计要具体说明统计资料的名称,提供者,年份。利用其他部门的统计数据的,要具体给出统计数据的名称,年份,提供者,年份。采用专家提供的数据的,要具体给出专家的名字,所在单位,提供的方式(书面的,或研讨会上,或访谈,或通过电子邮件等等),提供的时间。如果是比较系统的数据,或数据量比较大,需要在附录提供专门的报告。采用企业数据的,要给出电话联系得到的数据要在附录提交具体的调研报告。报告需要给出调研的企业的名称,打电话的人,接电话的人,打电话的时间,记录人。企业实地调查得到的数据要记录具体的调查过程,并给出调研的企业的名称,访问时间,实施调查的人,提供数据的人,记录人等。采用本地化的排放因子的需要提供排放因子报告。在报告中,详细说明排放因子的具体估计方法。要具体说明估计中所采用的计算公式,所用数据的来源。)二、石灰生产过程三、钢铁生产过程四、电石生产过程五、己二酸生产过程六、硝酸生产过程七、铝生产过程八、镁生产过程九、电力设备生产过程十、半导体生产过程十一、一氯二氟甲烷生产过程十二、氢氟氟生产过程十三、单独报告的生产过程115第四章省级农业温室气体清单编制一、基本概念省级农业温室气体清单包括四个部分:一是动物肠道发酵甲烷排放,二是动物粪便管理甲烷和氧化亚氮排放,三是稻田甲烷排放,四是农用地氧化亚氮排放。动物肠道发酵甲烷排放是食草动物消化道发酵的必然副产物。所有动物消化道内都寄生着微生物,这些微生物发酵消化道内饲料时会产生多种代谢产物,甲烷是其中代谢气体产物之一。消化道内产生的甲烷大部分从动物头部的口、鼻,小部分从直肠排出体外,进入周围大气环境。甲烷排放量受动物类别、年龄、体重、采食饲料数量及质量,生长及生产水平的影响,其中采食量和饲料质量是最重要的影响因子。动物肠道发酵甲烷排放由不同动物类型年末存栏量乘以对应甲烷排放因子得到。动物粪便管理甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放是指在施入到土壤之前动物粪便储存和处理所产生的CH4和N2O。这里的‘粪便’是指家畜排泄的粪便和尿液。动物粪便在储存和处理过程中CH4和N2O的排放量取决于粪便中氮、碳含量、储存时间和处理方式。动物粪便管理系统甲烷和氧化亚氮排放清单由不同动物类型年末存栏量乘以对应氧化亚氮排放因子得到。稻田甲烷排放指在淹水稻田中土壤有机物厌氧分解产生甲烷(CH4)并通过水稻植物的传输作用逸散到大气中。一定面积的稻田甲烷年排放量是一个与水稻品种、水稻生长期和种植季数、土壤类型和土壤温度、水分管理方法以及肥料的使用和有机无机物的添加有关的函数。稻田甲烷排放量由不同类型稻田面积乘以相应稻田甲烷排放因子得到。稻田类型分为单季稻、双季早稻、双季晚稻三类。稻田甲烷排放因子可用推荐值,也可用过程模型CH4MOD计算得到。农业土壤中的氧化亚氮(N2O)是通过微生物的硝化和反硝化过程产生的。许多农业活动向土壤加氮,增加了用于硝化和反硝化的氮量,从而增加了N2O排放量。人为氮投入导致的N2O排放包括直接排放(例如直接来源于加了氮的土壤)和两种间接排放(例如通过NH3和NOx气体的挥发后沉降引起的116N2O排放,另一个是氮淋溶和径流引起的N2O排放)。农用地氧化亚氮排放量由氮输入量乘以氧化亚氮排放因子得到。直接排放由农用地当季氮输入引起的氧化亚氮排放。输入的氮来源包括氮肥、粪肥和秸秆还田。间接排放包括大气氮沉降引起的氧化亚氮排放和氮淋溶径流损失引起的氧化亚氮排放。另外,没经过处理的动物粪肥引起的N2O直接排放(例如牧场草原和围场的动物粪肥)也应该包括在直接排放这一部分。如果在动物粪便管理系统N2O排放中如已包含放牧N2O的排放,并且此部分估算结果不能独立展示,则放牧引起N2O排放暂不放在农业土壤N2O排放结果中。关于编制农业温室气体清单时所用到的基本概念包括:耕地面积是指可以用来种植各种农作物,经常进行耕种的土地面积,包括熟地、当年新开荒地、连续撩荒未满三年的土地和当年的休闲地(轮歇地)的面积。以种植农作物为主,并附带种植桑、茶、果树和其他林木的土地、以及沿海、沿湖地区已围垦利用的“海涂”、“湖田”等面积也包括在内。但不包括专业性的桑田、茶园、果园、果木苗圃、林地、芦苇地和天然草地。农作物播种面积是指一定生产季节结束时实际播种或移植有农作物的面积。播种面积的大小,反映农作物的生产规模和耕地的利用程度。播种面积的统计年度,凡是能在本日历年度内(自1月1日至12月31日)收获的农作物(包括上年秋冬播和本年春播、夏播以及南方地区的晚秋播而在本年收获的全部作物)播种面积,都包括在内。农作物总产量是指在一定时期内(通常是一年)生产的各种农作物产品总产量。它是衡量农业生产成果,统筹安排城乡人民生活,研究生产、积累和消费比例关系及编制国民经济计划的基本数据。不论是种植在耕地上或非耕地上的农作物产量,都包括在内。有的农作物收割期较长,虽在当年冬季就开始收割,但需跨年延到来年春季才能收完的,仍计算为本年农作物总产量。农作物总产量是指全社会的产量,包括国有农场等国有经济单位的产量、集体统一经营的和农户承包地的产量,还包括农民自留地、工矿企业职工农属办的农场和其他单位生产的农作物产量。农作物总产量是统计晒干入库的产量。有些地区,粮食脱粒、晒干、入库比较迟,是按照折干比例折成晒干的粮食产量进行117统计的。期初(末)畜禽存栏头(只)数是指报告期初(末)农村各种合作经济组织和国营农场、农民个人、机关、团体、学校、工矿企业、部队等单位以及城镇居民饲养的大牲畜、猪、羊、家禽等畜禽的存栏数。农用化肥施用量是指本年内实际用于农业生产的化肥数量,包括氮肥、磷肥、钾肥和复合肥。化肥施用量要求按折纯量计算数量。折纯量是指把氮肥、磷肥、钾肥分别按含氮、含五氧化二磷、含氧化钾的百分之一百成份进行折算后的数量。复合肥按其所含主要成分折算。排放因子是指单位面积,或者单位人为源的氮输入量,或者单位动物个体当年温室气体的排放量。以下章节对省级动物肠道发酵甲烷排放、动物粪便管理甲烷和氧化亚氮排放、稻田甲烷排放、农用地氧化亚氮排放的估算方法分别作简要介绍。二、编制方法《省级温室气体清单指南》总体上参照了《IPCC1996指南》、《IPCC2000指南》、《IPCC2006指南》和《初始国家信息通报》中有关农业温室气体清单编制方法,并结合中国各试点省有无编制温室气体清单经验的实际情况,起草了《省级农业温室气体清单编制指南草案》,并聘请相关专家对指南草案进行了咨询和改进,形成了《省级农业温室气体清单编制指南》。(一)动物肠道发酵甲烷排放1、排放源界定动物肠道发酵甲烷排放量受动物类别、年龄、体重、采食饲料数量及质量、生长及生产水平的影响,其中采食量和饲料质量是最重要的影响因子。反刍动物瘤胃容积大,寄生的微生物种类多,能分解纤维素,单个动物产生的甲烷排放量大,反刍动物是动物肠道发酵甲烷排放的主要排放源;非反刍动物甲烷排放量小,特别是鸡和鸭因其体重小所以肠道发酵甲烷排放可以忽略不计。考虑到中国养猪数量较大,占世界存栏量的50%以上,建议包含猪的肠道发酵甲烷排放估算。根据各省畜牧业饲养情况和数据的可获得性,动物肠道发酵甲烷排放源包118括非奶牛、水牛、奶牛、山羊、绵羊、猪、马、驴、骡和骆驼。2、清单编制方法各种动物肠道发酵甲烷排放等于动物的存栏数量乘以适当的排放因子,然后将各种动物的排放量求和得到总排放量。估算动物肠道发酵甲烷排放,分为以下三步:步骤1:根据动物特性对动物分群;步骤2:分别选择或估算家畜肠道发酵甲烷排放因子(单位:千克/头/年);步骤3:子群的甲烷排放因子乘以子群动物数量,估算子群的甲烷排放量,各子群甲烷排放量相加可得出甲烷排放总量。某种动物的肠道发酵甲烷排放量,估算如公式(4.1)所示;畜禽总排放量用式(4.2)计算。-7ienteric,CH4,ienteric,CH4,10EFE××=iAP(4.1)式中,EFCH4,enteric,i为第i种动物甲烷排放量,万吨CH4/年;EFCH4,enteric,i为第i种动物的甲烷排放因子,千克/头/年;APi为第i种动物的数量,头(只)。∑=ienteric,CH4,E4CHE(4.2)式中,ECH4为动物肠道发酵甲烷总排放量,万吨CH4/年;EFCH4,enteric,i为第i种动物甲烷排放量,万吨CH4/年。3、活动水平数据及来源计算动物肠道发酵甲烷排放需要的活动水平数据见表4.1。动物存栏量数据可从《中国统计年鉴》、《中国农业年鉴》,或者地方统计年鉴获得。规模化饲养、农户饲养和放牧饲养存栏量数据可从《中国畜牧业年鉴》或者各省畜牧部门统计资料获得。其中:规模饲养各省可以根据该省统计部门对规模饲养的界定,如果本省统计年鉴无法获得规模饲养数据,可以参照《中国畜牧业年鉴》中对奶牛、肉牛和羊的规模统计情况,该年鉴中对规模以上进行了分类统计,如奶牛存栏5头以上,肉牛出栏10头以上,羊出栏10头以上为规模饲养,以下部分为农户散养;关于放牧饲养是指中国畜牧业年鉴中规定的全国12省市的牧区半牧区县的动物存栏数据。119表4.1所需活动水平数据动物种类存栏量(万头、万只)规模化饲养农户饲养放牧饲养奶牛非奶牛水牛—绵羊山羊猪家禽马驴/骡骆驼4、排放因子确定方法及需要的数据各种动物的甲烷排放因子可以根据公式(4.3)进行计算:)/55.65365Y(EFim,ienteric,CH4,××=iGE(4.3)式中,EFCH4,enteric,i为第i种动物的甲烷排放因子,千克/头/年;GEi为摄取的总能,MJ/头/天;Ym,i为甲烷转化率,是饲料中总能转化成甲烷的比例;55.65为甲烷能量转化因子,MJ/千克CH4。(1)总能(GE)的确定如果没有当地特定动物采食总能数据,可以根据采食能量需要公式或IPCC推荐的公式进行计算,计算总能需要收集参数包括:动物体重、平均日增重、成年体重、采食量、饲料消化率、平均日产奶量、奶脂肪含量、一年中怀孕的母畜百分数、每只羊年产毛量、每日劳动时间等动物特性参数。(2)甲烷转化率(Ym)的确定甲烷转化率取决于动物品种,饲料构成、饲料特性。如果没有当地特定的甲烷转化率,可以选择表4.2和表4.3中推荐的甲烷转化率数值进行计算。120表4.2奶牛、非奶牛、水牛甲烷转化率(Ym)种类Ymb育肥牛a0.04±0.005其他牛0.06±0.005奶母牛(非水牛和水牛)和它们的幼崽0.06±0.005主要饲喂低质量作物残余和副产品的其他非牛和水牛0.07±0.005放牧牛和水牛0.06±0.005注:a饲喂的日粮中90%以上为浓缩料;b±值表示范围;资料来源:《IPCC指南》表4.3羊甲烷转化率(Ym)类别日粮消化率小于65%日粮消化率大于65%羔羊(小于1岁)0.06±0.0050.05±0.005成年羊0.070.07注:±值表示范围;资料来源:《IPCC指南》根据现有数据,计算给出了我国不同动物在不同饲养方式下肠道发酵甲烷排放因子(表4.4),如果当地无相关实测数据,建议采用表4.4给出的推荐值。表4.4动物肠道发酵CH4排放因子(千克/头/年)饲养方式奶牛非奶牛水牛绵羊山羊猪马驴/骡骆驼规模化饲养88.152.970.58.28.91181046农户散养89.367.987.78.79.4放牧饲养99.385.3—7.56.75、动物肠道发酵甲烷排放量计算结果各种动物肠道发酵甲烷排放量估算的结果由表4.5列出。121表4.5动物肠道发酵排放量计算结果动物种类甲烷排放量(万吨)规模化饲养农户饲养放牧饲养奶牛非奶牛水牛绵羊山羊猪马驴、骡骆驼动物肠道发酵总计(二)动物粪便管理甲烷和氧化亚氮排放1、动物粪便管理甲烷排放(1)排放源界定根据各省畜禽饲养情况和统计数据的可获得性,动物粪便管理甲烷排放源包括猪、非奶牛、水牛、奶牛、山羊、绵羊、家禽、马、驴、骡和骆驼。(2)清单编制方法各种动物粪便管理甲烷排放清单等于不同动物粪便管理方式下甲烷排放因子乘以动物数量,然后相加可得总排放量。估算畜禽粪便管理甲烷排放主要分四步进行:步骤1:从畜禽种群特征参数中收集动物数量;步骤2:根据相关畜禽品种、粪便特性以及粪便管理方式使用率计算或选择合适的排放因子;步骤3:排放因子乘以畜禽数量即得出该种群粪便甲烷排放的估算值;步骤4:对所有畜禽种群排放量的估算值求和即为该省排放量。计算特定动物的粪便管理甲烷排放量的公式如式(4.4):122-7imanure,CH4,imanure,CH4,10EFE××=iAP(4.4)式中,EFCH4,enteric,i为第i种动物粪便管理甲烷排放量,万吨CH4/年;EFCH4,enteric,i为第i种动物粪便管理甲烷排放因子,千克/头/年;APi为第i种动物的数量,头(只)。(3)活动水平数据及来源计算动物粪便管理甲烷排放需要的活动水平数据见表4.6。表4.6动物粪便管理甲烷排放活动水平数据表动物种类存栏数(万头、万只)奶牛非奶牛水牛绵羊山羊猪家禽马驴/骡骆驼动物存栏量数据可从《中国统计年鉴》、《中国农业年鉴》,或者当地统计年鉴获得。(4)排放因子确定方法及需要的数据各种动物粪便管理甲烷排放因子可以根据公式(4.5)进行计算:ijkjkoiiijkmanureCHMSMCFBVSEF×××××=67.0365,4,(4.5)式中,EFCH4,enteric,i为动物种类i、粪便管理方式j、气候区k的甲烷排放因子,千克CH4/年;VSi为动物种类i每日易挥发固体排泄量,千克dmVS/天;0.67为甲烷的质量体积密度,千克/m3;Boi为动物种类i的粪便的最大甲烷生产能力,m3/千克dmVS;MCFjk为粪便管理方式j、气候区k的甲烷转化系数,%;MSijk为动物种类i、气候区k、粪便管理方式j的所占比例,%。123VSi是通过调研获得平均日采食能量和饲料消化率数据并利用IPCC提供的公式计算得出;Boi利用IPCC推荐的默认值;MCFjk通过调研粪便管理方式和各省的年平均温度确定。(A)最大甲烷生产能力(Bo)粪便最大甲烷生产能力随动物种类和日粮变化有所不同,建议采用IPCC清单指南中推荐的默认值(表4.7)。表4.7不同动物粪便最大甲烷生产能力动物类型最大甲烷生产能力规模化养殖农户散养放牧奶牛0.240.130.13非奶牛0.190.100.10水牛0.100.10-猪0.450.29-山羊0.180.130.13绵羊0.190.130.13(B)粪便管理方式构成动物粪便管理方式一般分为13种,包括:放牧、每日施肥、固体储存、自然风干、液体贮存、氧化塘、舍内粪坑贮存、沼气池、燃烧、垫草垫料、堆肥和沤肥、好氧处理,调查获得各省不同动物粪便管理方式的所占比例。(C)甲烷转化因子(MCF)甲烷转化因子定义为某种粪便管理方式的甲烷实际产量占最大甲烷生产能力的比例。根据现有数据,计算出我国不同动物在不同区域下粪便管理甲烷排放因子(表4.8)。如果当地无相关实测数据,建议采用表4.8给出的推荐值。124表4.8粪便管理甲烷排放因子(千克/头/年)区域奶牛非奶牛水牛绵羊山羊猪家禽马驴/骡骆驼华北7.462.82-0.150.173.120.011.090.601.28东北2.231.02-0.150.161.120.011.090.601.28华东8.333.315.550.260.285.080.021.640.901.92中南8.454.728.240.340.315.850.021.640.901.92西南6.513.211.530.480.534.180.021.640.901.92西北5.931.86-0.280.321.380.011.090.601.282、动物粪便管理氧化亚氮排放(1)排放源的界定根据各省畜禽饲养情况,同时考虑统计数据的可获得性,本指南确定猪、非奶牛、水牛、奶牛、山羊、绵羊、家禽、马、驴、骡和骆驼为动物废弃物管理氧化亚氮排放源。(2)清单编制方法各种动物粪便管理氧化亚氮排放清单等于不同动物粪便管理方式下氧化亚氮排放因子乘以动物数量,然后相加可得总排放量。估算动物粪便管理氧化亚氮排放,分以下四步进行:步骤1:从畜禽种群特征参数中收集动物数量;步骤2:用默认的排放因子,或根据相关畜禽粪便氮排泄量以及不同粪便管理系统所处理的粪便量计算排放因子;步骤3:排放因子乘以畜禽数量即得出该种群粪便氧化亚氮排放估算值;步骤4:对所有畜禽种群排放量估算值求和,即为本省粪便管理氧化亚氮排放量。计算特定动物的粪便管理氧化亚氮排放量的公式如式(4.6):-7imanure,N2O,imanure,N2O,10EFE××=iAP(4.6)式中,EN2O,manure,i为第i种动物粪便管理氧化亚氮排放量,万吨N2O/年;EN2O,manure,i为特定种群粪便管理氧化亚氮排放因子,千克/头/年;APi为第i种动物的数量,头数。125(3)活动水平数据及来源计算动物粪便管理氧化亚氮排放量所需的活动水平数据与粪便管理甲烷排放活动数据一致,见表4.6。(4)排放因子确定方法及需要的数据各种动物粪便管理氧化亚氮排放因子可以依公式(4.7)进行计算:28/44})]100/({[EF,3),(manureN2O,××××=∑∑jjiiiijEFMSNexAP(4.7)式中,EFN2O,manure为动物粪便管理系统N2O排放量,千克N2O/年;APi为动物类型i饲养量,头(只);Nexi为动物类型i每年N排泄量(千克N/头/年);),(jiMS为粪便管理系统j所处理每一种动物粪便的百分数,%;EF3,j为动物粪便管理系统j的N2O排放因子,(千克N2O-N/千克粪便管理系统j中的N);j为粪便管理系统;i为动物类型。(A)年平均N的排泄量(Nexi)各地区氮排泄量可以采用当地数据,如果不能直接获得氮排泄量数据,可以从农业生产和科学文献或IPCC推荐的默认值选择,如表4.9。表4.9不同动物氮排泄量(千克/头/年)动物非奶牛奶牛家禽羊猪其它氮排泄量40600.6121640(B)粪便管理方式构成畜禽粪便管理氧化亚氮排放所用到的不同粪便管理方式的结构与粪便管理甲烷排放一致。根据现有数据,计算得到我国不同动物在不同区域下粪便管理氧化亚氮排放因子(表4.10)。如果当地无相关实测数据,建议采用表4.10给出的推荐值。126表4.10粪便管理氧化亚氮排放因子(千克/头/年)地区奶牛非奶牛水牛绵羊山羊猪家禽马驴/骡骆驼华北1.8460.794—0.0930.0930.2270.0070.3300.1880.330东北1.0960.913—0.0570.0570.266华东2.0650.8460.8750.1130.1130.175中南1.7100.8050.8600.1060.1060.157西南1.8840.6911.1970.0640.0640.159西北1.4470.545—0.0740.0740.1953、动物粪便管理温室气体排放量估算结果各动物粪便管理甲烷和氧化亚氮排放量估算结果由表4.11列出。表4.11动物粪便管理甲烷和氧化亚氮排放量计算结果动物种类甲烷排放量(万吨)氧化亚氮排放量(万吨)奶牛非奶牛水牛绵羊山羊猪家禽马驴/骡骆驼动物粪便管理总计(三)稻田甲烷排放1、稻田甲烷清单编制方法省级稻田甲烷(CH4)排放清单编制方法总体上遵循IPCC指南的基本方法框架和要求,即首先分别确定分稻田类型的排放因子和活动水平,然后根据公式(4.8)计算排放量。127∑×=iiCHADEFE4(4.8)其中,ECH4为稻田甲烷排放总量(吨);EFi为分类型稻田甲烷排放因子(千克/公顷);ADi为对应于该排放因子的水稻播种面积(千公顷);下标i表示稻田类型,分别指单季水稻、双季早稻和晚稻,冬水田。稻田甲烷排放根据数据收集情况,还可用模型(如CH4MOD)来计算稻田甲烷排放因子。模型CH4MOD是《IPCC2006指南》推荐的方法3,用于中国初始和第二次国家信息通报的中国稻田甲烷排放编制。2、稻田甲烷清单活动水平数据及相关参数稻田甲烷清单的活动水平数据为各种常规类型水稻播种面积,包括双季早稻、双季晚稻和单季稻的播种面积,主要来源于中国农业年鉴、农村年鉴、省级统计年鉴等。对于冬水田面积数据,由于没有相关的统计数据,各地方只能通过调查来获得。各种统计年鉴里有关单季稻、双季早/晚稻的播种面积是按照水稻播种时间来划分的,而稻田甲烷排放清单所需要的稻田面积是按照水稻种植制度划分的。因此,统计数据的双季早/晚稻的播种面积会出现不一致的现象,因为部分双季早/晚稻或作为秧田,或上/下一季不是种植的水稻,这部分双季早/晚稻的播种面积应该视为单季稻。为此,建议有双季早/晚稻播种面积的各省,先比较双季早/晚稻的播种面积,取其最小值作为双季稻面积(即实现双季早稻面积等于双季晚稻面积),剩余的稻田播种面积即为单季稻的播种面积。表4.12中稻田类型的一级分类的播种面积数据即可用于省级稻田排放清单估算。如果用模型CH4MOD估算稻田甲烷排放,所需要的活动水平数据及其相关数据(主要水稻和其他作物的轮作信息)要更加详细(表4.12)。因此,稻田中的轮作方式要加以区分,即分别按照稻田中水稻与其他作物(冬小麦、冬油菜、绿肥等)轮作类型进一步划分稻田类型,分别整理水稻播种面积。在基本单元内(10km×10km),如果没有直接的稻田轮作统计,文献或年度省市级的相关农业统计数据可作为参考,或者当地轮作信息的调查数据结合专家判断得到相关信息。128表4.12活动水平数据及其相关数据县名稻田类型稻田二级分类播种面积(公顷)产量(吨)秸秆还田量(吨/公顷)或者秸秆还田率(%)农家肥施用量(吨/公顷)移栽日期收获日期土壤类型土壤含砂量(%)灌溉模式单季稻单季稻+旱休闲单季稻+冬小麦单季稻+冬油菜单季稻+绿肥单季稻+其他双季稻双季稻+旱休闲/绿肥双季稻+旱作双季稻+其他1293、稻田甲烷清单排放因子确定方法(1)常规稻田甲烷排放因子的确定方法表4.13列出了全国各大区2005年稻田不同水稻生长季的平均甲烷排放因子,可直接应用于公式(4.8)。表4.13各区2005年稻田甲烷排放因子(单位:千克/公顷)区域单季稻双季早稻双季晚稻推荐值范围推荐值范围推荐值范围华北234.0134.4-341.9华东215.5158.2-255.9211.4153.1-259.0224.0143.4-261.3中南华南236.7170.2-320.1241.0169.5-387.2273.2185.3-357.9西南156.275.0-246.5156.273.7-276.6171.775.1-265.1东北168.0112.6-230.3西北231.2175.9-319.5注:华北:北京、天津、河北、山西、内蒙古;华东:上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东;中南:河南、湖北、湖南、广东、广西、海南;西南:重庆、四川、贵州、云南、西藏;东北:辽宁、吉林、黑龙江;西北:陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆。稻田生长季甲烷排放因子主要与稻田添加的有机质、土壤温度和土壤砂粒含量呈正比,基于2005年各大区稻田平均的有机肥(包括作物秸秆和农家肥)施用水平、稻田水管理方式、气候条件,水稻生产力水平(水稻单产)等条件,用模型CH4MOD计算得到各单元(10km×10km)的排放因子,然后对同一地区做加权平均而得到2005年中国不同区域稻田生长季甲烷排放因子,其不确定性范围是基于各影响因子的极端值(即最低值和最高值)来确定的(表4.13)。由于各种影响因素存在较大的空间异质性,因此,该排放因子的不确定性范围在较大区域空间上呈现出较大的不确定性。如果研究者想得到其它年份较准确的排放因子,则需要重新输入相关年份的各项参数资料,应用模型CH4MOD计算得到需要年份的稻田甲烷排放因子。在应用模型方法计算稻田中各水稻生长季甲烷排放因子时,水稻生长季CH4排放因子均采用CH4MOD模型计算,属于《IPCC2006指南》推荐的稻田甲烷排放方法三。模型的原理及相关公式可参照文献(Huangetal.,1998,2004)。通过资料收集和处理获得不同空间单元的活动水平(即分类型稻田种植面积)数据,计算出全省每个单元的稻田甲烷排放,进而汇总计算全省分区域分类型的排放清130单。在清单编制过程中,基本计算单元是县或地市级行政区划。每个单元需要输入相应的模型参数和变量,通过CH4MOD运行,获得该单元的CH4排放量(图4.1)。•2005年分县的不同类型的水稻种植面积、产量(统计数据)•2005年分县的农田化肥氮(统计数据)•秸秆还田、农家肥施用数据(调查数据)•2005年全国670各站点的逐日气温(气象局)•早中晚稻物候图(移栽、收获)(专著)•全国第二次土壤普查的剖面数据(土壤砂粒含量)不同类型稻田CH4排放因子:(gCH4/m2)通过植株通气组织排放通过气泡排放稻田甲烷总排放CH4在土壤中的产生率水稻植株提供的CH4基质外援有机质提供的CH4基质水稻生长土壤环境因子(土壤砂粒含量、温度、Eh)通过植株通气组织排放通过气泡排放稻田甲烷总排放CH4在土壤中的产生率水稻植株提供的CH4基质外援有机质提供的CH4基质水稻生长土壤环境因子(土壤砂粒含量、温度、Eh)CH4MOD通过植株通气组织排放通过气泡排放稻田甲烷总排放CH4在土壤中的产生率水稻植株提供的CH4基质外援有机质提供的CH4基质水稻生长土壤环境因子(土壤砂粒含量、温度、Eh)通过植株通气组织排放通过气泡排放稻田甲烷总排放CH4在土壤中的产生率水稻植株提供的CH4基质外援有机质提供的CH4基质水稻生长土壤环境因子(土壤砂粒含量、温度、Eh)通过植株通气组织排放通过气泡排放稻田甲烷总排放CH4在土壤中的产生率水稻植株提供的CH4基质外援有机质提供的CH4基质水稻生长土壤环境因子(土壤砂粒含量、温度、Eh)通过植株通气组织排放通过气泡排放稻田甲烷总排放CH4在土壤中的产生率水稻植株提供的CH4基质外援有机质提供的CH4基质水稻生长土壤环境因子(土壤砂粒含量、温度、Eh)CH4MOD图4.1CH4MOD模型框架图水稻生长季中影响稻田甲烷排放的各种主要因素在CH4MOD模型中均被量化作为输入参数,这些因素包括:(A)逐日平均气温数据:气温数据是计算水稻生长季甲烷排放的主要参数。逐日气温数据主要来源于各地气象部门的常规气象观测数据,没有观测数据的计算单元可通过空间分析等方法进行插补。(B)各个水稻生长季的水稻单产和播种面积:包括单季水稻、双季早稻和双季晚稻。水稻单产和播种面积数据一般来自区域内行政单元的统计数据。依据数据可获得性,可利用分省、分地市级、分县级行政单元或者更小级别行政单元的统计数据,也可以是多个级别行政单元统计数据的融合;(C)水稻移栽和收获日期数据:指每个计算单元中不同水稻的平均移栽和收获日期,如果计算单元空间范围太大以致水稻物候差异显著,可将该单元进一步细分,使得单元内不同地点水稻物候差异不超过7天;(D)稻田有机质添加量数据:包括有机质种类和添加量信息,主要指前茬131秸秆还田量、稻田根量和留茬量、绿肥厩肥等其他有机肥料施用量;原则上此类信息应针对每个计算单元按有机物类型分别进行数据获取。但是由于数据的可获得性限制,可采用更高级别行政区域的统计分析结果,并作不确定性分析。(E)稻田水分管理。我国稻田的水分管理比较复杂,在一个生长季中可能包括淹水、烤田、间歇灌溉三种基本方式的不同组合;为提高稻田甲烷排放清单的可靠性,稻田水管理数据需要分别说明不同水稻生长期(移栽——分蘖盛期、分蘖——花期、花期——收获)的水管理方式。本次稻田甲烷排放将水管理参数化(表4.14)并作为CH4MOD模型的输入参数,不作为进一步划分稻田的依据。一般来说,地势较高而又缺乏排灌设施的田块,都采用围田集雨的方式保证水分,因而稻田处于全淹水状态;低洼盐碱地则由于容易浸水而需要经常排干,多处于间歇灌溉状态;排灌条件良好的稻田则大多采用表4.14中的模式1或模式2。表4.14我国水稻种植中的主要几种水管理模式模式代码模式组成描述1F—D—F—M多见于华北和华东的单季稻2F—D—M多见于华南和西南的单、双季稻3F—M类似于模式2,但没有明显的烤田4F排灌条件欠佳的高地稻田和盐碱稻田5M低洼稻田,地下水位通常较高注:F:淹水;D:烤田;M:间歇灌溉。(F)水稻品种参数:不同水稻品种在其他条件相同的情况下甲烷排放会有差异,这种差异体现在CH4MOD模型的品种参数取值不同。由于缺乏足够的实验数据来支持对不同水稻品种的实际取值,实际应用中取品种系数为“1”计算甲烷排放。如果有关于杂交稻甲烷排放的试验结果,品种系数需要加以修正;(G)稻田土壤中砂粒的百分含量:土壤质地对稻田甲烷排放的影响在IPCC指南中有所提及,但未给出量化的影响因子。在CH4MOD模型中,132砂粒含量被用作土壤质地的指标。若无当地的实测土壤数据,推荐采用中国科学院南京土壤研究所的土壤数据。(2)冬水田非生长季甲烷排放因子的确定在四川、江西、湖南、湖北以及云南等中国南部部分地区的水稻田地下水比较浅的地区(大部分属于潜育性水稻土),还存在一类比较特殊的水稻田——冬水田(或冬泡田、冷浸田),这种类型稻田在冬季时,由于地下水很浅,稻田休耕季节仍然处于淹水状态,产生较强的厌氧环境,加之这些地区冬季气温相对中国北方温暖,在冬季的非水稻生长期仍然有大量的甲烷排放。因此,有冬水田存在的省份,建议估算一下冬水田非水稻生长季的甲烷排放量。其排放因子的确定主要来自于实地观测,目前仅在四川有一些观测数据。4、稻田甲烷排放量计算结果利用表4.12的排放因子数据或者模型计算的排放因子,根据公式(4.8)计算得到稻田甲烷排放量(表4.15)。表4.15稻田甲烷排放量计算结果县名稻田类型播种面积(公顷)排放量(吨)排放量(吨CO2当量)单季稻双季早稻双季晚稻……………(四)省级农用地氧化亚氮排放量1、省级农用地氧化亚氮排放的编制方法农用地氧化亚氮排放包括两部分:直接排放和间接排放。直接排放是由农用地当季氮输入引起的排放。输入的氮包括氮肥、粪肥和秸秆还田。间接排放包括大气氮沉降引起的氧化亚氮排放和氮淋溶径流损失引起的氧化亚氮排放。省级农用地氧化亚氮排放清单编制方法在IPCC指南(1996,2000,2006)和国家清单编制方法——区域氮循环IAP-N模型基础上简化而来。农用地氧化亚氮排放等于各排放过程的氮输入量乘以其相应的氧化亚氮排放因子(式4.9)。133EN2O=∑(N输入×EF)(4.9)其中,EN2O为农用地氧化亚氮排放总量(包括直接排放、间接排放);N输入为各排放过程氮输入量;EF为对应的氧化亚氮排放因子(单位:千克N2O-N/千克氮输入量)。(1)农用地氧化亚氮直接排放农用地氮输入量主要包括化肥氮(氮肥和复合肥中的氮)N化肥、粪肥氮N粪肥、秸秆还田氮(包括地上秸秆还田氮和地下根氮)N秸秆,根据式(4.10)计算农用地氧化亚氮直接排放量。N2O直接=N农田输入×EF直接=(N化肥+N粪肥+N秸秆)×EF直接(4.10)关于粪肥氮量估算,依据粪肥施用量和粪肥含氮量的数据可获得性,采用式(4.11)计算。如果上述数据很难获得,可采用式(4.12)估算粪肥氮量。秸秆还田氮量采用式(4.13)估算N粪肥=粪肥施用量×粪肥平均含氮量(4.11)N粪肥=[(畜禽总排泄氮量−放牧−做燃料)+乡村人口总排泄氮量]×(1−淋溶径流损失率15%−挥发损失率20%)−畜禽封闭管理系统N2O排放的氮量(4.12)N秸秆=地上秸秆还田氮量+地下根氮量=(作物籽粒产量/经济系数−作物籽粒产量)×干重比×秸秆含氮率×秸秆还田率+作物籽粒产量/经济系数×干重比×根冠比×根含氮率(4.13)(2)农用地氧化亚氮间接排放农用地氧化亚氮间接排放(N2O间接)源于施肥土壤和畜禽粪便氮氧化物(NOx)和氨(NH3)挥发经过大气氮沉降,引起的氧化亚氮排放(N2O沉降),以及土壤氮淋溶或径流损失进入水体而引起的氧化亚氮排放(N2O淋溶)。(A)大气氮沉降引起的氧化亚氮间接排放大气氮沉降引起的氧化亚氮排放用公式(4.14)计算,大气氮主要来源于畜禽粪便(N畜禽排泄)和农用地氮输入(N农田输入)的NH3和NOx挥发。如果当地没134有N畜禽排泄和N农田输入的挥发率观测数据,则采用推荐值,分别为20%和10%。排放因子采用IPCC的排放因子0.01。N2O沉降=(N畜禽排泄×20%+N农田输入×10%)×0.01(4.14)(B)淋溶径流引起的间接排放农田氮淋溶和径流引起的氧化亚氮间接排放量采用公式(4.15)计算。其中,氮淋溶和径流损失的氮量占农用地总氮输入量(N农田输入)的20%来估算。N2Oleaching=N农田输入×20%×0.0075(4.15)2、农用地氧化亚氮排放清单的活动水平数据确定计算农用地氧化亚氮排放清单的活动水平数据包括化肥氮、粪肥氮和秸秆氮,需要如下数据(主要列于表4.16):县或地市级主要农作物面积和产量、畜禽饲养量、乡村人口,这些数据主要来源于国家或地方统计年鉴;施肥土壤有机肥数据;秸秆还田率;相关的农作物参数(推荐值见表4.17)和畜禽单位年排泄氮量(表4.9)。化肥氮量中氮肥折纯量数据可以直接从统计年鉴中得到,而复合肥是氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)的混合物,复合肥消费量数据通常在统计年鉴中有复合肥实物量和折纯量。对于复合肥含氮量,需要从当地主要使用的复合肥使用品种得到,例如复合肥包装袋上标注N:P:K=10:20:10,均为复合肥实物量的N、P2O5和K2O的含量,即复合肥含氮量为该复合肥10%(实物量),折合成复合肥折纯量的含氮量为25%。表4.16主要农作物相关数据需求及其来源县名乡村人口数(万人)农作物名称播种面积(公顷)产量(吨)粪肥施用量(吨/公顷)化肥氮施用量(吨氮/公顷)秸秆还田率(%)统计数据统计数据统计数据调查数据调查数据调查数据135表4.17主要农作物参数农作物参数表干重比籽粒含氮量秸秆或根的含氮量经济系数根冠比水稻0.8550.010.007530.4890.125小麦0.870.0140.005160.4340.166玉米0.860.0170.00580.4380.17高粱0.870.0170.00730.3930.185谷子0.830.0070.00850.3850.166其它谷类0.830.0140.00560.4550.166大豆0.860.060.01810.4250.13其它豆类0.820.050.0220.3850.13油菜籽0.820.005480.005480.2710.15花生0.90.050.01820.5560.2芝麻0.90.050.01310.4170.2籽棉0.830.005480.005480.3830.2甜菜0.40.0040.005070.6670.05甘蔗(叶,属于秸秆)0.830.260.0058---0.004甘蔗(茎)0.750.32---------麻类0.830.01310.01310.830.2薯类0.450.0040.0110.6670.05蔬菜类0.150.0080.0080.830.25烟叶0.830.0410.01440.830.2注:主要农作物包括水稻、小麦、玉米、高粱、谷子、其他杂粮、大豆、其他豆类、油菜籽、花生、芝麻、棉花、薯类、甘蔗、甜菜、麻类、烟叶、蔬菜、果园、茶园粪肥氮量可用公式(4.11)或公式(4.12)来估算。其中,需要注意公式(4.12)中,粪肥的2种处理方式(用作燃料和放牧)一般情况实在牧区或半农半牧区存在,该处数据,粪便用于作燃料的数据需要通过调查得到,动物放牧数据要与动物肠道甲烷清单的活动水平数据中的放牧数据要一致。秸秆还田氮量可采用公式(4.13)估算,其中,秸秆还田率需要通过调查得到,其他参数数据,如果缺乏当地数据,可采用本指南的推荐值(表4.17)。1363、农用地氧化亚氮排放因子数据的确定方法如果各省没有当地测定的氧化亚氮排放因子和相关参数,建议采用本指南推荐的排放因子和相关参数。如果能够获得当地较详细的数据可采用区域氮循环模型IAP-N估算农用地N2O排放。(1)农用地氧化亚氮直接排放因子确定全国各大区域农用地平均氧化亚氮排放因子推荐值见表4.18。表4.18不同区域农用地氧化亚氮直接排放因子默认值区域氧化亚氮直接排放因子(千克N2O-N/千克N输入量)范围I区(内蒙、新疆,甘肃、青海,西藏、陕西,山西,宁夏)0.00560.0015~0.0085II区(黑龙江,吉林,辽宁)0.01140.0021~0.0258III区(北京,天津,河北,河南,山东)0.00570.0014~0.0081IV区(浙江,上海,江苏,安徽,江西,湖南,湖北,四川,重庆)0.01090.0026~0.022V区(广东,广西,海南,福建)0.01780.0046~0.0228VI区(云南、贵州)0.01060.0025~0.0218(2)农用地氧化亚氮间接排放因子确定大气氮沉降引起的氧化亚氮排放因子建议采用《IPCC1996指南》的默认值0.01。氮淋溶和径流损失引起氧化亚氮排放因子建议采用《IPCC2006指南》提供的默认值0.0075。4、农用地氧化亚氮排放量估算结果农用地氧化亚氮直接排放量果,间接排放量分别用表4.19和表4.20计算得出。农用地氧化亚氮排放体清单汇总结果(表4.21)。137表4.19农用地氧化亚氮直接排放量计算结果县名各种氮源(吨氮)直接排放因子氧化亚氮直接排放量化肥粪肥秸秆还田总氮输入量ABCD=A+B+CEF=D×E表4.20氧化亚氮间接排放计算结果大气氮沉降引起氮淋溶径流引起间接排放(吨氮)县大气氮氧化亚氮排放量氮淋溶径流氧化亚氮排放量AB=A×0.01CD=C×0.0075E=B+D表4.21农用地氧化亚氮排放结果部门二氧化碳当量氧化亚氮氧化亚氮农用地直接排放:A农用地间接排放:B=C+D大气氮引起C淋溶径流引起D农用地总计G=F×310F=E×44/28E=A+B5、区域氮循环模型IAP-N简介区域氮循环模型IAP-N(图4.2)用于中国初始/第二次国家信息通报的农用地氧化亚氮排放清单编制,该模型基于IPCC方法,通过估算氮素在农业生态系统各个循环过程的流通量,再乘以相应的含氮气体排放因子,不但可以估算包括农用地N2O直接排放、间接排放,还可以估算其他含氮气体(如NH3、NOx)的排放。不同区域(表4.18),根据当地耕作制度进行划分主要农用地类型,全国主要农用地类型划分为:非蔬菜四季旱地,蔬菜地、果园和茶园、水稻田(单季稻+休闲,单季稻/双季稻+旱季作物/旱休闲/绿肥,单/双季冬水田)。138区域单元的合成氮肥年总用量各种农作物的播种面积和年产量各种畜禽饲养量和乡村人口行政区划面积耕地面积排放因子(N2O、NH3、NOx、N2)农作物参数畜禽参数不同类型农用地不同氮源输入量不同类型农用地含氮气体排放量(包括直接和间接)croplandatmosphereBNFN-fertilizerN2OcropsresidueslivestockburningN2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+PNSManuremanagementsystemNH3,NOx,N2OLeaching/runoffNdepositionN2WinderosionRuralpeoplecroplandatmosphereBNFN-fertilizerN2OcropsresidueslivestockburningN2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+PNSManuremanagementsystemNH3,NOx,N2OLeaching/runoffNdepositionN2WinderosionRuralpeople大气化肥氮N2O农作物燃烧N2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+烧后灰烬粪便管理系统NH3,NOx,N2O淋溶/径流N2风蚀农用地生物固氮N2O秸秆畜禽N2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+NH3,NOx,N2O氮沉降N2乡村人口croplandatmosphereBNFN-fertilizerN2OcropsresidueslivestockburningN2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+PNSManuremanagementsystemNH3,NOx,N2OLeaching/runoffNdepositionN2WinderosionRuralpeoplecroplandatmosphereBNFN-fertilizerN2OcropsresidueslivestockburningN2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+PNSManuremanagementsystemNH3,NOx,N2OLeaching/runoffNdepositionN2WinderosionRuralpeople大气化肥氮N2O农作物燃烧N2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+烧后灰烬粪便管理系统NH3,NOx,N2O淋溶/径流N2风蚀农用地生物固氮N2O秸秆畜禽N2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+NH3,NOx,N2O氮沉降N2乡村人口区域单元的合成氮肥年总用量各种农作物的播种面积和年产量各种畜禽饲养量和乡村人口行政区划面积耕地面积排放因子(N2O、NH3、NOx、N2)农作物参数畜禽参数不同类型农用地不同氮源输入量不同类型农用地含氮气体排放量(包括直接和间接)croplandatmosphereBNFN-fertilizerN2OcropsresidueslivestockburningN2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+PNSManuremanagementsystemNH3,NOx,N2OLeaching/runoffNdepositionN2WinderosionRuralpeoplecroplandatmosphereBNFN-fertilizerN2OcropsresidueslivestockburningN2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+PNSManuremanagementsystemNH3,NOx,N2OLeaching/runoffNdepositionN2WinderosionRuralpeople大气化肥氮N2O农作物燃烧N2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+烧后灰烬粪便管理系统NH3,NOx,N2O淋溶/径流N2风蚀农用地生物固氮N2O秸秆畜禽N2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+NH3,NOx,N2O氮沉降N2乡村人口croplandatmosphereBNFN-fertilizerN2OcropsresidueslivestockburningN2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+PNSManuremanagementsystemNH3,NOx,N2OLeaching/runoffNdepositionN2WinderosionRuralpeoplecroplandatmosphereBNFN-fertilizerN2OcropsresidueslivestockburningN2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+PNSManuremanagementsystemNH3,NOx,N2OLeaching/runoffNdepositionN2WinderosionRuralpeople大气化肥氮N2O农作物燃烧N2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+烧后灰烬粪便管理系统NH3,NOx,N2O淋溶/径流N2风蚀农用地生物固氮N2O秸秆畜禽N2,N2O,NH3,NOx,RCN,PAN+NH3,NOx,N2O氮沉降N2乡村人口图4.2区域氮循环IAP-N模型框架(五)农业部门温室气体清单汇总为实现不同省市间的排放量比较以及同一省市不同年份的比较,各省、直辖市和自治区应按照表(4.22)所给的报告格式汇报本地区农业部门温室气体排放清单。表4.22农业部门温室气体清单部门甲烷氧化亚氮二氧化碳当量稻田×--×农用地--××动物肠道发酵×--×动物粪便管理系统×××总计×××注:标“×”表示需要报告的数据;三、存在问题及解决途径由于各试点省的《省级农业温室气体清单》均采用了《省级温室气体清单指南》的推荐方法,其排放因子均采用了该指南中提供的参考因子来编制的。各试点省的统计数据来源,包括国家统计年鉴(分省数据)、各省统计年鉴和各省的农业(农村)统计年鉴,以及相关统计部门内部数据等。相关农作物和动物的参数数据,各试点省主要采用了《省级清单指南》的参数;关于秸秆还田139率数据,各试点省均采用了本省的调查数据。目前,各试点省农业温室气体清单编制过程中面临的问题主要集中在活动水平的收集、整理方面。(一)存在问题1、活动水平数据一致性问题省级农业温室气体清单编制活动水平数据主要来自各省的相关统计年鉴和部门内部数据,这些数据可能与国家统计数据存在不一致;在各省统计年鉴中也存在全省总量数据与各地市统计数据之和不一致。2、统计数据和参数调查数据的缺乏性问题省级农业温室气体清单编制需要涉及多方面的数据,而目前统计数据和参数数据无法满足清单编制数据要求,如各类型水稻播种面积、秸秆还田率和各省市规模化饲养统计数据等。3、各省分类型的排放因子的缺乏性问题省级农业温室温室气体清单编制指南中提供了4种类型的排放量计算的排放因子,但是这些排放因子是基于国家清单编制经验给出的推荐因子,由于各省实际情况差异较大,如直接采用清单推荐因子,可能会加大清单结果的不确定性。4、清单结果有效数据表达的问题农业温室气体清单报告中数据表达的问题较突出,部分试点省存在保留过多的有效位数(即小数点后面保留了4~5位)。(二)解决途径针对上述清单编制过程中遇到的具体问题,对应的措施和建议请参考解决途径。1、活动水平数据收集与整理各省在农业温室气体清单编制过程中,活动水平数据的使用原则要遵循如下顺序(权威性有高→低):国家统计局、省级统计局、行业数据、调查数据(包括文献)、专家判断。对于省统计年鉴和国家统计年鉴数据不一致的情况,要以国家统计年鉴数据为准。建议清单报告中对数据差异(差异大小、出现差异的原因)给予说明。对140于省内各个数据来源(省统计年鉴和省农业统计数据)不一致的情况,建议在清单不确定性部分给出分析说明,并在不确定性分析部分增加采用国家统计年鉴数据计算的排放量与现有结果的比较分析。对于同一数据源中的数据矛盾性,则清单编制人员须提请省统计局、农业厅、畜牧局等协调数据情况,或给出数据矛盾性的合理说明。对于全省数据和地市的活动水平数据不等的情况,建议各省在清单编制过程中采用加权系数的方法对各地市的存栏数进行了调整,使得全省总排放量和各地市排放量之和一致。2、统计数据缺乏的解决途径选取本省所需要的各项统计数据,如存在活动水平数据等统计数据无法收集的情况,可以采用行业部门统计数据,设计典型调查表格进行典型调查、以及数据差值处理或者归一化处理等方式。如在试点省清单编制过程中,天津市的统计年鉴数据中没有水稻播种的记录,在清单编制过程中,清单编制组采用了由天津市农业行政管理部门(各级农委、农业局和畜牧局)提供的数据。陕西省存在个别市县数据缺乏现象,采用插值方法解决。部分试点省在估算市级畜牧业温室气体排放量时,由于缺乏规模化饲养和农户饲养的统计数据,采用了全省统一的规模化饲养和农户饲养的比例,得到各地市规模化饲养和农户饲养的活动水平数据。3、参数数据缺乏的解决途径农业部门涉及的参数数据较多,主要来自于调查数据、农业手册、发表的文献和专家判断,其权威性顺序(权威性有高→低):全国范围普查数据~地方调查数据、个人大样本调查数据和农业手册、发表文献和专家判断。调查数据时应优先调查较大排放源的相关数据、其次调查目前数据不确定性较大的排放源数据;样点要具有代表性。在收集这方面资料时,需要编制清单的部门清楚在本省进行过那些大型调查工作,尽量得到大规模调查工作的数据,例如全国污染源普查数据里有关农业清单(秸秆、动物废弃物处理信息等)方面的数据。这方面需要领导部门协调有关数据共享事宜,建议提供数据单位与使用数据单位签署相关的数据使用协议,并严格规定数据使用权限。1414、排放因子数据收集方面用于排放因子的测定需要的经费较大,且时间较长,建议清单编制单位关注各科研院所在本省的科研项目,收集文献中有关本省典型农田温室气体排放研究成果,以及有关动物肠道和粪便管理温室气体排放的研究成果,来从中获得本省关键农业排放源的排放因子。5、清单编制方法对于稻田种植面积较大的省份,建议用模型CH4MOD来计算稻田甲烷排放因子,得到稻田甲烷排放量,从而降低稻田甲烷排放清单的不确定性。如果用模型来计算稻田甲烷排放因子,那么就需要更详细的农作和环境因素数据,包括灌溉、有机物添加、水稻品种、稻田轮作、稻田土壤特性以及气候条件等数据。对于农用地氧化亚氮排放,由于不同农用类型,如水旱轮作、蔬菜地、非蔬菜旱地、果园茶园等,其农业措施存在差异(如施肥、灌溉等),造成其相应的N2O排放因子存在很大差异,因此,为降低农用地N2O排放清单的不确定性,建议农业大省或者农用地类型较丰富的省份用区域氮循环模型IAP-N进行估算农用地N2O排放量,这同样需要当地较详细的不同类型农用地的种植面积、施肥量(化肥氮和有机肥氮)、秸秆还田率和主要农作物的参数信息(如干重比、籽粒/秸秆含氮量、收获系数等)等信息。对于动物饲养大省,尤其牛、羊和猪饲养量较大的省份,建议用IPCC方法2计算肠道甲烷排放量。因此,需要较详细的有关当地不同饲养规模(放牧、农户散养和集约化饲养)的比例、不同饲养阶段的动物饲料结构特征、饲料采食总能、动物年龄结构、动物体重、饲料消化率、动物日增重、产奶量、奶脂肪含量等指标,有条件的省份还可以进行一些实测排放因子进行验证。对于动物粪便处理甲烷和氧化亚氮排放,不同地区的气温、不同粪便管理方式的甲烷和氧化亚氮排放因子差异较大,建议采用IPCC方法2计算动物粪便管理甲烷和氧化亚氮排放因子,因此需要获得各地不同动物粪便在各种处理方式的比例、动物群体结构、动物体重、动物的采食总能、饲料消化率、粪便中挥发性固体含量以及动物年排泄氮量等基础参数。142第五章省级土地利用变化和林业温室气体清单编制一、基本概念1.土地利用变化和林业土地利用变化和林业(LandUseChangeandForestry,英文缩写LUCF),是“联合国气候变化框架公约”温室气体清单评估的主要领域之一。根据“政府间气候变化专门委员会”(IPCC)编制的国家温室气体清单编制指南,LUCF清单主要评估人类活动导致的土地利用变化和林业活动所产生的温室气体源排放(Emissionbysources)和汇清除(Removalbysinks)。UNFCCC将土地利用分为六大类型,分别是:林地、农地、草地、湿地、居住用地、以及其它土地类型(如冰川、荒漠、裸岩等)。“土地利用变化”是指不同土地利用类型之间的相互转化(如林地转化为农地、草地转化为农地等)。土地利用变化可能会导致温室气体的排放(如毁林转化为居住用地)或温室气体的吸收(如退耕还林等)。IPCC第4次评估报告结果显示,土地利用变化(主要评估了毁林)是仅次于化石燃料燃烧的全球第二大人为温室气体排放源,约占全球人为CO2排放总量的17.2%。我国的土地利用分类方式与UNFCCC存在一定的差异。我国土地类型常分为林地、耕地、牧草地、水域、未利用地和建设用地等。其中林地包括有林地、疏林地、灌木林地、未成林地、苗圃地、无立木林地、宜林地和林业辅助用地。根据《国家森林资源连续清查技术规定》(国家林业局,2004),中国主要土地分类及相关定义如表5.1。根据UNFCCC和IPCC指南的要求,结合中国的实际情况,目前省级LUCF温室气体清单中的“土地利用变化”主要评估“有林地转化为非林地”过程中的温室气体源排放或汇清除。暂不考虑林地与其它土地利用类型、以及其它土地利用类型之间的相互转化。143表5.1中国土地分类及相关定义分类定义林地有林地乔木林郁闭度≥0.20,由乔木(含因人工栽培而矮化的)树种组成的片林或林带。其中林带行数在2行以上且行距≤4m或林冠冠幅水平投影宽度在10m以上。红树林生长在热带和亚热带海岸潮间带或海潮能够达到的河流入海口,附着有红树科植物或其它在形态上和生态上具有相似群落特性科属植物的林地。竹林附着有胸径2cm以上的竹类植物的林地。疏林地附着有乔木树种、郁闭度在0.10~0.19之间的林地灌木林地附着有灌木树种,或因生境恶劣矮化而成灌木型的乔木树种以及胸径小于2cm的小杂竹丛,覆盖度在30%以上的林地。其中灌木林带行数应在2行以上且行距≤2m。未成林地未成林造林地人工造林(包括植苗、播种、分殖造林)和飞播造林后不到成熟年限,苗木分布均匀,尚未郁闭但有成林希望的林地。未成林封育地通过自然变化、封山育林或人工促进天然更新后,不超过成林年限,天然更新等级中等以上,尚未郁闭但有成林希望的林地。苗圃地固定的林木和木本花卉育苗用地。无立木林地采伐迹地采伐后3年内活立木达不到疏林地标准、尚未人工更新或天然更新达不到中等等级的林地。火烧迹地火灾3年内活立木达不到疏林地标准、尚未人工更新或天然更新达不到中等等级的林地。采伐迹地采伐后保留木达不到疏林地标准且未超过5年的迹地。其它无立木林地造林更新后,成林年限前达不到未成林地标准的造林地;造林更新达到成林年先后,未达到有林地、灌木林地或疏林地标准的林地;已经整地但还未造林的林地;不符合上述地区划条件,但有林地权属证明,因自然保护、科学研究、森林防火等需要保留的无立木林地。宜林地宜林荒山荒地经县级以上人民政府规划为林地,未达到上述有林地、疏林地、灌木林地、未成林地标准,规划为林地的荒山、荒(海)滩、荒沟、荒地等。宜林沙荒地未达到上述有林地、疏林地、灌木林地、未成林地标准,造林可成活,规划为林地的固定或流动沙地(丘)、有明显沙化趋势的土地等。其它宜林地经县级以上人民政府规划用于发展林业的其它土地。林业辅助生产用地直接为林业生产服务的工程设施(含配套设施)用地和其它具有林地权属证明的土地。来源:国家林业局,2004,国家森林资源连续清查技术规定。144表5.1中国土地分类及相关定义(续)分类定义非林地耕地种植农作物的土地。牧草地以草本为主,用于畜牧业的土地。水域陆地水域和水利设施用地,包括河流、湖泊、水库、坑塘、苇地、滩涂、沟渠、水利设施、冰川和永久积雪等。未利用地未利用的和难利用的土地,包括荒草地、盐碱地、沼泽地、沙地、裸土地、裸岩石砾地、高寒荒漠、苔原等。建设用地工矿建设用地工厂、矿山等建设用地城乡居民建设用地城镇、农村居民住宅及公共设施建设用地交通建设用地各类道路(铁路、公路、农村道路)及其附属设施和民用机场用地,不含林业辅助生产用地中的集材道、运材道。其它用地除以上地类以外的建设用地,包括旅游设施、军事设施、名胜古迹、墓地、陵园等。来源:国家林业局,2004,国家森林资源连续清查技术规定。森林是陆地生态系统最大的碳储存库。森林既是重要的温室气体吸收汇,同时也是重要的温室气体排放源。通过造林、再造林、森林管理等活动,能增加森林面积、提高森林蓄积量,从而增加森林生态系统的碳储量;而人为的毁林、森林退化、森林采伐等活动、以及人为和自然的灾害(如火灾、病虫害、气象和地址灾害等)又会导致森林生物量减少,将森林固定的碳重新释放到大气中。除“土地利用变化”外,LUCF清单还重点评估人为的“林业”活动(如造林、再造林、森林采伐、薪炭材采集、以及森林管理等林业活动)引起的温室气体源排放和汇清除。中国的森林资源统计将乔木林、竹林、经济林和国家有特别规定的灌木林,纳入到森林面积的统计范畴,即中国的森林面积在统计上是由乔木林、竹林、经济林、国家特别规定的灌木林组成。但国际上通常不将经济林和竹林定义为森林,也不包括灌木林,但将未成林造林地定义为森林(如联合国粮食与农业组织的定义),这是中国森林定义与国际上的主要区别。2.森林145根据UNFCCC有关决议(16/CMP.1),森林是指土地面积不小于0.05~1.0公顷、郁闭度在10~30%以上、成熟后树高不低于2~5米的有林木覆盖的土地。森林既包括已经郁闭的各层乔木,也包括高盖度的林下植被和疏林。达到上述各标准的天然幼龄林和所有人工林都属于森林的范畴。UNFCCC允许缔约方国家制定本国森林的标准。根据《国家森林资源连续清查技术规定》(国家林业局,2004),我国的森林包括乔木林、竹林、经济林和国家有特别规定的灌木林。其中乔木林、竹林和经济林的定义见表5.1。根据国家林业局“林资发[2004]14号”文件,“国家特别规定的灌木林地”特指分布在年均降水400毫米以下的干旱(含极干旱、干旱、半干旱)地区,或乔木分布(垂直分布)上限以上,或热带亚热带岩溶地区、干热(干旱)河谷等生态环境脆弱地带,专为防护用途,且覆盖度大于30%的灌木林地,以及以获取经济效益为目的的进行经营的灌木经济林。3.其它木质生物质IPCC指南中“其它木质生物质”是指森林以外的其它树木,其定义范围与我国的疏林地、散生木和四旁树相符。疏林地的定义见表5.1。散生木包括竹林、经济林、非林地、或幼龄林里的成年大树。四旁树是指位于屋旁、路旁、地旁、水旁的成年大树。4.碳库IPCC指南将碳库分为5个类型,分别是:地上生物量、地下生物量、凋落物、枯死木和土壤有机碳。碳库的大小即称为“碳储量”,通常用“吨碳”来表示。碳库的大小与森林面积或蓄积量大小有关。单位面积碳库的大小称为“碳密度”,通常表示为“吨碳/公顷”。5.碳汇是指从大气中清除CO2的过程和机制,也叫做温室气体汇清除(Greenhousegasesremovalbysinks)。碳汇是发生在某个碳库中的动态过程,是一定时间内碳吸收量和碳排放量平衡后的结果,通常用“吨碳/年”表示。1466.生物量碳储量主要包括地上部碳库(树干、树皮、树枝、树叶、花果等)和地下部(粗根和细根,但通常不包括2mm以下难以从土壤中分离出来的细根)碳库的碳储量。7.生物量生长碳吸收森林和其它木质生物质由于活立木生长造成地上和地下生物量增加。增加的这部分生物量碳库的碳储量,即为生物量生长碳吸收,通常用“吨碳/公顷·年”来表示。8.生物量消耗碳排放指由于森林采伐、薪炭材采集等活动造成的森林或其它木质生物质生物量的减少,减少的这部分生物量碳库的碳储量即为森林消耗碳排放。尽管森林采伐后形成的木质林产品(如家具、木质建材、纸张等)中所固定的碳,通常不会立即释放到大气中,而是在其生命周期内逐渐释放。但根据IPCC国家温室气体清单指南的做法,这部分减少的生物量碳一律视作“立即排放”。此外,省级LUCF清单将活立木枯损(难以区分自然或人为因素)造成的生物量损失,也计为生物量碳排放的范畴。9.森林转化IPCC指南的“森林转化”是指有森林覆盖的土地毁林皆伐后转化为其他土地利用类型。在省级LUCF清单中,森林转化主要评估乔木林(包括乔木经济林)和竹林转化为非林地的过程。毁林皆伐造成地上生物量的损失,从而导致温室气体排放。10.现地燃烧和异地燃烧毁林后的地上生物量一部分作为可利用材移走,剩余部分中一部分可能在林地内“现地燃烧”,一部分则可能移除到林地外进行“异地燃烧”,造成CO2排放。生物量燃烧可能会造成非CO2温室气体排放(图5.1)。14711.氧化分解碳排放毁林后的地上生物量除燃烧外,还有一部分剩余物可能遗留在林地中经过很长时间缓慢氧化分解,造成CO2的排放。12.活动水平数据在土地利用变化与林业领域,活动水平数据主要包括受人类活动影响的森林的面积及其变化量、蓄积量(或生物量)及其变化量。13.排放因子数据在基于活动水平数据估算温室气体汇清除或源排放量过程中,需要用到的各类转换因子、排放参数等。二、编制方法IPCC陆续出版了《1996年修订的IPCC国家温室气体清单编制指南》(简称1996年指南)、2003年《土地利用、土地利用变化和林业优良做法指南》(简称GPG-LULUCF),并在2006年发布了目前为止最新的《2006年IPCC国家温室气体清单编制指南》(简称2006年指南)。GPG-LULUCF和2006年指南中关于土地利用、土地利用变化和林业领域的温室气体清单编制内容更丰富,涉及范围更广,方法也更为复杂。但截至目前,UNFCCC只要求发达国家在2015年之前试用2006年指南,其他国家可根据本国实际情况选用不同版本的指南。省级LUCF清单的编制主要参照“1996年指南”,同时参考“GPG-LULUCF”的有关做法,结合中国土地利用变化和林业实际情况制定清单的内容和范围。主要包括“森林和其它木质生物质生物量碳储量变化”以及“森林转化温室气体排放”两个主要组成部分(图5.1)。IPCC“1996年指南”还包括了草地转化温室气体排放、被经营土地撂荒后的植被恢复碳吸收、土壤碳储量变化等活动。根据国家和省级LUCF清单的编制经验,这几种活动在我国很少发生、或数据资料不足,目前难以对其进行准确评估。因此目前中国省级LUCF清单暂时只考虑图5.1中所包含的各类主要活动。148省级土地利用变化和林业温室气体清单森林和其它木质生物质生物量碳储量变化年生长量森林转化排放CO2排放皆伐消耗量可利用木材其它剩余物现地燃烧排放异地燃烧排放分解滞后排放CH4,CO,N2O,NOx非CO2排放年消耗量=年采伐消耗量-皆伐剩余物+年枯损消耗量年生长量减年消耗量净CO2排放或吸收图5.1省级土地利用变化和林业活动关系示意图(一)省级LUCF清单的计算方法概述1.LUCF清单计算方法概述在LUCF领域,基于不同类型生物量碳库的变化,对每种类型的森林、其它木质生物质、以及森林转化活动的CO2源排放和汇清除进行估算(公式5.1)。LUCFFFBFEFSFOTFCCCCCCCC∆=∆+∆+∆+∆+∆−∆(5.1)式中:ΔCLUCF=土地利用变化与林业领域年度CO2净排放或净吸收量,tC·yr-1;ΔCFF=乔木林生物量碳储量的年变化量,tC·yr-1;ΔCBF=竹林生物量碳储量的年变化量,tC·yr-1;ΔCEF=经济林生物量碳储量的年变化量,tC·yr-1;ΔCSF=国家特别规定的灌木林生物量碳储量的年变化量,tC·yr-1;ΔCOT=其它木质生物质(散生木、四旁树、疏林)的生物量碳储量的年变化量,tC·yr-1;ΔCFC=森林转化的年度生物量碳排放量,tC·yr-1。149在LUCF清单报告中,需将“碳(C)”转化为“二氧化碳当量(CO2-eq)”的表达方式,即用碳储量变化量(tC)乘以44/12(CO2和C的分子量比值),且用负值(-)来代表碳储量的净增加量,用正值(+)代表碳储量的净减少量。例如,在某个清单编制年份,某类森林的生物量碳吸收量为2,330tC·yr-1,在LUCF清单结果中的表述方式为-8,543tCO2-eq·yr-1;某类森林的生物量消耗碳排放为2,110tC·yr-1,在LUCF清单结果中的表述方式则为7,737tCO2-eq·yr-1。森林转化还可能造成生物质的“现地燃烧”,从而发生非CO2温室气体排放。生物质“异地燃烧”产生的非CO2温室气体排放,已经在“能源”领域进行了计算,在LUCF领域不再重复计算。非CO2温室气体排放可以通过与森林转化现地燃烧的CO2排放量,乘以排放因子(EF)计算获得(公式5.2):22nonCOFCBInonCOECEF−−−=∆×(5.2)式中:2nonCOE−=非CO2温室气体(CH4、N2O等)排放量,t·yr-1;ΔCFC-BI=森林转化现地燃烧产生的CO2排放量,tC·yr-1。2nonCOEF−=非CO2温室气体排放因子。2.生物量碳库估算的通用方法生物量碳库(CB)可以分为“地上生物量碳库(CAB)”和“地下生物量碳库(CBB)”两个部分(公式5.3)。其中“地上生物量”是指土壤层以上以干重表示的所有活生物量,包括干、桩、枝、皮、种子、叶。活立木上未脱落的各种死的器官、附生植物以及气生根都应包括在地上生物量碳库中。“地下生物量”是指所有活根生物量(包括根状茎、块根、板根)。BABBBCCC=+(5.3)式中:CB=生物量碳库的碳储量,tC;CAB=地上生物量碳库的碳储量,tC;CBB=地下生物量碳库的碳储量,tC;150(1)林木生物量碳库的估算由于往往很难获得林木地上部分所有器官的生物量数据,林木地上生物量通常是通过林木出材蓄积量转换获得(公式5.4):,,,,,ABijijijijijCAVBCEFCF=×××∑(5.4)式中:CAB=林木地上生物量碳库的碳储量,tC;A=某类森林的土地面积,hm2(公顷);V=林木蓄积量,m3·hm-2;BCEF=将林木出材蓄积量转化为地上部生物量的生物量转化和扩展系数,td.m·m-3(吨地上部生物量/立方米蓄积量)。CF=生物量含碳率,tC·td.m-1;i=第i类森林,通常按优势树种或树种组划分;j=森林龄级分组,通常划分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林;BCEF直接将出材蓄积量转换为对应的地上部生物,并不需要采用基本木材密度(D),因此更加方便。由于不同森林类型及其不同龄级阶段,其BCEF都不完全相同,因此应尽可能按森林类型和不同龄级分别计算。BCEF值可以通过“生物量扩展系数”(BEF)和基本木材密度(D)转换获得:BCEFBEFD=×(5.5)式中:BCEF=将林木出材蓄积量转化为地上部生物量的生物量转化和扩展系数,td.m·m-3(吨地上部生物量/立方米蓄积量)。BEF=将林木树干生物量转化为地上生物量的生物量扩展系数,无量纲;D=林木基本木材密度,td.m·m-3。地下生物量碳库可以通过获得“地下生物量/地上生物量”的比值(R),通过如下公式进行计算:151,,,,,,BBijijijijijijCAVBCEFRCF=××××∑(5.6)式中:CBB=林木地下生物量碳库的碳储量,tC;A=某类森林的土地面积,hm2(公顷);V=林木蓄积量,m3·hm-2;BCEF=将林木出材蓄积量转化为地上部生物量的生物量转化和扩展系数,td.m·m-3。R=林木地下生物量与地上生物量的比值,无量纲;CF=生物量含碳率,tC·td.m-1;i=第i类森林,通常按优势树种或树种组划分;j=森林龄级分组,通常划分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林;因此,公式5.3可以改写为:,,,,,,(1)BijijijijijijCAVBCEFRCF=×××+×∑(5.7)对于竹林、经济林和国家特别规定的灌木林等不进行蓄积量调查统计的森林类型,其地上、地下生物量碳库可以通过如下公式进行计算:(),ABiABiiiCAMCF=××∑(5.8)(),BBiBBiiiCAMCF=××∑或(),BBiABiiiiCAMRCF=×××∑(5.9)式中:CAB=竹林(经济林或灌木林)地上生物量碳库的碳储量,tC;CBB=竹林(经济林或灌木林)地下生物量碳库的碳储量,tC;Ai=第i类竹林(经济林或灌木林)的面积,hm2;MAB=竹林(经济林或灌木林)的单位面积地上部生物量,td.m·hm-2;MBB=竹林(经济林或灌木林)的单位面积地下部生物量,td.m·hm-2;Ri=第i类竹林(经济林或灌木林)的地下生物量与地上生物量比值,无量纲;CFi=第i类竹林(经济林或灌木林)的生物量含碳率,tC·td.m-1;152i=竹林(经济林或灌木林)的类型。3.生物量碳储量变化估算的通用方法(1)损-益法本方法通过估算生物量碳库的增加量(∆CG)和损失量(∆CL),来估算生物量碳储量的变化(公式5.10):BGLCCC∆=∆−∆(5.10)式中:ΔCB=生物量碳储量的年变化量,考虑总面积的变化,tC·yr-1;ΔCG=由于生物量增长引起的年度生物量碳库的增加量,考虑总面积的变化,tC·yr-1;ΔCL=由于生物量损失引起的年度生物量碳库的减少量,考虑总面积的变化,tC·yr-1。其中,生物量碳库的增加量(ΔCG)可以通过获得蓄积量的年生长量(ΔVG),运用公式5.7计算获得;生物量碳库的损失量(ΔCL)可以通过获得蓄积量的年消耗量(ΔVL),运用公式5.7计算获得。(2)碳储量平衡法本方法通过获得2个时间点的生物量碳库的碳储量,用以估算2个时间点内生物量碳储量的年变化(公式5.11):()()21,,21BtBtBCCCtt−∆=−(5.11)式中:ΔCB=生物量碳储量的年变化量,tC·yr-1;CB,t=第t时间的生物量碳库碳储量,tC;t1,t2=时间t1和t2,且t1<t2,yr(年)。153(二)森林和其它木质生物质生物量碳储量变化的计算方法省级LUCF清单的“森林和其它木质生物质生物量碳储量变化”,主要计算由于森林管理、采伐、薪炭材采集等活动影响而导致的各生物量碳库的增加或减少。1.乔木林生物量碳储量变化乔木林生物量碳储量变化采用“损-益法”(公式5.10)进行计算。根据“国家森林资源连续清查”规定,采用某省(自治区、直辖市)的森林资源调查数据,获得清单编制年份的乔木林总蓄积量、各优势树种(组)蓄积量及蓄积量年生长量、消耗量;通过实际采样测定或文献资料统计分析,获得各优势树种(组)的生物量转换与扩展因子(BCEF)、以及地下生物量/地上生物量比例(R)和含碳率(CF)。或者获得基本木材密度(D)和生物量转换因子(BEF),根据公式5.5计算生物量转换与扩展系数(BCEF)。具体计算方法如下:FFFFGFFLCCC−−∆=∆−∆(5.12),,,,,,,,,,(1)FFGFFijFFGijijFFijFFijijCAVBCEFRCF−−∆=×∆××+×∑(5.13),,,,,,,,,,(1)FFLFFijFFLijijFFijFFijijCAVBCEFRCF−−∆=×∆××+×∑(5.14)式中:ΔCFF=乔木林生物量碳储量的年变化量,tC·yr-1;ΔCFF-G=乔木林生物量碳储量的年增长量,tC·yr-1;ΔCFF-L=乔木林生物量碳储量的年损失量,tC·yr-1;AFF,i,j=清单编制年份的第i类乔木林第j龄组的面积,hm2;ΔVFF-G,i,j=第i类乔木林第j龄组的单位面积年均蓄积量生长量,m3·hm-2·yr-1;ΔVFF-L,i,j=第i类乔木林第j龄组的单位面积年均蓄积量消耗量,m3·hm-2·yr-1;CFFF,i,j=第i类乔木林第j龄组的生物量含碳率,tC·td.m-1;i=乔木林类型,根据森林资源清查资料通常按优势树种(组)划分;j=乔木林龄组,根据森林资源清查资料通常划分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林。某类乔木林的单位面积年均蓄积量生长量ΔVFF-G,i,j和单位面积年均蓄积量消154耗量ΔVFF-L,i,j,可以通过文献资料搜集或者实测获得适用于本省区的参数。也可以通过本省区森林资源清查统计资料中提供了某类乔木林的年均蓄积量总生长量(∆VFF-G,i,j)或年均蓄积量总生长率(RFF-G,i,j)、年均蓄积量总消耗量(∆VFF-L,i,j)或年均蓄积量总消耗率(RFF-L,i,j),运用以下公式进行估算:,,,,,,FFGtotalijFFGijFFijVVA−−−∆∆=或,,,,,,,,FFijFFGijFFGijFFijVRVA−−×∆=(5.15),,,,,,FFLtotalijFFLijFFijVVA−−−∆∆=或,,,,,,,,FFijFFLijFFLijFFijVRVA−−×∆=(5.16)式中:ΔVFF-G,i,j=第i类乔木林第j龄组的单位面积年均蓄积量生长量,m3·hm-2·yr-1;ΔVFF-L,i,j=第i类乔木林第j龄组的单位面积年均蓄积量消耗量,m3·hm-2·yr-1;ΔVFF-G-total,i,j=第i类乔木林第j龄组的蓄积量年均总生长量,m3·yr-1;ΔVFF-L-total,i,j=第i类乔木林第j龄组的蓄积量年均总消耗量,m3·yr-1;VFF,i,j=清单编制年,第i类乔木林第j龄组的总蓄积量,m3;AFF,i,j=清单编制年,第i类乔木林第j龄组的总面积,hm2;RFF-G,i,j=第i类乔木林第j龄组的年均蓄积量总生长率,m3·yr-1;RFF-L,i,j=第i类乔木林第j龄组的年均蓄积量总消耗率,m3·yr-1;i=乔木林类型;j=乔木林龄组。必须要注意的是,如果发生“森林转化”,地上部生物量皆伐后除一部分可利用材外,其它部分的生物量消耗碳排放会在“森林转化温室气体排放”部分单独进行计算。因此为了避免重复计算,需要将除可用材外的部分生物量碳储量从年均总消耗量(VL)中进行扣除。因此:(),,,,,,,,,.1FFLFFLFFCijFFijijFFijFFTijijCCAVBCEFCFR−−−−∆=∆−∆××××−∑修正后的(5.17)式中:ΔCFF-L=乔木林生物量碳储量的年损失量,tC·yr-1;155ΔAFF-C=乔木林转化为非林地的年转化面积,hm2·yr-1;VFF=乔木林单位面积蓄积量,m3·hm-2;BCEFi,j=第i类乔木林第j龄组的生物量转化和扩展系数,td.m·m-3。CFFF,i,j=第i类乔木林第j龄组的生物量含碳率,tC·td.m-1;RFF-T=乔木林皆伐的可利用材生物量占地上生物量的比例。实际运算中,RFF-T通常可以用当地乔木林的出材率来估算可用材生物量,并确定这部分生物量占总生物量的比例。2.竹林、经济林和灌木林的生物量碳储量变化由于竹林、经济林和灌木林(只计算国家有特别规定的灌木林)通常不具有蓄积量统计指标,其生物量的生长量和消耗量也难以进行测定或统计。因此竹林(ΔCBF)、经济林(ΔCEF)和灌木林(ΔCSF)的生物量碳储量变化,可以运用公式5.8和5.9分别计算t1和t2两个时间点的生物量碳储量,然后采用“碳平衡法”(公式5.3)估算清单编制年份的生物量碳储量变化。以竹林为例,竹林生物量碳储量(CBF)计算如下:(),,,,1BFBFiBFABiBFiBFiiCAMRCF−=××+×∑(5.18)式中:CBF=竹林生物量碳储量,tC;ABF,i=第i类竹林面积,hm2;MBF-AB,i=第i类竹林平均单位面积地上部生物量,td.m·hm-2;RBF,i=第i类竹林地下生物量/地上生物量比值,无量纲;CFBF,i=第i类竹林的生物量含碳率,tC·td.m;i=竹林的类型,通常按竹种划分成毛竹和杂竹等。竹林生物量碳储量年变化量计算如下:()()21,,21BFtBFtBFCCCtt−∆=−(5.19)式中:ΔCBF=竹林生物量碳储量的年变化量,tC·yr-1;156CBF,t=第t年竹林生物量碳储量,tC;t1,t2=时间t1和t2,且t1<t2,yr(年)。与乔木林相似,如果竹林发生“森林转化”(即竹林转化为非林地),在地上部皆伐后除一部分可利用材外,其它剩余的生物量会在“森林转化温室气体排放”部分进行单独计算。因此为了避免重复计算,这部分生物量碳要从ΔCBF中予以扣除。“修正后的ΔCBF”计算方法如下:(),,,,1BFBFBFCiBFABiBFiBFTiiCCAMCFR−−−∆=∆−×××−∑修正后的(5.20)式中:ΔCBF=竹林生物量碳储量的年变化量,tC·yr-1;ABF-C,i=第i类竹林转化为非林地的面积,hm2;MBF-AB,i=第i类竹林平均单位面积地上部生物量,td.m·hm-2;CFBF,i=第i类竹林的生物量含碳率,tC·td.m;RBF-T=皆伐竹林的可用材生物量占地上生物量的比例。经济林生物量碳储量变化(ΔCEF)、灌木林生物量碳储量变化(ΔCSF)的计算方法与竹林相同。需要注意的是,我国的经济林通常可以分为“乔木经济林”和“灌木经济林”。如果“乔木经济林”已经统计到“乔木林”中,而“灌木经济林”已经统计到“灌木林”中,则不应再重复计算“经济林”的生物量碳储量及其变化量。3.其它木质生物质生物量碳储量变化其它木质生物质生物量碳储量变化可以采用“损-益法”。首先根据森林资源连续清查资料确定清单编制年份某省(直辖市、自治区)的散生木、四旁树和疏林的蓄积量、蓄积量年生长量和消耗量,然后采用与估算乔木林生物量碳储量变化相似的方法,计算其它木质生物质生物量碳储量变化量。由于在森林资源清查的实际监测和统计中,通常难以区分散生木、四旁树和157疏林的树种类型、林龄等,计算所需的各类排放因子:BCEF值(或BEF和D值)、R值和CF值等,可用根据本省(自治区、直辖市)所有乔木林类型的蓄积量权重,获得各相应排放因子的加权平均值来替代(公式5.21)。,,,,,,ijkkijkijFFkVEFEFV=×∑(5.21)式中:EFi,j,k=第k省区第i类乔木林第j龄组的排放因子(如BCEF、BEF、D、R、以及CF等);kEF=第k省区某类排放因子的加权平均值;Vi,j,k=第k省区第i类乔木林第j龄组的蓄积量,m3;VFF,k=第k省区的乔木林总蓄积量,m3;i=乔木林类型;j=乔木林龄级分组。实际计算中可以将散生木、四旁树和疏林作为一个总体,获得散生木、四旁树和疏林的总蓄积量生长量VOT-G和总蓄积量消耗量VOT-L,或者通过活立木蓄积量总生长率(ROT-G)和活立木蓄积量总消耗率(ROT-L),计算其生物量碳储量变化量(∆COT):()(1)OTOTGOTLCVVBCEFRCF−−∆=−××+×(5.22)或()(1)OTOTOTGOTLCVRRBCEFRCF−−∆=×−××+×(5.23)式中:∆COT=散生木、四旁树和疏林的生物量碳储量年变化,tC·yr-1;VOT-G=散生木、四旁树和疏林的年均总蓄积量生长量,m3·yr-1;VOT-L=散生木、四旁树和疏林的年均总蓄积量消耗量,m3·yr-1;VOT=散生木、四旁树和疏林的总蓄积量,m3;ROT-G=散生木、四旁树和疏林的年均总蓄积量生长率,%;ROT-L=散生木、四旁树和疏林的年均总蓄积量消耗率,%;BCEF=某省区林木生物量转换与扩展因子(BCEF)的加权平均值,td.m·m3;158R=某省区林木地下生物量与地上生物量比值(R)的加权平均值,无量纲;CF=某省区林木生物量含碳率的加权平均值,tC·td.m。(三)森林转化温室气体排放的计算方法森林转化温室气体排放主要计算有林地(乔木林、竹林和经济林)转化为非林地的过程中,由于地上生物量的现地燃烧、异地燃烧和地上部剩余物分解造成的CO2和非CO2温室气体排放。1.森林转化的CO2排放计算方法FCFFCBFCEFCCCCC−−−∆=∆+∆+∆(5.24)式中:ΔCFC=森林转化的CO2排放,tC·yr-1;ΔCFF-C=乔木林转化为非林地的CO2排放,tC·yr-1;ΔCBF-C=竹林转化为非林地的CO2排放,tC·yr-1;ΔCEF-C=经济林转化为非林地的CO2排放,tC·yr-1。以乔木林为例,乔木林转化为非林地的CO2排放量计算如下:FFCFFBIFFBOFFDCCCC−−−−∆=∆+∆+∆(5.25)式中:ΔCFF-BI=乔木林转化地上生物量现地燃烧的CO2排放量,tC·yr-1;ΔCFF-BO=乔木林转化地上生物量异地燃烧的CO2排放量,tC·yr-1;ΔCFF-D=乔木林转化地上生物量氧化分解的CO2排放量,tC·yr-1;(),,,,,,,,,,,1FFBIFFCijFFABijFFTijBIijOXFFijijCABRRRCF−−−−∆=∆×∆×−×××∑(5.26)(),,,,,,,,,,,1FFBOFFCijFFABijFFTijBOijOXFFijijCABRRRCF−−−−∆=∆×∆×−×××∑(5.27)159(),,,,,,,,,,,1FFDFFCijFFABijFFTijDijFFijijCABRRCF−−−−∆=∆×∆×−××∑(5.28),,,,,,FFABijFFABijNFABijBBB−−−∆=−(5.29),,,,,FFABijFFijijBVBCEF−=×(5.30)式中:ΔCFF-BI=乔木林转化地上生物量现地燃烧的CO2排放量,tC·yr-1;ΔCFF-BI=乔木林转化地上生物量异地燃烧的CO2排放量,tC·yr-1;ΔCFF-BI=乔木林转化地上生物量氧化分解的CO2排放量,tC·yr-1;ΔAFF-C,i,j=第i类乔木林第j龄组转化为非林地的年转化面积,hm2·yr-1;ΔBFF-AB,i,j=第i类乔木林第j龄组转化为非林地的平均单位面积地上生物量损失量,t·hm-2;BFF-AB,i,j=第i类乔木林第j龄组转化前的平均单位面积地上生物量,t·hm-2;BFF-AB,i,j=第i类乔木林第j龄组转化为非林地后,非林地的平均单位面积地上生物量,t·hm-2。我国有林地转化主要用于建设用地,因此可以假定转化后非林地的平均单位面积地上生物量为0;VFF,i,j=第i类乔木林第j龄组的平均单位面积蓄积量,m3·hm-2;RFF-T,i,j=转化为非林地的第i类乔木林第j龄组皆伐后的可利用材生物量占地上部总生物量的比例;RBI,i,j=转化为非林地的第i类乔木林第j龄组皆伐后剩余生物量中现地燃烧的生物量比例;RBO,i,j=转化为非林地的第i类乔木林第j龄组皆伐后剩余生物量中异地燃烧的生物量比例;ROX=生物量燃烧的氧化系数;RD,i,j=转化为非林地的第i类乔木林第j龄组皆伐后剩余生物量中氧化分解的生物量比例;i=乔木林类型;j=乔木林龄级分组。160其中,RBI、RBO、RD等参数需要通过实地调研获得。需要注意的是,与燃烧的立即排放不同,剩余生物量的氧化分解释放CO2是一个缓慢的过程。因此在运用公式5.28计算氧化分解CO2排放时,通常需要采用10年平均的年转化面积(10年平均的ΔAFF-C)。竹林、经济林转化为非林地的CO2排放计算方法,与乔木林转化相似。不同的是乔木林单位面积地上生物量是采用BCEF通过蓄积量转化获得,而竹林和经济林的单位面积地上生物量需要通过实测、调查研究或文献资料统计来获得。2.森林转化的非CO2排放计算方法本部分只计算由于现地燃烧造成的非CO2排放,主要考虑CH4和N2O两种非CO2温室气体。其中:44,FCBIiCHiCHCEF−∆=∆×∑(5.31)22,/,()FCBIiNCiNOiNOCREF−∆=∆××∑(5.32)式中:ΔCH4=森林转化的CH4排放量,tCH4·yr-1;ΔN2O=森林转化的N2O排放量,tN2O·yr-1;ΔCFC-BI,i=第i类有林地转化为非林地过程中由于现地燃烧产生的CO2排放量,tC·yr-1;4CHEF=CH4相对于CO2的排放比例;2NOEF=N2O相对于CO2的排放比例;RN/C=燃烧生物质的氮/碳比;i=有林地类型,指乔木林、竹林和经济林。(四)活动水平数据的确定1.清单编制年份活动水平数据确定方法概述由于各省区市实际开展森林资源清查的具体年份各不相同,因此要获得清单编制年份(以2005年为例)的活动水平数据,必须具有至少最近3次森林资源清查的资料数据。161首先假定某省区市在两次清查间隔期内的各地类面积(或蓄积量)年变化速率相同。如某省区市最近一次森林资源清查年份t3等于或晚于2005年,则2005年各地类的面积(或蓄积量)数据可通过最近2次清查的面积(或蓄积量)通过内插法获得。如某省区市最近一次森林资源清查年份t3早于2005年,则2005年各地类的面积(或蓄积量)数据需要通过最近3次调查结果通过外推法获得(如图5.2)。t3≥2005t1年统计值(Y1)t2年统计值(Y2)t3年统计值(Y3)是否3220052232()(2005)()YYYYttt−=+×−−3220052232()(2005)()YYYYttt−=+×−−3120053331()(2005)()YYYYttt−=+×−−3120053331()(2005)()YYYYttt−=+×−−2005年估计值(Y2005)32200532()()YYYtt−∆=−32200532()()YYYtt−∆=−31200531()()YYYtt−∆=−31200531()()YYYtt−∆=−2005年年变化(△Y2005)图5.2活动水平数据确定方法路线图2.活动水平需求与获取方法省级LUCF清单编制需要的活动水平数据主要有(详见表5.2):(1)乔木林各优势树种(组)按龄组统计的面积和蓄积量;(2)散生木、四旁树和疏林的蓄积量;(3)国家特别规定的灌木林、经济林和竹林面积;(4)乔木林、竹林和经济林转化为非林地的面积。162表5.2省级LUCF清单主要活动水平数据需求乔木林竹林经济林灌木林散生木、四旁树、疏林转化为非林地的面积乔木林竹林经济林树种(组)面积蓄积面积面积面积蓄积面积面积面积1幼龄林中龄林近熟林成熟林过熟林2………………………………………………合计………………………活动水平数据的选取原则:(1)首先选用经国家林业局认可的各省(自治区、直辖市)历次国家森林资源连续清查资料(一类清查数据);(2)其次可以选用各省(自治区、直辖市)林业部门认可的本省区森林资源清查资料;(3)经省(自治区、直辖市)林业部门、国土资源部门认可的其它森林资源数据、土地利用变化数据、相关图形文件(如遥感数据等)。(五)排放因子数据的确定1.排放因子获取的总体原则省级LUCF清单中各类排放因子的选取,应遵循以下优先原则:(1)通过实测或实地调查研究获得的符合本省(自治区、直辖市)土地利用和林业领域特点的排放因子;(2)通过文献资料数据搜集、经过科学合理的统计分析后获得的符合本省(自治区、直辖市)土地利用和林业特点的排放因子;(3)来自与本省土地利用变化和林业状况相似的相邻省份、或国家水平的排放因子;163(4)IPCC推荐的缺省值;(5)本领域的专家估计值。2.排放因子的需求与获取方法省级LUCF清单编制所需排放因子及推荐的获取方法的如表5.3:表5.3各类排放因子数据及获取方法排放因子含义与内容数据获取优先顺序BCEF将出材蓄积量转化为地上部生物量的生物量转化和扩展系数(BiomassConventionandExpansionFactor),t·m-3(1)采用标准方法实测;(2)符合当地条件的文献资料数据;(3)具有类似条件的相邻省区的数据;(4)国家水平的缺省值;BEF将树干生物量转化为地上部生物量的生物量扩展系数(BiomassExpansionFactor),无量纲D基本木材密度(StandardVolumeDensity),每立方米木材所含干物质生物量的质量R地下生物量与地上生物量的比值(Root-ShootRatio)CF生物量含碳率(CarbonFraction),每吨干物质中所含碳的质量BBF-ABBEF-ABBSF-AB竹林平均单位面积地上部生物量,t·hm-2经济林平均单位面积地上部生物量,t·hm-2灌木林平均单位面积地上部生物量,t·hm-2RBFREFRSF竹林地下生物量与地上生物量的比值,无量纲经济林地下生物量与地上生物量的比值,无量纲灌木林地下生物量与地上生物量的比值,无量纲BFF-AB乔木林平均单位面积地上部生物量,t·hm-2根据本省区森林资源清查数据,进行整理获得;或通过相关公式和参数计算获得VFF乔木林的平均单位面积蓄积量,m3·hm-2ΔVFF-GΔVOT-G乔木林单位面积蓄积量年均生长量,m3·hm-2·yr-1散生木/四旁树/疏林蓄积量年均生长量m3·yr-1RFF-GROT-G乔木林年均蓄积量总生长率,%散生木/四旁树/疏林年均蓄积量总生长率,%ΔVFF-LΔVOT-L乔木林单位面积蓄积量年均消耗量,m3·hm-2·yr-1散生木/四旁树/疏林蓄积量年均消耗量m3·yr-1RFF-LROT-L乔木林年均蓄积量总消耗率,%散生木/四旁树/疏林年均蓄积量总消耗率,%164表5.3各类排放因子数据及获取方法(续)RFF-TRBF-TREF-T皆伐乔木林的可利用材占地上部总生物量的比例皆伐竹林的可利用材占地上部总生物量的比例皆伐经济林的可利用材占地上部总生物量的比例(1)调研、统计获得的当地数据;(2)符合当地条件的文献资料数据;(3)具有相似条件的相邻省区的数据(4)国家水平的缺省值;(5)专家判断。RBI皆伐剩余生物量中现地燃烧的生物量比例RBO皆伐剩余生物量中异地燃烧的生物量比例RD皆伐后剩余生物量中氧化分解的生物量比例ROX生物量燃烧的氧化系数(1)采用标准方法实测;(2)符合当地条件的文献资料数据;(3)具有类似条件的相邻省区的数据;(4)国家水平的缺省值;EFCH4CH4相对于CO2的排放比例EFN2ON2O相对于CO2的排放比例RN/C燃烧的生物质的氮/碳比根据《第二次国家信息通报》,2005年中国LUCF清单编制采用的部分排放因子缺省参数,如表5.4~表5.6:表5.4全国主要乔木优势树种(组)生物量参数序号优势树种(组)生物量扩展因子BEF根冠比R基本木材密度D生物量含碳率CF1桉树1.2630.2210.5780.5252柏木1.7320.2200.4780.5103檫木1.4830.2700.4770.4854池杉1.2180.4350.3590.5035赤松1.4250.2360.4140.5156椴树1.4070.2010.4200.4397枫香1.7650.3980.5980.4978高山松1.6510.2350.4130.5019国外松1.6310.2060.4240.51110黑松1.5510.2800.4930.51511红松1.5100.2210.3960.51112华山松1.7850.1700.3960.52313桦木1.4240.2480.5410.49114火炬松1.6310.2060.4240.51115阔叶混1.5140.2620.4820.49016冷杉1.3160.1740.3660.500165表5.4全国主要乔木优势树种(组)生物量参数(续)17栎类1.3550.2920.6760.50018楝树1.5860.2890.4430.48519柳杉2.5930.2670.2940.52420柳树1.8210.2880.4430.48521落叶松1.4160.2120.4900.52122马尾松1.4720.1870.3800.46023木荷1.8940.2580.5980.49724木麻黄1.5050.2130.4430.49825楠木1.6390.2640.4770.50326泡桐1.8330.2470.4430.47027其它杉类1.6670.2770.3590.51028其它松类1.6310.2060.4240.51129软阔类1.5860.2890.4430.48530杉木1.6340.2460.3070.52031湿地松1.6140.2640.4240.51132水胡黄1.2930.2210.4640.49733水杉1.5060.3190.2780.50134思茅松1.3040.1450.4540.52235铁杉1.6670.2770.4420.50236桐类1.9260.2690.2390.47037相思1.4790.2070.4430.48538杨树1.4460.2270.3780.49639硬阔类1.6740.2610.5980.49740油杉1.6670.2770.4480.50041油松1.5890.2510.3600.52142榆树1.6710.6210.5980.49743云南松1.6190.1460.4830.51144云杉1.7340.2240.3420.52145杂木1.5860.2890.5150.48346樟树1.4120.2750.4600.49247樟子松2.5130.2410.3750.52248针阔混1.6560.2480.4860.49849针叶混1.5870.2670.4050.51050紫杉1.6670.2770.3590.510注:数据来源于《第二次国家信息通报》“土地利用变化与林业温室气体清单”166表5.5全国竹林、经济林、灌木林平均单位面积生物量(td.m·hm-2)平均单位面积生物量样本数标准差竹林地上部45.2929550.82地下部24.6424836.38全部68.4824080.04经济林地上部29.3519427.98地下部7.551398.99全部35.2113538.33灌木林地上部12.5135616.63地下部6.722046.22全部17.9919917.03表5.6国家水平的森林转化相关参数和排放因子生物量比例氧化系数地上部现地燃烧15%0.90地上部异地燃烧20%0.90地上部分解15%-地上部收获利用50%-总计100%-CH4-C和N2O-N的排放比例,取IPCC缺省值,即分别为0.012和0.007;地上生物量的氮碳比,取IPCC缺省值,即0.01。(六)不确定性分析清单估计值的不确定性用百分比项表示,即估计值95%置信区间的一半除以估计值的平均值。(1)当某一估计值为n个估计值之和或差时,该估计值的百分比不确定性采用下式计算:∑∑==⋅=+++⋅++⋅+⋅=NnsnNnsnsnsnsssnsnsssscUUUUU112212222211)()()()(µµµµµµµµ(5.33)式中:Ucn个估计值之和或差的不确定性(%)167Us1…Usnn个相加减的估计值的不确定性(%)μs1…μsnn个相加减的估计值(2)当某一估计值为n个估计值之积时,该估计值的百分比不确定性采用下式计算:2222121NcsssnsnnUUUUU==+++=∑(5.34)式中:Ucn个估计值之积的不确定性(%)Us1…Usnn个相乘的估计值的不确定性(%)(七)省级LUCF清单的报告格式参照IPCC指南和国家LUCF清单的报告要求,省级LUCF清单的数据报告格式如表5.7:三、存在问题及解决途径(一)存在问题1、活动水平数据的不确定性目前省级LUCF清单编制所需要的活动水平数据,主要来源于各省(自治区、直辖市)根据《国家森林资源连续清查规定》而完成的森林资源清查。我国森林资源清查体系通常是每5年进行一次,采用布置固定样地实测的方法,获取有关森林及其他土地类型的面积、以及蓄积量等调查数据。但由于森林资源清查体系本身是以面积、蓄积等资源调查为目的,并没有考虑到与清单编制相关的生物量调查、土壤、凋落物调查。因此,目前省级LUCF清单的活动水平数据,主要是以面积和蓄积量为基础,进行转化获得。特别是由于每5年才完成一次清查,两次清查年份之间的其它年份的活动水平数据,只能通过“内插法”获得,且年变化量均为这5年的年平均值,因而增加了活动水平数据的不确定性,难以满足清单编制一年一度的需要。168表5.7省级LUCF清单的数据报告格式部门二氧化碳(103tCO2-e)甲烷(tCH4-C)氧化亚氮(tN2O-N)温室气体(103tCO2-e)森林和其它木质生物质生物量碳储量变化××乔木林××乔木林生物量碳增长量乔木林生物量碳损失量竹林××经济林××国家特别规定的灌木林××散生木、四旁树、疏林××散四疏生物量碳增长量散四疏生物量碳损失量森林转化碳排放××××现地燃烧排放××××异地燃烧排放××分解排放××合计××××注1:标记“×”为必须填报的项目,标记“”为选填项目。注2:用负值“-”表示净碳吸收,正值“+”表示净碳排放。森林资源清查的内容和指标,与IPCC清单编制指南的要求也不完全一致。因此省级温室气体清单编制方法,根据现有森林资源数据状况进行了一些调整。即便如此,森林资源清查数据资料也不能完全满足清单编制的需求。个别试点省份采用了本省林业二类调查的数据。相比一类清查数据,二类调查数据具有频率高、覆盖范围全面等特点。但二类调查的森林蓄积量数据往往通过建立模型推算获得,而一类调查是通过固定样地实测,更具准确性。实践证明,二类调查的森林蓄积量比一类清查数据往往高出20~30%。而且,省级温室气体清单编制的方法,主要依据一类清查数据制定。在本方法体系下,二类调查数169据会缺失很多关键数据,如生长与消耗,林地转化等。因此目前省级清单编制指南建议各省活动水平数据以一类清查数据为准。从IPCC指南发展趋势看,未来土地利用、土地利用变化及林业领域的温室气体清单将涉及森林、农地、湿地、草地、城市用地和其它土地及其相互间的转化,清单内容和编制方法都将更为复杂。我国目前各地类面积及其变化的调查和统计规范和时间不一,存在重叠、不吻合甚至出现矛盾的现象。而一些已有的统计数据,由于数据管理或其它原因,难以从相关管理部门获得。2、排放因子数据的不确定性省级LUCF清单编制所需的各类排放因子,目前的获取方法大多通过搜集相关研究文献进行统计分析的结果、或直接采用国家水平和IPCC的缺省值,难以反映省(自治区、直辖市)土地利用变化和林业的实际情况。有些参数目前在国内鲜有研究,只能通过专家估计来获取,参数的不确定性普遍较高。以生物量扩展系数(BEF)为例:BEF法是当前国家尺度的森林生物量碳储量研究大多采用的计算方法,其中最新的IPCC推荐方法是采用生物量转换和扩展系数(BCEF)进行计算,省略了获取木材密度(D)的过程,因而更加简便。我国森林资源清查资料和大多数国家一样(包括发达国家),没有森林生物量方面的详细信息,因此也必须首先获得各树种的BEF或BCEF值。但目前有关BEF和BCEF相关的研究都集中在个别树种,或通过搜集已发表的文献资料建立BEF和BCEF数据库,再分析其与与林龄、蓄积量、胸径之间的关系。由于资料数据有限,很难找出一个适合所有树种的普遍规律,二者之间的关系随树种不同而不同。部分树种样本数太少,造成了此关系相关性较差或可信度不高。3、清单方法的不确定性目前省级LUCF清单的评估范围包括“森林和其它木质生物质生物量碳储量变化”以及“森林转化温室气体排放”两个方面的内容。与《IPCC1996年指南》内容相比,暂时没有考虑“草地转化温室气体排放”和“土壤碳储量变化”两个重要的内容。这一方面是由于我国现有的研究基础数据欠缺、相关统计数据难以满足清单编制的需求;另一方面也是因为我国土地利用分类和土壤分类体系与IPCC等国际规则有较大的区别,尚需进一步研究适合IPCC清单指南要求并适用于我国的土壤碳储量及其变化的计算方法,完善我国LUCF领域清单的内容和170范围。IPCC有关LUCF的清单编制方法仍在不断完善。2003年《IPCC土地利用、土地利用变化与林业优良做法指南》(GPG-LULUCF)、《2006年IPCC国家温室气体清单编制指南》、以及即将在GPG-LULUCF基础上更新并完善的《2013年IPCC土地利用、土地利用变化与林业增补方法学与优良做法指南》(暂命名),使得有关土地利用、土地利用变化与林业领域的评估内容和范围更宽、方法更加详细和具体。例如,2006年IPCC指南已经开始对“森林管理”、“湿地”以及“木质林产品”等纳入到评估范围。正在更新和制定的“2013年增补指南”更是明确将“森林管理”导致的碳储量变化、人为的“湿地排水与还湿”导致的碳储量变化以及温室气体排放、“木质林产品”碳库、“自然干扰”导致的温室气体排放、以及“天然林转化为人工林”导致的碳储量变化等活动纳入到评估和考核的范围。相比IPCC国家温室气体清单指南及有关优良做法指南,目前我们省级土地利用变化与林业的温室气体清单所评估的范围还十分有限,不足以准确反映我国土地利用变化和林业的现状。目前省级LUCF清单指南主要参考《IPCC1996年指南》的方法进行编制,考虑了“森林和其它木质生物质生物量碳储量的变化”以及“森林转化的温室气体排放”。从碳库的角度看,目前仅就生物量碳库及其变化进行了评估,而没有涉及枯落物、枯死木以及土壤有机碳三大碳库的评估。从土地利用变化的角度看,没有区分“一直为森林的土地”和“由其它土地利用类型转化为森林的土地”,更没有区分农地、草地、湿地、居住用地和其它土地等各土地利用类型之间的相互转化。因此目前省级LUCF清单的评估方法存在明显的不足。(二)解决途径1、完善LUCF清单相关指标的统计我国森林资源清查每5年进行一次,非森林资源清查年份的数据只能通过内插或者外推来获得,必然会增加活动水平数据的不确定性。根据我国森林生长规律,每年进行一次全国性的森林资源清查不现实也没有必要。为了提高清单编制的数据的可靠性和准确性,可以适当增加森林资源清查的时间频率(如每3年或2年进行一次)。另一方面,也可以借鉴发达国家普遍的作法,采用遥感卫星监171测数据为LUCF清单编制提供辅助的年度数据,提高活动水平数据的准确性。未来森林资源清查应加强对各类乔木林、竹林、经济林、和灌木林的生物量、凋落物和枯死木等相关指标的统计调查,开展森林生长和固碳特性综合调查和统计分析;增加各土地利用类型的土壤碳库调查。未来土地利用、土地利用变化及林业领域的温室气体清单将涉及森林、农地、湿地、草地、城市用地和其它土地及其相互间的转化。需要加强相关部门之间的协调,使土地资源的调查和分类更合理统一。在现有林地管理制度下,加强对造林、采伐、林地征占的监测统计,提高统计频率,同时加强对各种林地转出后的用途进行统计。2、加强相关方法和参数的基础研究2.1生物量转换和扩展系数从省级LUCF清单编制的角度,应加强本省(自治区、直辖市)各主要优势树种(组)的BEF或BCEF实测研究工作。通过大样本的实测,结合文献资料数据库分析,建立BEF或BCEF回归方程;还可以在国家森林资源清查提供的大量数据基础上,利用经过适当验证过的相关生长方程,建立与BEF或BCEF有关的动态模型,提高对森林生物量估计的准确性。2.2土地利用面积变化的监测未来的清单工作将涉及森林、农地、湿地、草地、城市用地和其它土地及其相互间的转化。根据IPCC最新指南的方法,要确定一类土地利用类型是否从另一类土地利用类型转化而来,还需要考虑这一类土地20年前的土地利用属性。目前我国对土地利用面积的调查和监测往往由不同部门完成,调查方法和目的各不相同,土地利用分类也不尽一致,数据往往难以统一,无法满足清单编制的要求。因此特别需要加强不同土地利用类型的面积及其变化的监测,对已有的监测数据进行标准归一化处理,使之能满足未来清单编制的需求。2.3清单方法学的研究IPCC有关土地利用、土地利用变化和林业的清单编制方法以及相关的优良做法指南仍在不断更新,除2006年指南要对农田管理和草地管理的温室气体源排放和汇清除进行评估外,未来还将对森林管理导致的碳储量变化、人为湿地排172水与还湿导致的碳储量变化以及温室气体排放、木质林产品碳库、自然干扰导致的温室气体排放、以及天然林转化为人工林导致的碳储量变化等进行评估。我国在这些方面的基础研究明显不足,尤其是缺乏相关的活动水平数据和排放因子。因此未来亟需结合我国实际情况,对IPCC方法在我国的适用性、相关参数的合理性展开研究,建立既适用于中国又符合IPCC要求的清单编制方法,和我国特有的相关参数数据库。3、其它有关问题的解决方案3.1森林资源清查数据获取困难,生长量、消耗量、生长率、消耗率如何计算?如果无法从森林资源清查数据中获取生长量(率)、消耗量(率)等数据,可采用碳储量变化法-。这也是IPCC所认可的方法。简单表述为:碳储量变化=(后一期清查碳储量-前一期清查碳储量)/清查间隔时间。3.2森林消耗如何定义?森林消耗应该同时包含采伐消耗和枯损消耗。但为了避免发生重复计算,要扣除森林转化的消耗。3.3经济林、灌木林如何归类?这里主要考虑的是“国家特别规定的灌木林”。由于不同调查、清查时期,对灌木林和经济林的分类有所变化,导致经济林、灌木林的统计面积变化较大。1994年清单中没有估算灌木林的碳贡献。但考虑到中国一些省区灌木林面积较大,特别是干旱荒漠化地区对固碳非常重要,2005年清单中对灌木林进行了估算,但只是“特种灌木林”。2004年林业局有文件规定特种灌木林。特种灌木林面积=森林面积-有林地面积。经济林包括乔木经济林和灌木经济林。在确定活动水平数据时,要明确乔木林是否包括乔木经济林,特种灌木林是否包括了灌木经济林。应将乔木经济林从乔木林中划分出来单独计算,灌木经济林可以与特种灌木林合并计算。3.4如何确定森林转化面积?森林转化面积,可以从森林资源清查资料中有林地转化为非林地的面积获取。另外方式,根据各省每年的林地征占面积,以及有林地占林地面积的百分比,粗略估算有林地转化百分比。森林转化不考虑灌木林转化。1733.5森林转化过程中收获生物量的比例如何计算?云南省有比较好的方法,通过出材率来估算收获生物量的比例。3.6生长率和消耗率是影响最终结果的两个重要参数,如何选取?各省市差异比较大,但所采用的参数,要与国家森林资源清查公布数据保持一致。3.7含碳率如何选取?通常采用IPCC缺省值0.50。对木本植物来说,绝大多数的含碳率都在0.47~0.53之间。各省如果能够收集到具体树种的含碳率,可以使用,但要说明数据来源和确定方法。3.8如何去确定活动数据和排放因子数据的确定标准?统计分析可以计算不确定范围,估计值、缺省值看ipcc2000年出版的《不确定性管理》网站上有中文版下载。其中有多找几个专家估计,找一个均值。3.9缺省值如何选取?缺省值只作为参考。最好有本省参数,因为考虑到各省市的地理、林龄、起源差异。3.10清单没有考虑下层,包括灌木、草本,没有达到5cm胸径的幼树,这如何考虑?根据IPCC方法,对灌木和草本在清单编制中很难进行评估,可以做相关的科学研究。目前只能考虑优势树种地上、地下生物量部分。3.11湿地和其它土地类型如何考虑?湿地目前总体而言是碳源。目前没有条件能够估算湿地碳汇/源贡献。将来有条件,可以考虑恢复湿地来增加碳汇,还有荒漠。3.12土壤碳如何考虑?还有很多地方有植树造林和退耕还林,几年过程中有很大的增加,这个如何考虑?森林土壤碳跟很多因素有关。过去的清单编制工作表明,土壤碳的结果不确定性非常大,而且相对森林和其它木质生物质部分来讲,量也非常。如果在清单中加入土壤的部门,清单结果的不确定性无疑难以让人接受。目前森林土壤碳方面的基础数据非常缺乏,全国土壤普查也只有几百个森林土壤剖面。而通过查询文献,工作量非常大。从清单编制角度,国家和省级水平都没有充足的数据来支174撑,因此暂时不考虑土壤碳。3.13不确定的分析方法有哪些?指南中有方法,采用简单误差传递方法。也可以参考IPCC2000年不确定性管理优良做法指南,其中有蒙特卡洛方法。3.1.清单结果和其它非官方数据或其它研究结果差异太大,如何考虑?首先,出现这样的结果也是正常的。数据结果的比较要建立在同等可比的基础上。目前一些官方公布的数据、和研究结果,多数都是对森林碳储量的评估,或是森林年固碳量的评估。而清单评估的是净温室气体源/汇,也就是森林固碳减去森林消耗排放。除清单外的数据结果,基本都未考虑森林消耗碳排放,因此其碳汇量要比清单结果要大很多。另外还有研究采用碳通量的方法估算,通过光合固定吸收二氧化碳的速率来估算碳汇,同样也没考虑森林的采伐消耗、枯损消耗排放。还有一种是活动水平数据的差异。不同的活动水平数据来源,以及估算方法的差异,导致结果出现较大的差异都是正常的。175第六章省级废弃物处理温室气体清单编制一、基本概念(一)废弃物(Waste)废弃物是指在生产建设、日常生活和其他社会活动中产生的,在一定时间和空间范围内基本或者完全失去使用价值,无法回收和利用的排放物。废弃物包括固体废弃物和废水两大类。主要产生于如下场所:居民生活区、办公场所、商场、市场、各类饭店、公共机构、工业设施、自来水厂和污水处理设施等。1.固体废弃物固体废弃物主要为生活垃圾、工业固体废弃物、医疗废弃物、危险废弃物、污泥和其他固体废弃物。生活垃圾是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废弃物,以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。主要包括花园(庭院)和公园垃圾以及商业/公共机构垃圾。工业固体废物是指在工业生产活动中产生的固体废物,是工业生产过程中排入环境的各种废渣、粉尘及其他废物。可分为一般工业废物(如高炉渣、钢渣、赤泥、有色金属渣、粉煤灰、煤渣、硫酸渣、废石膏、盐泥等)和工业有害固体废物。在清单计算中除非工业废弃物混入生活垃圾中,并在垃圾填埋场所进行处理,一般不在废弃物部门计算。医疗废弃物是指源自医疗机构的废弃物,包括诸如塑料注射器、动物组织、绷带、布料等材料,一些国家还将这些条目纳入生活垃圾中。医疗废弃物通常均被焚烧。然而,某些医疗废弃物可能在生活垃圾填埋场被处理。危险废弃物是指废油、废溶剂、灰烬、矿渣和其他具有危险性质(如易燃性、易爆性、腐蚀性和有毒性)的废弃物。危险废弃物通常从非危险和工业废弃物里分别收集、处理和处置。农业废弃物包括粪肥、农业残余物、牲畜尸体、用于温室的塑料薄膜以及覆盖物。农业残余物的燃烧和肥料管理在能源和农业清单部分计算。污泥(污水污泥)是指在污水处理过程中产生的半固态或固态物质,不包括栅渣、浮渣和沉砂。污泥是污水处理后的产物,是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率176高(可高达99%以上),有机物含量高,容易腐化发臭,并且颗粒较细,比重较小,呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物,可以用泵运输,但它很难通过沉降进行固液分离。在清单计算中,在没有特别说明的情况下,固体废弃物是指城市生活垃圾,不包括工业固体废弃物和淤泥。城市生活垃圾的构成按废弃物类型主要包括:食物垃圾、庭园(院子)和公园废弃物、纸张和纸板、木材、纺织品、尿布、橡胶和皮革、塑料、金属、玻璃、陶器、瓷器和其他(如灰烬、污垢、灰尘、泥土和电子废弃物)。2.废水废水包括生活污水和工业废水,产生于各种生活、商业和工业源。工业废水是指工业生产过程中产生的废水和废液,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。按工业废水中所含主要污染物的化学性质可分为:含无机污染物为主的无机废水、含有机污染物为主的有机废水、兼含有机物和无机物的混合废水、重金属废水、含放射性物质的废水和仅受热污染的冷却水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水是无机废水,食品或石油加工过程的废水是有机废水,印染行业生产过程中的是混合废水,不同的行业排除的废水含有的成分不一样。按工业企业的产品和加工对象可分为造纸废水、纺织废水、制革废水、农药废水、冶金废水、炼油废水等。按废水中所含污染物的主要成分可分为酸性废水、碱性废水、含酚废水、含铬废水、含有机磷废水和放射性废水等。生活污水是指城市机关、学校和居民在日常生活中产生的废水,包括厕所粪尿、洗衣洗澡水、厨房等家庭排水以及商业、医院和游乐场所的排水等。生活污水中含有大量有机物,如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等;也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵;无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高,在厌氧细菌作用下,易生恶臭物质。177(二)废弃物处理方式1.固体废弃物废弃物处理的主要目的是为了达到无害化、减量化和资源化,主要途径是通过使固体废弃物中的可降解有机成分分解、可回收成分回收利用、惰性成分永久存放或埋藏。废弃物的处理方式主要有以下几种:堆弃、卫生填埋、堆肥、焚烧及其他处理方式。(1)堆弃堆弃的方式主要是发生在农村,由于经济条件落后,农村生活垃圾大部分都未经任何收集和无害化处理,均由当地农民自行将生活垃圾倾倒在房屋、农田周围。这种处理方式经常造成环境污染和土地资源浪费并能够危害人们健康。(2)填埋填埋法仍是我国以及世界上大多数国家固体废弃物处理的最主要方法,卫生填埋是利用自然界的代谢机能,按照工程理论和土工标准,对垃圾进行土地处理和有效控制,寻求垃圾无害化和稳定化的一种处理方法。卫生填埋是垃圾处理最基本的方法。(3)焚烧焚烧是将垃圾进行高温热处理,在焚烧炉膛内,垃圾中的可燃成分与空气中的氧气进行剧烈的化学反应,放出热量,转化为高温的燃烧气和少量性质稳定的固体残渣,焚烧技术具有无害化、减量化和资源化程度高的特点。我国废弃物焚烧还处于起步阶段,所处理的废弃物量还比较少。焚烧处理占地面积小,无害化处理率较高,还可以将固体废弃物中的热能转化为电能,达到节约能源的目的。但焚烧处理方法运行成本和技术要求相当高,特别是控制有毒有害气体排放。通过使用烟气净化设备,如静电除尘器或布袋除尘器可以除去烟气中的粉尘,另外,烟气中的有毒成分也可以通过喷入活性炭吸附等办法除去。欧美、日本在耐腐蚀锅炉热交换管材开发、提高锅炉传热效率、复合型垃圾发电系统等方面进行了大量研究和技术开发。(4)堆肥堆肥也是生物处理方法之一,是依靠自然界中广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物,人为地、可控制地促进垃圾中可被生物降解的有机物向稳定腐殖质转化的生物化学过程,堆肥是垃圾无害化、稳定化的一种形式,可将垃圾178中易腐有机物转化为有机肥料。最简单常见的堆肥方式是自然通风静态堆肥,特别是在经济欠发达国家和地区。(5)其它处理方式除了以上三种固体废弃物的基本处理方法外,在最新的研究和开发基础上,还创新了固化处理、热解处理、高新技术垃圾分选处理、废弃物无害化处理筛选回收、垃圾衍生燃料(RDF)等新的城市固体废弃物处理方法和手段。2.废水污水处理一般来说包含以下三级处理:一级处理是它通过机械处理,如格栅、沉淀或气浮,去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理是生物处理,污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是污水的深度处理,它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。可能根据处理的目标和水质的不同,有的污水处理过程并不是包含上述所有过程。(1)工业废水工业水处理水的处理方法可以概括为三种方式:最常用的是通过去除原水中部分或全部杂质来获得所需要的水质;通过在原水中添加新的成分来获得所需要的水质;对原水的加工不涉及去除杂质或添加新成分的问题。常用的技术包括:微电解法用于工业水的处理、新型催化活性微电解填料、污水生化处理技术、工业水深度处理突破技术、工业循环冷却水处理技术等(2)生活污水人类生活过程中产生的污水,是水体的主要污染源之一。主要是粪便和洗涤污水。城市生活污水量与生活水平有密切关系。生活污水处理工艺技术包括:化学强化生物除磷污水处理工艺、循环间歇曝气污水处理工艺、旋转接触氧化污水处理工艺、连续循环曝气系统工艺、SPR高浊度污水处理技术等。(三)废弃物处理场所1.生活垃圾填埋场所生活垃圾填埋场指的是用于处理城市生活垃圾的,带有阻止垃圾渗沥液泄漏的人工防渗膜,带有渗沥液处理或预处理设施设备,运行、管理及维护、最终封场关闭符合卫生要求的垃圾处理场地。179填埋技术作为生活垃圾的最终处理方法,目前仍然是中国大都数城市解决生活垃圾出路的主要方法。根据环保措施(如场底防渗、分层压实、每天覆盖、填埋气排导、渗滤液处理、虫害防治等)是否齐全、环保标准是否满足来判断,我国的生活垃圾填埋场可分为三个等级。(1)简易填埋场简易填埋场是中国这几十年来一直使用的填埋场,其主要特征是基本没有任何环保措施,也谈不上遵守什么环保标准。目前中国相当数量的生活垃圾填埋场属于这一类型,可称之为露天填埋场,对环境的污染也较大。(2)受控填埋场受控填埋场在我国填埋场所占比重也较大,而且基本上集中于大中小城市。其主要特征是配备部分环保设施,但不齐全,或者是环保设备齐全,但是不能完全达到环保标准。主要问题集中在场底防渗,渗滤液处理和每天覆土达不到环保要求。(3)卫生填埋场所谓卫生填埋场就是能对渗滤液和填埋气体进行控制的填埋方式,并被广大发达国家普遍采用。其主要特征是既有完善的环保措施,又能满足环保措施。2.垃圾焚烧场所垃圾焚烧是一种较古老的传统的处理垃圾的方法,是现代各国相继建造焚烧炉,垃圾焚烧法已成为城市垃圾处理的主要方法之一。将垃圾用焚烧法处理后,垃圾能减量化,节省用地,还可消灭各种病原体,将有毒有害物质转化为无害物。现代的垃圾焚烧炉皆配有良好的烟尘净化装置,减轻对大气的污染。一般炉内温度控制在980℃左右,焚烧后体积比原来可缩小50-80%,分类收集的可燃性垃圾经焚烧处理后甚至可缩小90%。近年来,将焚烧处理与高温(1650-1800℃)热分解、融熔处理结合,以进一步减小体积。3.污水处理厂从污染源排出的污(废)水,因含污染物总量或浓度较高,达不到排放标准要求或不适应环境容量要求,从而降低水环境质量和功能目标时,必需经过人工强化处理的场所,这个场所就是污水处理厂,又称污水处理站。180(四)生活垃圾量的有关概念在清单计算中有几个量的概念需要特别注意,包括生活垃圾产生量、清运量、处理量、回收量等。(1)生活垃圾产生量是指在一定区划范围人们在生活和社会活动过程产生的垃圾量。(2)生活垃圾清运量是指在一定区划范围内的城市生活垃圾被运出区划范围的质量,以吨位量表示。(3)生活垃圾处理量是指将建成区内的生活垃圾运到处理场(厂)进行处理的量,在我国主要包括无害化处理量和简易处理量。(4)生活垃圾填埋量是指在运送到生活垃圾填埋场进行填埋处理的垃圾量。(5)生活垃圾焚烧量是指在垃圾焚烧处理厂进行焚烧处理的生活垃圾量。(五)活动水平数据是指在特定时期内(一年)以及在界定地区里,产生温室气体排放或清除的人为活动量,如燃料燃烧量、固体废弃物产生量、填埋量等。如能源、燃料或电力的消耗量,物质的产生量、提供服务的数量或受影响的土地面积等。(六)排放因子是指与活动水平数据相对应的系数,用于量化单位活动水平的温室气体排放量或清除量,排放因子通常基于测量数量的一个抽样个例,在给定操作条件下对某一活动水平平均得到的代表性排放速率。如单位废弃物填埋处理的CH4排放量、单位废水处理的N2O排放量等。二、编制方法(一)概述1.废弃物处理温室气体排放固体废弃物和生活污水及工业废水处理,可以排放甲烷、二氧化碳和氧化亚氮气体,是温室气体的重要来源。废弃物处理温室气体排放清单包括城市固体废弃物(主要是指城市生活垃圾)填埋处理产生的甲烷排放量,生活污水和工业废水处理产生的甲烷和氧化亚氮排放量,以及固体废弃物焚烧处理产生的二氧化碳排放量。1812.排放源的界定废弃物处理的温室气体排放源包括生活垃圾填埋处理和生活污水处理及工业废水处理。包含化石碳(如塑料、橡胶等)的废弃物焚化和露天燃烧,是废弃物部门中最重要的二氧化碳排放来源。废弃物的能源利用(即废弃物直接作为燃料发电,或转化为燃料使用)产生的温室气体排放,应当在能源部门中估算并报告。固体废弃物处理场所的非化石废弃物和废水处理污泥的焚烧也可以排放二氧化碳,这部分排放是生物成因,应作为信息项报告。废弃物处理也会产生氧化亚氮排放,但氧化亚氮排放机理和过程比较复杂,主要取决于处理的类型和处理期间的条件。本指南只报告废水处理的氧化亚氮排放。(二)生活垃圾处理温室气体清单计算方法1.填埋处理甲烷排放(1)计算公式本指南提供的方法为质量平衡法,估算公式为6.1所示,该方法假设所有潜在的甲烷均在处理当年就全部排放完。这种假设虽然在估算时相对简单方便,但会高估甲烷的排放。())1(RLMSWMSWE0FT4CHOX−×−××=(6.1)式中:ECH4指甲烷排放量(万吨/年);MSWT指总的城市固体废弃物产生量(万吨/年);MSWF指城市固体废弃物填埋处理率;L0指各管理类型垃圾填埋场的甲烷产生潜力(万吨甲烷/万吨废弃物);R指甲烷回收量(万吨/年);OX指氧化因子。其中:L0=MCFDOCDOCFF16/12(6.2)式中MCF指各管理类型垃圾填埋场的甲烷修正因子(比例);DOC指可降解有机碳(千克碳/千克废弃物);DOCF指可分解的DOC比例;F指垃圾填埋气体中的甲烷比例;18216/12指甲烷/碳分子量比率。(2)活动水平数据及其数据来源固体废弃物处理甲烷排放估算所需的活动水平数据包括:城市固体废弃物产生量、城市固体废弃物填埋量、城市固体废弃物物理成分。其中产生量也就是清运量以及填埋处理率作为活动水平背景数据,填埋量是清单计算需要的主要活动水平数据。各省区市的城市固体废弃物数据可从各省区市的住房和城乡建设厅等相关部门的统计数据中获得。城市固体废弃物成分可通过收集垃圾处理场所相关监测分析数据或有关研究报告获得。对有条件的省区市则可定期进行监测和采样分析得出。表6.1给出了城市固体废弃物填埋处理甲烷排放估算所需的活动水平数据及可能的数据来源。(3)排放因子及其确定方法估算固体废弃物填埋处理温室气体排放时需要的排放因子包括:a、甲烷修正因子(MCF)甲烷修正因子主要反映不同区域垃圾处理方式和管理程度。垃圾处理可分为管理的和非管理的两类,其中非管理的又依据垃圾填埋深度分为深处理(>5米)和浅处理(<5米),不同的管理状况,MCF的值不同。管理的固体废弃物处理场一般要有废弃物的控制装置,是指废弃物填埋到特定的处理区域,有一定程度的火灾控制或渗漏液控制等装置,且至少要包括下列部分内容:覆盖材料,机械压缩和废弃物分层处理。根据垃圾填埋场的管理程(A、B、C),如果没有各类型的固体废弃物的填埋量,只有总的填埋量可以基于表6.2的废弃物处理类型MCF的推荐值,利用公式:MCF=AMCFA+BMCFB+CMCFC(6.3)估算得出综合的MCF值。如果有每种管理类型的固体废弃物填埋量则直接按照公式6.1和6.2来计算甲烷排放量,不需要计算MCF综合值。如果没有分类的数据,选择分类D的MCF值。183表6.1城市固体废弃物填埋处理活动水平数据及来源活动水平数据简写单位数值数据来源产生量MSWT万吨/年城市建设年鉴填埋处理率MSWF%城建部门填埋量万吨/年城市建设年鉴城市生活垃圾成分%城建部门食物垃圾%城建部门庭园(院子)和公园废弃物%城建部门纸张和纸板%城建部门木材%城建部门纺织品%城建部门橡胶和皮革%城建部门塑料%城建部门金属%城建部门玻璃(陶器、瓷器)%城建部门灰渣%城建部门砖瓦%城建部门其他(如电子废弃物、骨头、贝壳、电池)%城建部门表6.2固体废弃物填埋场分类和甲烷修正因子填埋场的类型甲烷修正因子(MCF)的缺省值管理的:A1.0非管理的–深的(>5m废弃物):B0.8非管理的–浅的(<5m废弃物):C0.4未分类的:D0.4b、可降解有机碳(DOC)可降解有机碳是指废弃物中容易受到生物化学分解的有机碳,单位为每千克废弃物(湿重)中含多少千克碳。DOC的估算是以废弃物中的成分为基础,通过各类成分的可降解有机碳的比例平均权重计算得出。计算可降解有机碳的公式为:184()∑×=iiiWDOCDOC(6.4)式中:DOC指废弃物中可降解有机碳;DOCi指废弃物类型i中可降解有机碳的比例;Wi指第i类废弃物的比例,可以通过对省区市垃圾填埋场的垃圾成分调研或相应研究报告的收集获得。由于我国不单独进行庭院和公园废弃物以及尿布的单独统计,所以可以不做计算,另外橡胶和皮革也是作为选择项进行。表6.3固体废弃物成分DOC含量比例的推荐值固体废弃物成分DOC含量占湿废弃物的比例(%)推荐值范围纸张/纸板4036-45纺织品2420-40食品垃圾158-20木材4339-46庭园和公园废弃物2018-22尿布2418-32橡胶和皮革(39)(39)塑料--金属--玻璃--其他惰性废弃物--c、可分解的DOC的比例(DOCF)可分解的DOC的比例(DOCF)表示从固体废弃物处理场分解和释放出来的碳的比例,表明某些有机废弃物在废弃物处理场中并不一定全部分解或是分解得很慢。本指南推荐采用0.5(0.5~0.6包括木质素碳)作为可分解的DOC比例,如果数据可获得也可以采用类似地区的可分解的DOC比例。d、甲烷在垃圾填埋气体中的比例(F)垃圾填埋场产生的填埋气体主要是甲烷和二氧化碳等气体。甲烷在垃圾填埋气体中的比例(体积比)一般取值范围在0.4~0.6之间,平均取值推荐为0.5,取决于多个因子,包括废弃物成分(如碳水化合物和纤维素)。如果有省区市特185有的垃圾填埋场的相应监测数据,建议使用省区市特有值。e、甲烷回收量(R)甲烷回收量是指在固体废弃物处理场中产生的,并收集和燃烧或用于发电装置部分的甲烷量。建议各省区市要根据各自的实际回收利用情况,记录甲烷的回收量,特别是如果有甲烷用于发电或其他利用,要详细记录,并在总的排放中去掉这部分。f、氧化因子(OX)氧化因子(OX)是指固体废弃物处理场排放的甲烷在土壤或其他覆盖废弃物的材料中发生氧化的那部分甲烷量的比例。对于比较合格的管理型垃圾填埋场的氧化因子取值为0.1,如果使用其他氧化因子则需要给出明确的文件记录和相应的参考文献。表6.4列出了城市固体废弃物处理甲烷排放清单估算所需排放因子及相关参数的推荐值,鼓励使用省区市特有值。表6.4城市固体废弃物填埋处理排放因子/相关参数及来源排放因子/相关参数简写单位推荐值数据来源甲烷修正因子MCF%公式6.3城建部门可降解有机碳DOC千克碳/千克废弃物公式6.4清单编制部门可分解的DOC比例DOCF0.5IPCC指南甲烷在垃圾填埋气中的比例F0.5IPCC指南甲烷回收量R万吨0IPCC指南氧化因子OX0.1IPCC指南(4)清单计算步骤步骤一:获取活动水平数据。从《中国城市建设统计年鉴》中收集城市固体废弃物的产生量和填埋处理比例或者直接获得填埋量,通过城建部门获得城市生活垃圾的成分比例。步骤二:确定排放因子及相关参数。首先根据统计调查垃圾填埋场管理水平,计算各管理类型的甲烷修正因子;其次利用垃圾成分和公式6.2计算可降解有机碳;最后根据各地实际情况测量或者采用推荐值确定甲烷在填埋气中的比例、甲186烷回收量和氧化因子。步骤三:根据活动水平数据和排放因子,利用公式6.1估算得出各管理类型的城市生活垃圾填埋处理甲烷排放量,求和得出城市生活垃圾填埋处理甲烷排放总量。2.焚烧处理二氧化碳排放废弃物处理领域的重要源包括固体和液体废弃物在可控的焚化设施中焚烧产生的二氧化碳排放。焚烧的废弃物类型包括城市固体废弃物、危险废弃物、医疗废弃物和污水污泥,我国统计数据中危险废弃物包括了医疗废弃物。无能源回收的废弃物焚烧产生的排放报告在废弃物部门,而有能源回收的废弃物燃烧产生的排放报告在能源部门,二者都要区分化石和生物成因的二氧化碳排放。只有废弃物中的矿物碳(如塑料、某些纺织物、橡胶、液体溶剂和废油)在焚化期间氧化过程产生的二氧化碳排放,被视为净排放,应当纳入清单总量中。废弃物中所含的生物质材料(如纸张、食品和木材废弃物)燃烧产生的二氧化碳排放,是生物成因的排放,不应当纳入清单总量中,应当作为信息项记录。(1)计算公式本指南推荐的估算废弃物焚化和露天燃烧产生的二氧化碳排放量的估算公式为:)12/44(E2CO××××∑=iiiiiEFFCFCCWIW(6.5)式中:ECO2指废弃物焚烧处理的二氧化碳排放量(万吨/年);i分别表示城市固体废弃物、危险废弃物、污泥;IWi指第i种类型废弃物的焚烧量(万吨/年);CCWi指第i种类型废弃物中的碳含量比例;FCFi指第i种类型废弃物中矿物碳在碳总量中比例;EFi指第i种类型废弃物焚烧炉的燃烧效率;44/12指碳转换成二氧化碳的转换系数。(2)活动水平数据及其来源废弃物焚烧处理二氧化碳排放估算需要的活动水平数据包括各类型(城市固体废弃物、危险废弃物、污水污泥)废弃物焚烧量。187(3)排放因子及其确定方法废弃物焚烧处理的关键排放因子包括废弃物中的碳含量比例,矿物碳在碳总量中比例和焚烧炉的燃烧效率。焚烧的废弃物中的生物碳和矿物碳可以从废弃物成分分析资料中得到。矿物碳在碳总量中的比例会因废弃物种类不同而有很大的差别。城市固体废弃物和医疗废弃物中的碳主要来源于生物碳和矿物碳;污水污泥中的矿物碳,通常可以省略(只有微量的清洁剂和其它化学物质)。危险废弃物中的碳通常来自矿物材料。废弃物焚烧产生的二氧化碳排放清单估算所需排放因子,如果当地无相关实测数据,建议采用表6.5的推荐值。其中废弃物碳含量中危险废弃物的推荐值取最大值1,主要是考虑到我国现阶段危险废弃物的活动水平数据获得量可能小于实际的焚烧量,所以计算过程中推荐取最大值。如果各省份的实际活动水平数据获得情况较好,不存在较大误差的情况下,可以自行选择推荐范围内的值。表6.5废弃物焚烧处理排放因子及来源排放因子简写范围推荐值数据来源废弃物碳含量CCWi城市生活垃圾(湿)33-35%20%调查和专家判断危险废弃物(湿)95%-11专家判断污泥(干物质)1040%30%IPCC指南矿物碳在碳总量中的百分比FCFi城市生活垃圾30-50%39%全国平均值危险废弃物90-100%90%专家判断污泥0%0%注:生物成因燃烧效率EFi城市生活垃圾95-99%95%专家判断危险废弃物95-99.5%97%污泥95%95%(4)清单计算步骤步骤一:获取活动水平数据。从《中国城市建设统计年鉴》或者焚烧厂中获取城市生活垃圾,危险废弃物和污水污泥的焚烧量。步骤二:确定排放因子。首先从焚烧厂或者资料调查及专家判断确定废弃物碳含量;其次从城市生活垃圾成分比例计算矿物碳在碳总量中的比例;最后根据188焚烧厂实际情况确定焚烧效率。步骤三:利用活动水平数据和排放因子,根据公式6.5估算得出城市生活垃圾化石成因和危险废弃物焚烧的二氧化碳排放量,最后求和得出废弃物焚烧处理的二氧化碳排放量。(三)废水处理温室气体清单计算方法1.生活污水处理甲烷排放(1)计算公式本指南推荐的估算生活污水处理甲烷排放的估算公式为:REFTOWCH−×=)(E4(6.6)式中:ECH4指清单年份的生活污水处理甲烷排放总量(万吨甲烷/年);TOW指清单年份的生活污水中有机物总量(千克BOD/年);EF指排放因子(千克甲烷/千克BOD);R指清单年份的甲烷回收量(千克甲烷/年)。其中排放因子(EF)的估算公式为:MCFBEFo×=(6.7)式中:Bo指甲烷最大产生能力;MCF指甲烷修正因子。(2)活动水平数据及其来源生活污水处理甲烷排放时主要的活动水平数据是污水中有机物的总量,以生化需氧量(BOD)作为重要的指标,包括排入到海洋、河流或湖泊等环境中的BOD和在污水处理厂处理系统中去除的BOD两部分。在我国只有化学需氧量(COD)的统计数据资料,各省区市如果可以获得BOD的详细资料或者平均状况的BOD排放量,建议使用各省区市特有值,如果无相关实测数据,建议使用本指南提供的各区域BOD与COD的相关关系(表6.6)进行转换。189表6.6各区域平均BOD/COD推荐值BOD/COD全国0.46华北0.45东北0.46华东0.43华中0.49华南0.47西南0.51西北0.41(3)排放因子及其确定方法a、甲烷修正因子(MCF)MCF表示不同处理和排放的途径或系统达到的甲烷最大产生能力(Bo)的程度,也反映了系统的厌氧程度。本指南推荐的MCF可以利用下面公式估算:iiiMCFWSMCF×=∑(6.8)式中:WSi指第i类废水处理系统处理生活污水的比例;MCFi指第i类处理系统的甲烷修正因子。根据我国实际情况,利用相关参数,得出全国平均的MCF为0.165,作为推荐值。建议有条件的省区市尽可能针对各自的实际情况,根据全国平均MCF判断的方法和过程,获得各省市特有的MCF。b、甲烷最大产生能力(Bo)甲烷最大产生能力,表示污水中有机物可产生最大的甲烷排放量,本指南推荐生活污水为每千克BOD可产生0.6千克的甲烷,工业废水为每千克COD产生0.25千克的甲烷。建议有条件的省区市,可以通过实验获得省区市特有的Bo值。190表6.7生活污水各处理系统的MCF推荐值处理和排放途径或备注MCF范围未处理的系统海洋、河流或湖泊排放有机物含量高的河流会变成厌氧0.10-0.2不流动的下水道露天而温和0.50.4-0.8流动的下水道(露天或)快速移动。清洁源自抽水站的少量甲烷00已处理的系统集中耗氧处理厂必须管理完善,一些甲烷会从沉积池和其它料袋排放出来00-0.1集中耗氧处理厂管理不完善,过载0.30.2-0.4污泥的厌氧浸化槽此处未考虑甲烷回收0.80.8-1.0厌氧反应堆此处未考虑甲烷回收0.80.8-1.0浅厌氧化粪池深度不足2米,使用专家判断0.20-0.3深厌氧化粪池深度超过2米0.80.8-1.0(4)清单计算步骤步骤一:获取活动水平数据。根据《中国环境统计年鉴》获得排入环境中的COD排放量,即是统计数据中的生活污水COD排放量,另外,污水处理厂处理系统去除的COD量,即统计数据中的生活污水COD的去除量,然后根据各省区市的污水处理厂实际情况测定BOD/COD的值,如果不可获得建议采用各区域推荐值。步骤二:确定排放因子。首先根据公式6.8计算甲烷修正因子,如果没有省区市特有的甲烷修正因子,建议采用指南推荐值,其次根据实际情况获得甲烷最大产生能力,如果不可获得建议采用推荐值。步骤三:根据活动水平数据和排放因子,利用公式6.6估算得出排入环境的生活污水和污水处理厂处理系统产生的甲烷排放量,最后求和得出生活污水处理的甲烷排放量。2.工业废水处理甲烷排放(1)计算公式本指南推荐估算工业废水处理甲烷排放的估算公式为:∑−×−=iiiiiCHREFSTOW])[(E4(6.9)191式中:ECH4指甲烷排放量(千克甲烷/年);i表示不同的工业行业;TOWi指工业废水中可降解有机物的总量(千克COD/年);Si指以污泥方式清除掉的有机物总量(千克COD/年);EFi指排放因子(千克CH4/千克COD);Ri指甲烷回收量(千克甲烷/年)。(2)活动水平数据及其来源工业废水经处理后,一部分进入生活污水管道系统,其余部分不经城市下水管道直接进入江河湖海等环境系统。因此,为了不导致重复计算,将每个工业行业的可降解有机物即活动水平数据分为两部分,即处理系统去除的COD和直接排入环境的COD,可从《中国环境统计年鉴》获得。其中,直接排入环境的工业废水中的COD,即工业废水COD的排放量,可以从环境统计部门获得,如果没有相关统计数据,需要通过各行业直接排入海的废水量和各行业排入环境废水的COD排放标准间接计算,可以根据《中华人民共和国国家标准污水综合排放标准》进行计算。(3)排放因子及其确定方法废水处理时甲烷的排放能力因工业废水类型而异,不同类型的废水具有不同的甲烷排放因子,涉及甲烷最大产生能力和甲烷修正因子。各区域各行业工业废水具体的甲烷修正因子可通过现场实验和专家判断等方式获取,表6.8给出了各行业工业废水的MCF推荐值。192表6.8各行业工业废水的MCF推荐值行业MCF推荐值MCF范围各行业直接排入海的工业废水0.10.1煤炭开采和洗选业0.10-0.2黑色金属矿采选业有色金属矿采选业非金属矿采选业其他采矿业非金属矿物制品业黑色金属冶炼及压延加工业有色金属冶炼及压延加工业金属制品厂通用设备制造业专用设备制造业交通运输设备制造业电器机械及器材制造业通信计算机及其他电子设备制造业仪器仪表及文化办公用机械制造业电力、热力的生产和供应业燃气生产和供应业木材加工及木竹藤棕草制品业家具制造业废弃资源和废旧材料回收加工业石油和天然气开采业0.30.2-0.4烟草制造业纺织服装、鞋、帽制造业印刷业和记录媒介的复制文教体育用品制造业石油加工、炼焦及核燃料加工业橡胶制品业193表6.8(续)各行业工业废水的MCF推荐值行业MCF推荐值MCF范围塑料制品业0.30.2-0.4工艺品及其他制造业水的生产和供应业纺织业皮革毛皮羽毛(绒)及其制造业其他行业饮料制造业0.50.4-0.6化学原料及化学制品制造业化学纤维制造业造纸及纸制品业医药制造业农副食品加工业0.70.6-0.8食品制造业(包括酒业生产)(4)清单计算步骤步骤1:获取活动水平数据。从《中国环境统计年鉴》获得工业废水的排入环境的排放量和相应排放标准,计算得出排入环境的工业废水的COD量,同时收集工厂处理系统去除的COD值。步骤2:确定排放因子。与生活污水计算方法相同,根据工厂的实际情况确定甲烷修正因子和甲烷的最大产生能力,如果不可获得建议采用本指南的推荐值。步骤3:根据活动水平数据和排放因子,利用公式6.9估算出工业废水排入环境和工厂处理系统产生的甲烷排放量,最后求和得出工业废水处理甲烷排放量。3.废水处理氧化亚氮排放(1)计算公式本指南推荐的废水处理产生的氧化亚氮排放估算公式为:2844E2××=EEONEFN(6.10)194式中:EN2O指清单年份氧化亚氮的年排放量(千克氧化亚氮/年);NE指污水中氮含量(千克氮/年);EFE指废水的氧化亚氮排放因子(千克氧化亚氮/千克氮);44/28为转化系数。其中排放到废水中的氮含量可通过下式计算:SCOMINDCONNONNPRENFFFPN−××××=−−)Pr((6.11)式中:P指人口数;Pr指每年人均蛋白质消耗量(千克/人/年);FNPR指蛋白质中的氮含量;FNON-CON指废水中的非消耗蛋白质因子;FIND-COM指工业和商业的蛋白质排放因子,默认值=1.25;NS指随污泥清除的氮(千克氮/年)。(2)活动水平数据及其来源废水处理活动数据包括人口数(省份总人口),每人年均蛋白质的消费量(千克/人/年),蛋白质中的氮含量(千克氮/千克蛋白质),废水中非消费性蛋白质的排放因子,工业和商业的蛋白质排放子。而随污泥清除的氮无法统计,推荐缺省为0。表6.9给出了废水处理氧化亚氮排放的活动水平数据及其来源。表6.9废水处理氧化亚氮排放的活动水平数据及来源活动水平简写单位推荐值范围来源各省人口数P人统计数据±10%统计年鉴每人年均蛋白质的消费量Pr克/人/年统计数据±10%统计蛋白质中的氮含量FNPR千克氮/千克蛋白质0.160.15-0.17IPCC指南废水中非消费性蛋白质的排放因子FNON-CON1.51.0-1.5专家判断工业和商业的蛋白质排放因子FIND-COM1.251.0-1.5IPCC指南(3)排放因子及其确定方法估算废水处理氧化亚氮排放量所需的关键排放因子,建议根据各省区市的实195际情况确定,如果不可获得,本指南推荐值为0.005千克氧化亚氮/千克氮。(4)清单计算步骤首先根据《统计年鉴》获取活动水平数据,包括人口数和人均蛋白质消费量。其余各参数建议采用推荐值,根据公式6.11估算得出废水处理氧化亚氮排放量。(四)废弃物清单报告格式废弃物处理温室气体排放清单报告的结果包括以下类别和气体:表6.10城市废弃物处理温室气体清单部门类型二氧化碳(万吨)甲烷(万吨)氧化亚氮(万吨)固体废弃物固体废弃物填埋处理×管理×未管理×深的>5米×浅的<5米×未分类×废弃物焚烧处理×城市固体废弃物化石成因×危险废弃物×废水生活污水处理×入环境××处理系统×工业废水处理×入环境×处理系统×总计×××注:标“×”表示需要报告的数据。三、存在问题与解决途径1.生活垃圾活动水平存在的问题(1)在我国城市统计年鉴中记录有“生活垃圾清运量”、“生活垃圾处理量”。这两个量的差值需要根据实际情况判断处理。在某些情况下这个量是回收利用196量,但在某些地方可能是进行了简单的丢弃处理。对于这部分量的计算,建议“未管理的浅的”类型的MCF值。(2)建议城市生活垃圾的成分使用本省特有的成分。如果本省的数据无法获取,则选择临近省份的或者相近区域的,气候条件和经济水平等方面都相似的地区的资料代替。2.废水活动水平存在的问题(1)生活污水和工业废水在计算甲烷排放的过程中需要的活动水平数据都包括两部分,一部分为入自然水体(环境、入海)的COD和处理过程中去除的COD。(2)计算生活污水处理甲烷排放的活动水平数据,需要利用BOD/COD均值,测算的应该是各污水处理厂进水的BOD与COD的值。因为,在处理后排放的污水都已是达到国家排放标准的,所以比值相差不大,也不能代表污水处理过程中的有机物去除水平。(3)有的省份行业数量要比《省级温室气体清单编制指南》中的推荐行业多,在清单编制过程中推荐的排放因子选择上要选取近似的行业,如果没有近似的行业,则归属到“其它行业”一类中。(4)省人均蛋白质消费水平数据,是进行废水处理氧化亚氮排放计算的基本活动水平数据,建议使用各省的特有值,如果无法获取则可以采用国家统计局网站上公布的数据,与国家清单计算中选择相同。3.计算过程中存在的问题(1)在固体废弃物填埋处理的计算过程中,氧化因子(OX)的取值,在计算简易填埋类型的时候应该取0。(2)焚烧处理的生物成因和化石成因在IPCC指南中是要求在能源部门中作为信息项和在结果中汇报,但是考虑到我国的实际情况,以及焚烧后的甲烷排放量结果较小,在能源部门则属于小数点被省略的部分,所以初步拟定在废弃物部门报告,化石成因计入废弃物部分排放总量中,生物成因计入信息项中。(3)在第六章的结果分析中需要增加“各地区的排放量及其变化,各地区的人均排放量及其变化”指本省内分地区的情况分析。(4)城乡废弃物处理情况,在垃圾处理方面,如果有条件好的地区,县镇的垃圾也统一处理,在2005年处理数据可靠,可以考虑进行计算,但是要说明清197楚,人口数据也要对应一致。4.不确定性分析中存在的问题(1)不确定性需要增加文字说明,不确定性的来源,活动水平数据的不确定性以及排放因子的不确定性。用文字说明或者是列表中增加说明可以自行决定。(2)在固体废弃物填埋处理不确定性的计算过程中,需要有甲烷回收率(R)的不确定性取值,计算中取0时,取值范围应该是±50%。总之,在以后的工作中需要重视的问题包括,在抽样调查中对抽样对象一定要确定清晰,对于由专家估算确定的排放因子一定要结合本地区的实际情况做调查验证。198第七章省级温室气体清单报告格式及大纲一、基本概念1.单位国内(地区)生产总值二氧化碳排放指单位经济产出所排放的二氧化碳数量,即一国或地区在一定时期内(通常是一年)单位GDP的二氧化碳排放量,数学表达式为:单位国内(地区)生产总值二氧化碳排放=二氧化碳排放量/GDP。这个指标主要是用来衡量一国或地区经济发展同碳排放量之间的关系。也称为二氧化碳排放强度,单位一般为吨CO2/万元。2.人均温室气体排放将一国或地区在一定时期内(通常是一年)排放的温室气体量与该国或地区的总人口相比进行计算,得到人均温室气体排放量的数值,数学表达式为:人均温室气体排放=温室气体排放量/总人口单位一般为吨CO2当量/人。省级温室气体清单一般采用年中常住人口这一统计指标计算。3.人均二氧化碳排放将上述的人均温室气体排放计算式中的温室气体替换换为二氧化碳。单位一般为吨CO2/人。4.单位一次能源消费二氧化碳排放将一国或地区在一定时期内(通常是一年)能源消费产生的二氧化碳量与该国或地区的一次能源消费总量相比进行计算,得到单位一次能源消费二氧化碳排放。数学表达式为:单位一次能源消费二氧化碳排放=二氧化碳排放量(能源消费产生)/一次能源消费总量5.电力调入调出二氧化碳间接排放电力是以电能作为动力的能源。电力消费本身不会产生二氧化碳。但由于发电过程中产生的二氧化碳排放量大,以及我国各省市发电和用电地域分布不均衡,需要核算省际间电力调入调出所隐含的二氧化碳间接排放量。核算方法数学表达式为:电力调入(出)二氧化碳间接排放=调入(出)电量×区域电网供电平均排199放因子二、清单报告表格1、排放总量及构成报告表格省级温室气体清单排放总量及构成共有五张表格,一张是温室气体排放总量表格,该表格综合所有温室气体种类(二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和含氟气体)以及所有排放和吸收部门(能源活动、工业生产过程、农业活动、废弃物处理和土地利用变化与林业),并将排放划分为包括土地利用变化和林业与不包括土地利用变化和林业两大类表述(见表7.1);一张是各温室气体种类排放构成表格,分为包括土地利用变化和林业与不包括土地利用变化和林业两大类,需要填写每一类下各种温室气体的排放构成(见表7.2);一张是几个关键性的指标如单位国内(地区)生产总值二氧化碳排放、人均温室气体排放量和单位一次能源消费二氧化碳排放等的分析结果(见表7.3);一张是温室气体100年全球增温潜势表格,此表格不需要填写,仅供清单编制单位将甲烷、氧化亚氮和含氟气体转化为二氧化碳当量时使用(见表7.4);最后一张是省级温室气体汇总表格(见表7.5),汇总表格是对省级温室气体信息的全面概况,包括排放和吸收的各部门和行业排放和吸收的所有温室气体种类,和国际燃料舱以及电力调入调出隐含的间接排放。表7.1XX年XX省(区、市)温室气体排放总量(万吨二氧化碳当量)二氧化碳甲烷氧化亚氮氢氟碳化物全氟化碳六氟化硫合计温室气体排放(包括土地利用变化和林业)能源活动工业生产过程农业活动废弃物处理土地利用变化与林业温室气体排放(不包括土地利用变化和林业)表7.2XX年XX省(区、市)温室气体种类排放构成包括土地利用变化和林业不包括土地利用变化和林业200温室气体二氧化碳当量(万吨)比重(%)二氧化碳当量(万吨)比重(%)二氧化碳甲烷氧化亚氮含氟气体合计表7.3XX年XX省(区、市)关键性温室气体指标结果包括土地利用变化和林业不包括土地利用变化和林业单位GDP二氧化碳排放量(tCO2/万元)人均温室气体排放量(tCO2当量/人)单位一次能源消费二氧化碳排放量(tCO2/t标煤)表7.4清单所涉及温室气体的100年全球增温潜势温室气体种类100年增温潜势温室气体种类100年增温潜势CO21HFC-152a140CH421HFC-227en2900N2O310HFC-236fa6300HFC-23(CHF3)11700HFC-245ca1030HFC-32650PFC-14(CF4)6500HFC-1252800PFC-116(C2F6)9200HFC-134a1300SF623900HFC-143a3800201表7.5XX年XX省(区、市)温室气体清单汇总排放源与吸收汇种类二氧化碳(万吨)甲烷(万吨)氧化亚氮(万吨)氢氟碳化物(万吨当量)全氟化碳(万吨当量)六氟化硫(万吨当量)温室气体(万吨当量)总排放量(包括土地利用变化和林业)×××××××能源活动总计××××1.化石燃料燃烧小计××××能源工业×××农业××工业和建筑业××交通运输××××服务业××居民生活××2.生物质燃烧×××3.煤炭开采逃逸××4.油气系统逃逸××工业生产过程总计××××××1.水泥生产过程××2.石灰生产过程××3.钢铁生产过程××4.电石生产过程××5.己二酸生产过程××6.硝酸生产过程××7.铝生产过程××8.镁生产过程××9.电力设备生产过程××10.其他生产过程×××××××202表7.5(续)XX年XX省(区、市)温室气体清单汇总排放源与吸收汇种类二氧化碳(万吨)甲烷(万吨)氧化亚氮(万吨)氢氟碳化物(万吨当量)全氟化碳(万吨当量)六氟化硫(万吨当量)温室气体(万吨当量)农业总计×××1.稻田××2.农用地××3.动物肠道发酵××4.动物粪便管理系统×××土地利用变化与林业总计××××1.森林和其他木质生物质碳储量变化小计××乔木林××经济林××竹林××灌木林××疏林、散生木和四旁树××活立木消耗××2.森林转化碳排放小计××××燃烧排放××××分解排放××废弃物处理总计××××1.固体废弃物×××2.废水×××国际燃料舱××国际航空××国际航海××调入(出)电力间接排放××注:“X”表示需要报告的数据。2032、分气体种类报告表格分气体种类的报告表格共有四张,分别是二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和含氟气体排放和吸收情况表格(见表7.6-7.9)。每章表格都需要给出各排放和吸收源和汇对该种气体排放和吸收的绝对量以及比例。表7.6XX年XX省(区、市)二氧化碳排放和吸收情况排放源类型二氧化碳(万吨)构成(%)能源活动工业生产过程土地利用变化和林业合计表7.7XX年XX省(区、市)甲烷排放情况排放源类型甲烷(万吨)构成(%)能源活动农业活动废弃物处理土地利用变化和林业合计表7.8XX年XX省(区、市)氧化亚氮排放情况排放源类型氧化亚氮(万吨)构成(%)农业活动能源活动工业生产过程废弃物处理土地利用变化和林业合计表7.9XX年XX省(区、市)含氟气体排放情况排放源类型含氟气体(万吨当量)构成(%)一氯二氟甲烷铝镁电力设备半导体氢氟烃合计2043、电力调入调出隐含的间接排放报告表格电力调入调出隐含的间接排放报告表格共1张。表格中需要给出该省调入和调出的电量及相应隐含的间接排放量(见表7.10)。表7.10电力调入调出二氧化碳间接排放量数量(亿kWh)二氧化碳(万吨)调入电力(+)调出电力(-)调入(出)电力间接排放量4、分部门报告表格分部门表格共有5张,分别是能源活动、工业生产过程、农业活动、废弃物处理和土地利用变化与林业五个部门报告表格(见表7.11-7.15)。特别需要注意的是,能源活动报告表格除需要给出各部门和关键排放源排放和吸收的各种温室气体量外,还需给出国际燃料舱和电力调入调出隐含的排放信息。废弃物处理除需要按照具体部门划分外,还需进一步按管理方式划分排放量。205表7.11XX年XX省(区、市)能源活动温室气体清单二氧化碳(万吨)甲烷(万吨)氧化亚氮(万吨)能源活动总计×××1.化石燃料燃烧×××能源工业××电力生产××油气开采×固体燃料×农业×工业和建筑业×钢铁×有色金属×化工×建材×其他×建筑业×交通运输×××服务业×居民生活×2.生物质燃烧(以能源利用为目的)××3.煤炭开采逃逸×4.油气系统逃逸×国际燃料舱×国际航空×国际航海×调入(出)电力间接排放×注:“×”表示需要报告的数据。206表7.12XX年XX省(区、市)工业生产过程温室气体清单部门CO2(万tCO2)N2O(t)HFCPFCSF6(t)HFC-23(t)HFC-32(t)HFC-125(t)HFC-134a(t)HFC-143a(t)HFC-152a(t)HFC-227ea(t)HFC-236fa(t)HFC-245fa(t)CF4(t)C2F6(t)水泥生产过程×石灰生产过程×钢铁生产过程×电石生产过程×己二酸生产过程×硝酸生产过程×铝生产过程××镁生产过程×电力设备生产过程×半导体生产过程××××HCFC-22生产过程×HFC生产过程××××××××总计××××××××××××××注:“×”表示需要报告的数据207表7.13XX年XX省(区、市)农业部门温室气体清单部门甲烷(万吨)氧化亚氮(万吨)二氧化碳当量(万吨)稻田×--×农用地--××动物肠道发酵×--×动物粪便管理系统×××总计×××注:标“×”表示需要报告的数据。表7.14XX年XX省(区、市)林业和土地利用变化温室气体清单部门碳(万吨)二氧化碳(万吨)甲烷(万吨)氧化亚氮(万吨)温室气体(万吨当量)森林和其他木质生物质碳储量变化××乔木林××经济林××竹林××灌木林××疏林、散生木和四旁树××活立木消耗××森林转化碳排放××××燃烧排放××××分解排放××总计××××注:“×”表示需要报告的数据。用负值代表净吸收,正值代表净排放。208表7.15XX年XX省(区、市)废弃物处理温室气体清单部门类型二氧化碳(万吨)甲烷(万吨)氧化亚氮(万吨)固体废弃物固体废弃物填埋处理×管理×未管理×深的>5米×浅的<5米×未分类×废弃物焚烧处理×城市固体废弃物化石成因×危险废弃物×废水生活污水处理×入环境××处理系统×工业废水处理×入环境×处理系统×总计×××注:标“×”表示需要报告的数据。三、清单总报告大纲省级温室气体清单总报告共分八个部分,分别是前言和正文的七个章节(见附件)。其中前言主要交代省级温室气体清单编制背景。包括为什么编写省级温室气体清单,编写温室气体清单的意义,温室气体清单是如何编写的,包括资金来源、由谁组织、哪些单位和个人参与编写以及所用的时间等相关清单背景。摘要字数控制在1000字以内。第一章内容为省级温室气体清单综述,是对整个省级温室气体清单的总体情况做一最为简要的描述和分析。本章包括六节内容,分别是总量及构成、二氧化碳排放、甲烷排放、氧化亚氮排放、含氟气体排放和电力调入调出二氧化碳间接排放量。总量及构成分三部分内容,分别为排放总量、构成分析和关键指标,其中关键指标包括人均温室气体排放量、单位地区生产总值二氧化碳排放量、单位一次能源消费二氧化碳排放量。字数控制在3000字左右。第二章到第六章内容为能源活动、工业生产过程、农业活动、土地利用变化与林业、废弃物管理部门的温室气体清单。每章内容包括清单报告范围、清单编制方法和排放清单三节内容。清单报告范围主要介绍该部门清单的边界,以及主209要的排放源和吸收汇。清单编制方法主要说明所采用排放量计算公式,活动水平数据的来源、计算过程和主要结果,排放因子数值和确定过程。排放清单为该部门各排放源和吸收排放和吸收的各种温室气体量。各章字数分别控制在3000字、2000字、2000字、2000字和2000字左右。第七章为温室气体清单的不确定性。内容包括三节,分别是为减少清单不确定性所开展的工作,如采用更贴近数据可获得情况的清单编制方法、采用实测排放因子等,本次清单中存在的不确定性,按能源活动、工业生产过程、农业活动、土地利用变化和林业以及废弃物处理五个部分分别阐述,最后是给出不确定性量化估算的结果。字数控制在2000字左右。总体数控制在1.7万字左右。210附件XX年XX省(区、市)温室气体清单报告大纲前言(1000字左右)第一章XX年XX省(区、市)温室气体清单综述(3000字左右)一、总量及构成(表7.1、7.2、7.3、7.4、7.5)(一)排放总量(二)构成分析(三)关键指标二、二氧化碳排放(表7.6)三、甲烷排放(表7.7)四、氧化亚氮排放(表7.8)五、含氟气体排放(表7.9)六、电力调入调出二氧化碳间接排放量核算(表7.10)第二章能源活动(3000字左右)一、报告范围二、编制方法三、排放清单(表7.11)第三章工业生产过程(2000字左右)一、报告范围二、编制方法三、排放清单(表7.12)第四章农业活动(2000字左右)一、报告范围二、编制方法三、排放清单(表7.13)第五章土地利用变化与林业(2000字左右)一、报告范围二、编制方法三、排放清单(表7.14)211第六章废弃物处理(2000字左右)一、报告范围二、编制方法三、排放清单(表7.15)第七章温室气体清单的不确定性(2000字左右)一、为减少不确定性所开展的工作二、本次清单中存在的不确定性(一)能源活动(二)工业生产过程(三)农业活动(四)土地利用变化和林业(五)废弃物处理三、不确定性量化估算结果212第三部分挪威温室气体清单编制经验213第一章挪威温室气体清单编制制度安排一、清单编制的组织方式和发展历程1、温室气体清单编制的机构安排挪威编制温室气体清单(greenhousegasinventory)已有20多年。挪威环境署(NorwegianEnvironmentAgency)、挪威统计局(StatisticsNorway)和挪威森林与景观研究院(NorwegianForestandLandscapeInstitute)是挪威负责温室气体清单体系的核心机构。污染方面相关的政府政策主要由挪威环境署来实施。其最重要的工作领域主要包括气候变化,化学品,水和海洋环境,废物治理,空气质量和噪音监管。挪威环境署要将相关工作报告给挪威环境部。挪威统计局是一个专业的独立机构,通过《统计法》赋予的权力它有权要求任何人,企业或政府机关义务性的为产生官方统计数据提供所必要的信息。它由财政部负责管理。挪威森林与景观研究院是一个国家性的研究院,主要研究区域资源管理。它们为机关,企业和公众在可持续性发展管理和区域管理相关的价值创造部门提供研究成果。农业与食物部负责管理挪威森林与景观研究院。挪威环境部(MinistryoftheEnvironment)指定挪威环境署作为温室气体清单的国家负责单位。挪威统计局负责排放到空气的官方统计数字。挪威森林与景观研究院负责计算土地利用、土地利用变化和森林排放和消除的温室气体数量。这三家核心机构共同合作,以满足国家编制该清单的需要。图1.1展示了这些机构的责任与合作关系概况。为了确保这些机构履行他们的责任,挪威统计局、挪威森林与景观研究院同挪威环境署签署作为国家清单负责单位的协议。通过这些协议,这些机构致力于执行质量保证/质量控制以及档案程序,提供有关文件、编写供审查的资料信息,并及时提交数据和资料,以使挪威在截止日期前向《联合国气候变化框架公约(UNFCCC)》秘书处及时提交年度报告。214图1.1温室气体清单的国家体系和核心单位的责任作为国家机构的挪威环境署(NorwegianEnvironmentAgency)负责:向《联合国气候变化框架公约(UNFCCC)》秘书处报告挪威的温室气体清单,包括《国家清单报告(NationalInventoryReport,NIR)》和《通用报告格式表[CommonReportingFormats(CRF)tables],《国家清单报告》和《通用报告格式表》包括清单所有数据和结果。完成《国家清单报告》的编写工作;执行质量保证/质量控制(QA/QC)计划;准备《联合国气候变化框架公约》组织的清单审查工作并负责与专家评审组的协调和联系,包括对评审结果做出回应;核心单位的合作协调,包括签订正式协议;通知合作单位有关决定和会议情况;通知国内机构(例如:有关部和数据提供单位)国家体制的需要和确保清单在合适的情况下考虑和使用国内机构现有信息资料;同环境部、农业与食品部(TheMinistryofAgricultureandFood)以及财政部(theMinistryofFinance)合作,确保清单国家制度的所有单位和环节得到足够的资金。2152、清单编写过程建立这个国家制度需要三家核心单位的密切协作。这三家机构已经同意了“分阶段”计划。该计划有这三家核心机构制订的内部工作计划作为补充。挪威温室气体清单的编制分为几个步骤。一个清单需要一年零四个月来完成。在第二年5月份公布初步计算结果。“最终的”清单在该清单年大约一年后的2月份出版,并成为4月份提交给《联合国气候变化框架公约》的年度《国家温室气体清单报告(NationalInventoryReport)》基础。图2描述了这个过程。温室气体清单每年的产生过程:1.2温室气体清单准备过程1月(左下):考虑方法变化3月-10月(左中):数据收集,进行初步排放量计算11-12月(左上):编制最终清单1月-2月(右上):文件记录、入档和发布最终清单3月(右中):文件记录、质量保证/质量控制报告和批准4月(右下):向《联合国气候变化框架公约》报告这三家单位已经把召开两场年度合作会议形成正式的制度。挪威气候与污染216防治局负责准备、组织和报告这些会议。合作会议的目的是讨论方法问题、资源的优先使用(例如审查报告)和促进该国家制度的执行并就此达成一致意见。合作会议集体作出决策。这些联席会议也有助于清单编制团队的三个机构的能力建设。核心机构的一个重要任务是要按优先级排序和启动项目,旨在改进清单。这些项目的目标是进一步发展方法,活动数据或排放因子。在年度《国家温室气体清单报告(NationalInventoryReport)》中,挪威将报告其执行的改善以及规划的未来几年的改善情况。3、文件的重要性挪威拥有编写出温室气体的综合性清单体系,包括《京都议定书(KyotoProtocol)》涵盖的温室气体,SO2、NOx、非甲烷挥发性有机化合物(non-methanevolatileorganiccompounds,NMVOC)、氨、一氧化碳、颗粒污染物、重金属以及根据《远距离越境空气污染公约(LRTAPConvention)》应该报告的持久性有机污染物。在很大程度上,所有污染物的数据流和质量保证/质量控制程序都是一样的。一个年度文献报告给出清单具体的编制方法。这个文献报告也包含了在清单里面所应用排放因子。该报告每年更新,并作为提交给UNFCCC秘书处《国家温室气体清单报告》的基础。在单独的报告里给出产生土地利用、土地利用变化和林业(LULUF)领域数据的方法和框架资料。2012年起始的文档报告可从以下网址获取:http://ssb.no/en/natur-og-miljo/artikler-og-publikasjoner/the-norwegian-emission-inventory-2012.这个报告只记录了方法。此外,报告也需要纪录数据采集,数据处理,质量控制和估计步骤以及方法的选择在实践过程中的应用。这对于清单的透明性和保障知识从现在的清单编制团队向将来的清单编制团队转移来说非常重要。4、数据收集与来源国家制度里这三家核心单位在数据收集方面都有其确定的责任领域。挪威统计局负责收集和编制活动数据,比如能源统计数据、农业统计数据和交通统计数据。温室气体清单需要的大多数数据尽可能是通过原来其他目的的调查和统计收集的,而不是温室气体清单本身的调查统计。217挪威气候与污染防治局负责排放因素并负责提供制造业和其他具体源的数据。挪威森林与景观研究院(TheNorwegianForestandLandscapeInstitute)收集关于土地利用、土地利用变化和林业(LULUCF)部门的几乎所有数据。使用挪威《全国森林清单(TheNationalForestInventory,NFI)》作为林业信息最重要的来源以确定森林、农业用地、湿地、居住和其他土地以及土地利用的总面积以及土地利用变化的面积。挪威从1919年就已经开始定期编制《国家森林清单(TheNationalForestInventory)》,以获得林业方面的数据资料。编制温室气体清单其它重要的数据提供单位包括挪威石油理事会(theNorwegianPetroleumDirectorate)、挪威石油工业协会(theNorwegianPetroleumIndustryAssociation)和挪威公共道路管理局(theNorwegianPublicRoadsAdministration)和奶牛纪录系统(CowRecordingsystem)。挪威温室气体清单所输入的数据概述如下:点源排放数据——大型工厂和油气生产企业直接向污染与防治局报告年度排放量和活动数据。这个报告来源于由机关发放工厂许可证时所规定的强制性报告义务,从2005年开始排放量数据来源于排放交易系统(ETS)。报告所需承担的义务已经在污染控制法和温室气体排放贸易法(对被排放贸易体系管制的产业)中规定了。所有大型工厂报告它们在规定的排放许可范围内的废弃物总量和废气废水排放量。这份自发报告的数据会在调查和审计时频繁核对,确认无误。能源消耗——能源平衡表每年都由挪威统计局编制。在能源平衡表中给出了国家单位能源产品能耗数据。对于不同的石油产品,挪威统计局的石油产品交货统计量给公众展示了年度总体利用框架。对于制造业,挪威统计局关于所有能源使用类型的年度调查为公众提供了高质量的数据,这些年度调查是根据约占部门能源消费96%的工厂的自发报告以及对剩余占比4%工厂的估计得来的。能耗报告数据只用了相对较少的工厂的报告,但是由于这些较少工厂占到了总能源使用了的很大份额,因此总排放量很大一部分是基于这些报告数据的。对于来源分类来说,石油炼制,固体燃料制造和其他能源产业以及钢铁制造产业,其超过90%的部门排放量都是基于工厂报告的数据。能源利用的数据是基于工厂报告给挪威统计局的数据。一些用来计算报告排218放量的能源数字可能会和挪威能源平衡统计表中的数字有些偏差。排放因子——排放因子来自挪威国情报告和/或者从测量结果计算得出或者来自专门调查研究。然而,在排放因子高度不确时(例如农业排放的的二氧化氮,固定燃烧源排放甲烷和二氧化氮,公路交通排放的甲烷和二氧化氮)或者当排放源和其他源相关关系不显著时采用国际默认的值。一些排放因子每年都更新,而另一些则是在对特定排放源使用的方法受到内部评议时才更新。通常来源于挪威统计局官方统计数据和可从前面提到外部源获得的其他材料的是活动水平而不是能耗。如果以上信息不可获取,就需要通过调研活动、项目工程或专家推断来确认这些数据。活动水平的重要数据包括行业的工厂具体数据(包括能源利用和工业生产过程)和牲畜存栏量。土地使用,土地使用变化和林业——清单基于一个永久采样格网,由许多250m2的地块组成,几乎涵盖了所有的森林区域。在每一个地块中,每一颗树被测量并确定它的坐标。除了树的高度,体积及其增量被记录外,还记录其他参数包括土地所有权属,地位级,林分状况,运营状况和生物多样性。数据收集以五年为一期。虽然每年都会提供了一个在统计上有代表性的挪威森林覆盖率,但仅有对整个清单数据1/5的统计支持。挪威国家森林清单(NationalForestInventory,NFI)的数据得到了其它数据的补充,包括由几个机构收集的其他数据(例如园艺、耕作、施肥量、森林土壤撒石灰和排水、湖底和森林火灾撒石灰)。5、保密问题一般而言,挪威温室气体清单的活动数据和排放因子文件中的数据都向公众公开。企业报告给气候与污染防治局的数据也总是对公众公开的。挪威统计局统计的某些数据可能存在保密性的问题,如果那样的话,清单所需的相关数据就由气候与污染防治局来收集。在向《联合国气候变化框架公约(UNFCCC)》报告中计算的排放量所需的大多数排放数据和活跃数据都是公开的。6、LULUCF以外活动温室气体清单的编制模型我们设计的排放计算模型既考虑了反映挪威国情的计算方法,又考虑了国际上推荐的计算方法。温室气体排放的计算方法需要不断改进。一般排放模型以下面的方程(1)为基础:219(1)排放量(E)=活动水平(A)错误!未找到引用源。排放因子(EF)对于燃烧排放,该活动的数据是建立在能源使用的基础上的。在挪威的能源账户中,不同形式的能源利用被分配给不同产业(经济行业)。为了计算出排入大气的排放量,也必须把能源利用分配给技术源(比如汽油或柴油发动机,涡轮机,锅炉等)。能源利用数据结合到相应的排放因子矩阵中。原则上讲,燃料、工业、排放源和污染物的每一种组合都应该有一个排放因子。然而,对于拥有各种组合单元的矩阵,大多数单元可能都是空的(没有消费)。另外,同一排放因子可适用于许多单元。为了有更详细的点源排放信息,清单计算中使用了从主要制造工厂(点源)可获得的排放数据。这些估计值被替换为测量值:(2)排放量(E)=[(A-APS)EF]+EPS方程式中APS和EPS分别是该点源的活动值和测量的排放量。当点源没有活动数据(A-APS)时,仍然使用该排放因子计算排放量。通过把合适的活动数据和排放因子结合起来,一般也使用同样方法计算非燃烧的排放量。一些温室气体排放量直接测量并报告给挪威气候与污染防治局,一些排放量可从当前的报告和调查结果中获得。利用工业、排放源和污染物系数,我们把排放量纳入通用模型里。燃料系数在此没有什么相关性。温室气体排放源行业分类是根据IPCC分类进行的,在有更详细方法的情况下还进行了更细的分类。本模型包括了大约130种经济行业。能源账户中,这样的分类很普遍并同国家账户使用分类的几乎一样,是欧洲NACE(第二版)分类的总计。在计算制造业重要排放量时,行业的数量大是一个优势。缺点是对排放量非常小的行业进行不必要的解集。为了使计算排放量更容易,我们对经济部门的标准定义做了一些小的调整,例如:把“私人住户”定义为一个行业。除了一般模型,我们也使用了几个附加模型来计算不同源的排放量,例如来自垃圾填埋场的甲烷、来自溶剂的NMVOC、来自道路交通的排放和来自进口产品的氟化气体。这些卫星模型的运算需要与排放源有关的各种额外的参数数据集。这些数据集尽可能来自官方登记文件、公共统计数据和调查,但有一些是基220于假设。7、清单编制模型-土地利用、土地利用变化和林业领域(LULUCF)他们已经开发出一个在土地利用、土地利用变化和森林领域执行IPCC良好实践指南的电脑计算程序。这个电脑计算体系使用不同来源的输入数据并计算出最终的输出数据集。这些最终的数据集包括《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》要求的通用报告格式(CRF)报表所需的一切数据。森林生物量和碳储量的计算是以单棵树测量结果以及森林和其他林木土地永久采样小区的特性为基础,这些森林都低于针叶树林的高限。我们使用在瑞典为挪威云杉、欧洲赤松和桦树研究出来的生物量方程来计算单棵树木的生物量。这些方程为树木各种不同组成部分提供了生物量计算方法:树干、树皮、活树枝、死树枝和针叶、残株和树根。使用这些组成部分来计算地上和地下的生物量。8、重新计算按照《2000年联合国政府间气候变化专门委员会良好实践指南(IPCCgoodpracticeguidanceIPCC(2000)),挪威常常评估是否需要重新计算历史数据。如果计算方法的变化影响了过去年份的排放量,或由于改正错误或使用的数据源发生变化引起了数据的改变,就要重新进行计算。如果从1990年开始的整个时间序列没有可供使用的数据源,《2000年联合国政府间气候变化专门委员会良好实践指南》中建议的一个方法是进行数据叠加。一般使用与排放密切相关的驱动因子进行外推或使用叠加方法。较小的排放源可使用线性外推法(或保持为常数)。根据现有数据和驱动因素的合适性选择此方法。使用每年得到的数据,我们将根据国土面积调查来计算挪威的土地资源。我们将使用航空照片,以便确定土地利用的变化。挪威天气变化无常,大家根据经验都知道飞行计划常常会有些变化。因此,预计该调查报告的年度数据在不同年份会有一些波动,由于该数据集补充了新观测结果提供了更强的统计支持,因此报告需要重新计算。9、归档这三家核心单位都负责入档它们收集的数据资料、计算结果、有关计算方法文件以及内部文献的质量保证/质量控制。由于收集数据的特点差别,挪威已经221决定由这三家核心单位保存数据档案,这就意味着并非所有数据资料在一家单位入档。然而,这些档案制度都遵守同样的规章。虽然这些数据分别入档,《联合国气候变化框架公约》秘书处对它们都进行评审。二、温室气体清单的要素1、清单的完整性挪威从1993年开始每年都向《联合国气候变化框架公约》秘书处提交国家温室气体排队清单报告。挪威于2002年5月30日批准了《京都议定书(KyotoProtocol)》,该议定书要求挪威在2008-2012年承诺期把它的温室气体排放总量限制在比1990年排放量多出1%的水平。挪威温室气体排放和消除的计算方法与《联合国政府间气候变化专门委员会1996年国家温室气体清单指南修改版(Revised1996IntergovernmentalPanelonClimateChangeGuidelinesforNationalGreenhouseGasInventories)》、《联合国政府间气候变化专门委员会温室气体清单良好实践指南和不确定性管理(IPCCGoodPracticeGuidanceandUncertaintyManagementinNationalGreenhouseGasInventories)和《联合国政府间气候变化专门委员会土地利用、土地利用变化和林业良好实践指南(IPCCGoodPracticeGuidanceforLand-Use,Land-UseChangeandForestrysector)》所描述的方法是一致的。当国家采用的方法比使用联合国政府间气候变化专门委员会的方法的计算结果相等或更准确时,我们就采用了反映我们国家情况的具体计算方法。2014年及其以后提交给《联合国气候变化框架公约》秘书处的报告,温室气体清单的计算方法将同IPCC2006年指南规定的方法一致。国家清单里包括的温室气体或气体组有:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)、氢氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)和六氟化硫(SF6)。我们也计算了用二氧化碳当量表达的温室气体总计排放量和减除量。我们使用了联合国政府间气候变化专门委员会发布的第二份评估报告(theSecondAssessmentReport)里描述的以100年为时间跨度计算的全球变暖潜能值(GlobalWarmingPotentials,GWP)。我们按照《联合国气候变化框架公约》的报告指南计算来自化石部分的甲烷222和NMVOC间接二氧化碳排放,并将其计入清单。这包括燃料燃烧和非燃烧源的排放量,例如原油装载、石油精炼和石油产品配送以及溶剂和其它产品用途的无组织排放。给《联合国气候变化框架公约》秘书处提交的报告里还包括先驱气体和间接温室气体(NOx,NMVOC,CO和SO2)排放量的计算结果。自2000年《联合国气候变化框架公约》推荐由独立专家评审团对国家清单进行年度技术评审以来,迄今为止,挪威已经进行了九次桌面/集中评审和三次国内评审,最近的一次是2012年9月进行的。国家清单和报告已经尽可能地综合考虑了这些技术评审提出的建议。《联合国气候变化框架公约》专家评审组(ERT)的评审结论是:挪威的国家温室气体清单的编制和报告都遵守了《联合国气候变化框架公约》报告指南,从地理覆盖面、年份和行业、以及分类和气体的角度看,挪威的国家温室气体清单是完整的。2、温室气体排放量与消减量挪威2010年温室气体总排放量为5390万吨二氧化碳当量,土地利用、土地利用变化和林业领域(LULUCF)没有排放量和减除量。从1990年到2010年,温室气体总排放量增长了超过8%。挪威经济从1990年开始就保持持续增长,这就是其温室气体排放量增长的原因。2010年,二氧化碳占温室气体总排放量的84%;甲烷占总排放量的8%;一氧化二氮占总排放量的6%;PFCs、HFCs和六氟化硫三者的排放量约占温室气体总排放量的2%。2010年,土地利用类型中森林贡献了总数为3590万吨二氧化碳当量的碳封存。剩下的土地利用类型的净排放量为290万吨二氧化碳当量。最重要的类型是草原,其总排放量大约为170万吨二氧化碳。这就得出了土地利用、土地利用变化和森林领域有3290万吨二氧化碳当量的净消减量。从1990年开始,挪威草木、失去生命的有机物和土壤里储存的碳一直增加,二氧化碳净封存量增长了一倍多。碳存储量的增加是过去50多年积极的森林管理政策的成果。年木材产量一直远远低于活木增加量,因此,导致活立木累积量的增长。2010年包括所有源和汇的温室气体净排放量为2100万吨二氧化碳当量,这223比1990年的净排放量减少了几乎50%,如图1.3。图1.31990-2010按照IPCC排放源分类的所有温室气体总排放量(单位:100万吨二氧化碳当量)图例自上而下依次为:废弃物;土地利用、土地利用变化与林业;农业;溶剂和其他产品用途;工业加工;能源来源:挪威统计局/挪威气候与污染防治局/挪威森林与景观研究院在全国总温室气体排放量中,二氧化碳排放量占的比例从1990年的70%多增长到2010年的超过84%。二氧化碳排放量百分比的增加是因为在这期间二氧化碳排放量本身的增加和执行环保措施和/或技术进步导致的一氧化二氮、PFCs和六氟化硫气体排放量的减少。挪威排放温室气体最重要的行业是能源行业,其温室气体排放量占挪威总排放量的几乎76%。能源行业包括能源工业(包括石油和天然气精炼行业)、交通行业、制造业和建筑业的能源利用,燃料的无组织排放以及其它行业的能源燃烧。道路交通和近岸天然气涡轮机(发电和泵送天然气)是最大的单排放源,海岸航行和原材料生产使用的能源商品是其它主要排放源。图1.4给出了挪威1990—2011年各行业温室气体排放量的变化趋势。224图1.4挪威1990-2011年温室气体排放趋势来源:挪威统计局/挪威气候与污染防治局图例自上而下依次为:石油和天然气生产;制造业和采矿业;能源供应;其他工业和家庭供暖;道路交通;航空、海岸交通、渔船和发动机;农业;其他排放源三、温室气体清单编制的主要经验1、温室气体清单的持续改善——提高了有用性挪威从20世纪90年代初期开始编制温室气体清单。那时编制的是简单的清单,只计算二氧化碳排放量,第一个清单仅包括很少行业和数据源。此后,该清单包括了更多排放源和温室气体[甲烷和一氧化二氮,现在还包括氟化温室气体(FluorinatedGreenhouseGases)]。数据质量也提高了,特别是点源的数据质量得到提高,因此使用自下而上的点源排放量计算得到加强。另外,使用的方法也一直在改进中。挪威开始时使用的是本国编制方法,但现在使用的是政府间气候变化专门委员会推荐的方法。随着温室气体清单越来越准确和完整,该清单除了上报《联合国气候变化框架公约》外,在其它方面也越来越有用。该清单获得的排放活动数据、排放因子和排放趋势数据给人们的减排选择措施提供的更有效的知识。编制清单的知识对于制定政策也很重要。该清单也是一项监测措施和政策总体效果的工具,以及与不同利益相关方和公众进行联系与沟通的工具。2、坚实的法律基础确保数据的可获得性为了编制准确和非常完整的温室气体清单,获得必要数据就很重要。我们认为拥有确保获得清单必要数据的有效法律基础非常重要。在挪威,三项主要法225律保障了数据的收集和管理,它们是《污染控制法(PollutionControlAct)》、《温室气体排放交易法(GreenhouseGasEmissionTradingAct)》和《统计法(StatisticsAct)》。《污染控制法》授权挪威气候与污染防治局收集和评审大型工厂的污染物排放数据。温室气体也受《污染控制法》的管制。《污染控制法》是典型的授权法。这意味着污染控制当局颁发的排放许可证和规章都概述了详细要求。颁布《污染控制法》的目的是防止和减少污染带来的公害。这在本法的主要规定中反映出来,该规定是除非法律、法规或许可证允许,否则禁止一切污染。《温室气体排放交易法》还涉及温室气体排放数据的收集和检查。该法也是有气候与污染防治局管理。该法和其规定着重强调了排放数据的监测,报告和质量控制。《统计法》赋予了挪威统计局不受限制的行政登记和统计方法选择的权利,这为编制官方统计提供了基础。挪威统计局负责如何及何时公布官方统计数据。3、对工业企业的管制与合作获得高质量的数据在过去的年份里,挪威国家温室气体清单包括了点源更高质量的排放数据。这要归功于对工业企业的长期管制与合作,以及最近采纳的排放交易制度。从20世纪70年代开始,挪威气候与污染防治局一直管制着大型工厂的各种污染物排放。这是通过颁发排放许可证来管制的。在颁发排放许可证前,开办工厂的公司必须申请排放许可证。在这种情况下,他们必须计算可能排放到海洋/水体和空气的污染物量。一旦当局要求,这些公司有责任分析减少其污染物排放的可能的减排措施。通过这一过程,这些公司得到了良好的“教育”,并了解了它们工厂产生的环境影响。当挪威气候与污染防治局颁发许可证时,通常会同获证公司对话。颁发的许可证上通常会说明污染排放限度,监测和报告要求——有时还规定该公司有责任改善技术以减少排放。通过多年这样的管制,有关公司正提高它们的环境绩效,以及污染物排放监测和报告的技能。4、按照能力调整清单的复杂程度当编制国家温室气体清单时,清单工作团队有限的工作能力一直是个问题。可改进的领域几乎数不胜数,清单变得非常复杂。因此,按照清单工作团队的能力来调整清单的复杂程度,仅对重点排放源的排放量使用复杂的计算方法是很重226要的。我们的经验是当决定改进措施和确定模型复杂性需要谁更优先时,重点源分析可以是重要的工具。5、复杂性需要透明和文件证据当研究复杂的清单计算模型时,使用的方法应该透明并有充分的文件证据。这将使温室气体清单的效率更高结果更有说服力。我们强烈建议在编制清单工作刚开始的时候仔细纪录方法和数据来源。在开始之后补充不足文档是一个艰难而耗时的任务。这可以概述如下:《联合国气候变化框架公约》专家评审小组(ERT)在2012年进行了挪威温室气体清单国内审查,并得出结论,挪威清单已经按照《联合国气候变化框架公约》报告指南编制和报告,并且在地域覆盖,年份和行业,以及种类和其他气体方面都完成的很好。然而,专家评审小组也提了一些建议,包括改进和扩展国家特定方法,排放因子,参数和活动数据的文档。在完善挪威清单系统的过程中,对于文件的重视度不够。6、促进数据源结合的标准挪威温室气体清单结合了不同的数据源。例如,来自能源统计的工业能源消费数据就与上报给挪威气候与污染防治局的排放量密切相关。使用分类变量标准,比如工业的分类变量标准,对于这种数据联系的成功是必要的。此外,不同数据源的划界不要有很大差别,这点很重要。227第二章挪威温室气体清单的不确定性管理一、质量保证与质量控制1、概述本章包括挪威旨在减少清单中不确定性的质量管理,质量控制和验证程序。这也遵守第七章中的“省级温室气体清单指南”。如第一章和图1.1所示,负责温室气体清单的三家机构也负责挪威温室气体清单各自组成部分工作的质量控制和质量评估。三家机构签署的协议和质量保证/质量控制计划都对此做了规定。作为国家部门,挪威环境署负责质量控制总体工作,并负责每年检查这三家机构内部是否执行了合适的质量控制程序。挪威统计局负责温室气体清单数据的质量控制总体工作,包括计算总排放量。这三家机构都有责任执行质量控制程序,以使他们收集的数据满足质量标准。每家单位也负责执行原来收集的、并被其他机构审核过的数据的质量保证程序。每家机构都有责任每年上报其质量控制程序的完成情况。上报内容主要是综合和具体排放源质量控制检查的检查表;可能需要重新计算的文字描述;下次提交前应该跟进解决的问题和其他有关信息。2、质量保证/质量控制计划良好实践规定的数据质量目标是透明性、完整性、一致性、可比性和准确性。我们使用这些目标作为挪威执行质量保证/质量控制制度的基础。另外,我们认为及时性也是质量目标的组成部分。挪威的全国制度已经详细阐述了质量目标,下面我们更具体地描述这些目标:透明性是指:有足够的记录文件,使人们能利用排放因子、活动数据或工厂排放量/消除量测量数据2有可进行审核的模型补充证明文件(如果可能,用英语),包括主要假设描述和排放源数据。进行重复计算,不管是哪家机构或公司进行的计算。这包括补充资料合适的参考(例如科技文献)。2使用复杂模型时,这个标准可能很难满足。228有主要活动数据收集的补充文件(如果可能,用英语)。有足够的方法选择证明文件,包括测量方法的选择。给出没有计算发生在挪威境内的一种排放或消除量的原因,例如说明某一计算可以忽略的原因。质量保证/质量控制程序证明文件。完整性指的是:对确认的所有排放源和汇都计算在内,除非能证明其排放量/消除量可忽略不计。一般报告格式表(CommonReportingFormat,CRF)里报告的所有单元都使用记号键(Notationkeys)。定期进行审查以评价潜在新的排放源并把它们纳入清单。一致性指的是:不同种温室气体、行业和清单年份使用的同样的数据源和假设。在一个时间序列里所有年份一直使用的同样方法。在一个时间序列里所有年份使用同一方法收集的数据(活动数据和测量数据)。一旦时间序列不一致或使用的方法发生变化,我们就按照良好实践指南使用合适的拼接技术。可比性指的是:使用的方法与《IPCC指南》和良好实践指南里面的方法一致。遵守了报告指南。按照《IPCC指南》和良好实践指南的规定,把排放量和消除量分配到CRF合适的类型。准确性指的是:通过选择更高级别的主要排放类型或增加调查数据的采样数量和频率以及排放量测量(考虑成本)来减少不确定性。检查收集的数据,评估数据的可靠性、是否存在数据的低估及以减少发现的偏差。对所有数据都收集和报告不确定性计算结果。229在可能情况下,用独立的资料对数据继续比较。及时性指的是:数据的收集、处理和报告都按照时间表进行,使国家机构在正式截止日期前报告给《联合国气候变化框架公约》秘书处。3、质量控制质量控制(QC)的定义是“一个日常技术活动体系,来测量和控制编制的温室气体清单的质量”。该质量控制体系旨在:进行日常和连续的检查以确保数据的完整性、正确性和完全性;确认和解决误差和忽略问题;记录所有清单材料和一切质量控制工作并存档。在《IPCC良好实践指南》中,质量控制分为总体质量控制程序和具体源的质量控制程序。总体质量控制程序的重点是清单所有排放类型通用的加工、处理和文件记录程序。按照具体排放源类型的质量控制程序的对象则是单源类型方法中使用的具体类型的数据,并需要知道排放源类型、现有数据类型以及与排放有关的参数。总体质量控制程序以下是挪威温室气体清单工作组进行的总体质量控制程序的主要内容:这些程序来自《IPCC良好实践指南[GoodPracticeGuidance(IPCC2000)]》中的1级总清单排放水平质量控制程序(Tier1GeneralInventoryLevelQCProcedures)部分。检查是否记录了选择活动数据和排放因子的假设和标准现有排放源:检查排放因子和活动数据及其文件记录。当一个新排放源(例如一家新工厂)或现有源首次被认定为一个排放源,挪威气候与污染防治局把所有相关资料转给挪威统计局。然后,温室气体清单的两家核心单位要在挪威统计局彻底检查这些数据资料。方法或数据的一切变化都要记录和保存下来。检查数据输入和参考中是否存在抄写错误活动数据常常从统计数据中收集。官方统计数据经过了系统修改过程,这个过程可能是手工进行的,或者,越来越多地由电脑进行。修改明显地减少了作为230其室气体清单输入数据的统计数据的错误数。检查是否正确地计算了排放量如果可能,应该比较不同方法计算出的结果。一个主要案例是金属生产行业,它们是各工厂报告二氧化碳排放量,我们可与经过国情修正的良好实践方法计算出的结果进行比较。在此情况下,我们既进行了基于生产情况的计算,也进行了基于还原剂(reducingagent)的计算,以验证报告数值。检查参数和排放单元是否记录正确,是否使用了合适的转换因子所有参数值都与过去年份使用的数值和任何现有初始数值进行了比较。一旦发现大的偏差,首先要检查出问题的参数值是否打字错误或是单位错误。大型工厂排放量的变化要与其活动水平变化进行比较。如果需要,我们可与初始数据供应单位(例如挪威森林与景观研究院、挪威石油理事会、挪威公共道路管理局(NorwegianPublicRoadsAdministration)和各家工厂等)签订合同,一旦数据出了问题,由它们解释和进行改正。检查数据库文件的完整性在这个过程的每个步骤都要检查是否进行了合适的数据处理以及使用的数据是否具有正确的代表性。另外,要保证数据场贴上合适的标签、有正确的设计规格,数据库和模型结构以及运算都充分记录好并入档。检查不同类型源数据的一致性挪威统计局进行数据的一致性检查,以避免重复计算。对于工业企业,它要检查上报的能源利用量是否减去排放模型中的能源数据。检查处理步骤中清单数据的流动是正确的挪威统计局已经建立了自动程序来检查输入模型的清单数据与早些年份的数据是否有太大的偏离,模型内的计算是否正确。挪威统计局还要检查不同中间产品的排放数据是否正确地抄写。检查排放量和消除量的不确定性的计算是否正确定期进行温室气体的不确定性分析。审查内部文件记录必须要记录挪威统计局工作人员做出的一切专家判断和假设。挪威统计局已经执行清单数据、辅助数据和清单记录入档的制度,该制度促进了审查工作。所231有模型运算都进行了存储并可重现,来自挪威气候与污染防治局的所有输入数据和说明排放量变化的笔记都进行了保存。对挪威统计局而言,这是一个持续不断的改进过程。检查导致重新计算的方法数据变化每年都重新计算排放时间序列,以便说明方法的变化。某年重新计算的排放量数据要与一年前的相应数据进行比较。例如,2010年计算的1990年二氧化碳排放量数据要同2009年计算的1990年二氧化碳排放量数据进行比较。我们打算尽最大可能地解释一切主要差别。进行完全性检查所有类型的排放源和所有年份都要报告排放量。如果发现数据缺失,要把它们记录下来,并制订计划在清单中进行弥补。与先前的排放量进行比较去年的排放数据要与前一年的数据进行比较,以检查数据的一致性和说明数据的任何变化。例如,在2010年,挪威统计局和挪威气候与污染防治局首次计算了2009年的排放数据。把这些数据与2008年的数据进行了比较,以发现任何应该注意的偏差。大的偏差有可能是正确的,例如大型工厂的关闭或新的工厂开工都可能是原因。检查时间序列当开始为新的一年计算排放量时,我们每年要对所有排放源的时间序列进行内部检查。偏差可能是一系列原因造成的,比如错误的数据报告、方法变化、和工厂关闭或新建工厂引起的活动数据变化。如果变化超过某个百分比,就用小旗标出。具体排放源类型的质量控制程序挪威统计局和挪威环境署已经针对具体排放源进行了几次研究,例如道路、海洋和航空的温室气体排放;垃圾填埋场的排放以及HFCs和六氟化硫的排放量。当有新资料时,我们定期重复进行这些研究项目。在研究过程中,我们评估和修改了排放因子,以便使其成为符合挪威国情的最佳估算,我们也给出了选择排放因子的理由。我们经常把排放因子和文献中的因子进行比较。另外,我们还仔细检查了活动数据并进行了质量控制,不确定性计算结果也是如此。232点源的质量控制每年都提交工业和石油天然气设施的点源数据并进行彻底检查。向排放交易体制报告的排放数据要经过年度质量检查。主要类型里其它工厂的具体点源排放数据的质量控制检查进行得就不那么频繁(每3年一次),它们占这一类型总量的25-30%。排放交易体制以外的非重点工厂的检查频率为每5年一次。点源具体排放类型的质量控制检查包括:排放量随时间变化的评估与解释(例如:技术变化、生产水平或燃料变化)(年度检查)与挪威气候与污染防治局合作,评估追溯到1990年的时间序列的一致性(如果一家工厂某些年缺失排放数据,则使用总计活动数据和排放因子进行计算);同其它工厂的排放量与生产量比率进行比较,包括对差别的解释;与独立统计数据比较生产水平和/或燃料消费量;如果不确定性高到需要上报水平,则对报告的不确定性(包括统计和非统计误差)进行评估;评估隐含排放因子(报告的排放量/报告的活动数据)中的时间序列一致性。隐含排放因子(IEF)的使用为检查某一工厂不同年份的报告数字的一致性提供了一个很好的方法。隐含排放因子检查得出的结果可以用来和工厂进行交流,但是不能用在排放模型中的排放因子矩阵的输入。图2.1显示了某一铝厂的隐含排放因子。图2.1使用隐含排放因子检查点源时间序列的一致性图标题:使用隐含排放因子检查铝厂。图例自下而上:铝产量;总量;加工;燃烧2334、质量保证质量保证(QA)是一个规划好的审查体系,进行审查的人员不直接参与温室气体清单的编制过程。根据《IPCC良好实践指南》,质量保障程序的良好实践需要客观的审查,以评估清单的质量和确认那些需要改进的地方。另外,让没有参与温室气体清单编制工作的审核员进行质量保证工作是一项好的做法。在挪威,挪威气候与污染防治局从质量和应该改进的方面负责审核清单。对于大多数排放源,由挪威气候与污染防治局一名没有参与清单计算和质量控制工作的人,来进行具体排放源的质量保证工作。工厂上报排放量的质量保证挪威气候与污染防治局负责评估排放许可证的部门评价工厂上报的排放量数据,作为质量保证检查的第一关。挪威气候与污染防治局和挪威统计局管理和验证工业企业上报给挪威气候与污染防治局的排放数据。如果发现错误,它们就要求工业企业提出新的数据。随后,挪威统计局在可能的情况下,根据从官方统计数字里得到的活动数据进行排放量比较计算,通过同工厂人员的交流解释偏离情况。此外,挪威环境署有三种主要方法来确定工业现场是否遵守了规定:检查一般是在没有通知的情况下进行一天现场检查。检查是证明遵守具体规定的有用方法。审计和源排放测试:我们不仅使用环境审计和排放源源测试来监督执行情况,而且使用环境审计和排放源源测试来评估企业的环境管理体系。这些审计比检查更综合,并且事先与检查对象制订好合作计划。检查是一天的现场管理工作,审计则可能需要3-5天。现场管理/修改的重点可能不同,但常常包括评估他们的质量保证/质量控制体系,该体系包括入档、测量与采样的评估和记录;其中包括频率测量、采样、使用标准(例如:ISO标准)以及档案记录。挪威气候与污染防治局有几种处罚和其它执行工具,以确保工业企业遵守有关规定。它们包括要求工厂向有关当局提供资料、强制罚款、撤销许可证和向检查当局报告违法情况。234在把数据转给挪威统计局之前,挪威环境署进行额外的质量保证工作,以确保清单数据的高质量。这些质量保证检查包括考虑时间序列的一致性和进行单位产生排放量的比对。挪威统计局在可能的情况下,根据官方统计数据得到的活动数据进行排放量计算,并把计算结果同工厂上报给挪威环境署的排放量数据进行比较。欧盟排放交易制度包括的公司的报告已经提高了能源和制造业行业不确定性计算的质量。欧盟排放交易制度报告要求企业提供更多信息资料。我们使用了提交给欧盟排放交易制度报告关于活动数据和CO2排放因子不确定性的数据资料,以提高整个清单的正确性。整个清单的质量保证《联合国气候变化框架公约》的审查清单年度审查和按照《联合国气候变化框架公约》的要求提交的《国家温室气体清单报告》被认为是质量保证的组成部分。由其他缔约方的一个专家组(由行业专家和综合专家组成)进行这一审查工作。他们的任务包括审查挪威使用的数据和方法、有关记录文件并做出它们是否遵守当前指南的结论。审查报告的评审结果将指出清单哪个具体领域需要改进。专家同行评审温室气体清单及其文件每年出版发行,我们将邀请工业协会、有关研究院所、理事会和环保组织审查温室气体清单并提出修改意见。合作机构将使用这次审查结果来改善温室气体清单。挪威总审计长的审计挪威总审计长(AuditorGeneralofNorway)负责审计挪威环境署挪威统计局和挪威森林与景观研究院。除了财务审计,挪威总审计长还进行绩效审计,绩效审计是根据挪威议会的决定和意愿,对这些政府部门的经济、效率和工作效果进行系统的分析评价。挪威总审计长办公室使用绩效审计来揭示这些政府机构那些具体领域存在没有遵守挪威议会决定和意愿的风险和/或缺陷。作为此项工作的组成部分,可能会对国家管理温室气体的整个体制开始进行审计。执行QA/QC程序的经验我们的经验是:编制清单的第一年——QA/QC程序的微小改善将导致排放235量计算结果准确性相对较大的提高。随后,当准确性达到高水平时,准确性的相对改善将趋于减少。然而,持续不断地保持和改善质量保证/质量控制工作对于保持高准确性是十分重要的。图2.2表明了这点。图2.2作为QA/QC程序函数的排放量计算值的准确性纵坐标:改善。图例(自上而下):排放量计算值的准确性;QA/QC程序二、评估和减少不确定性的方法根据排放因子和活动数据的计算结果以及工厂的直接测量数据编制出国家温室气体清单。所有这些数据和参数都会影响整个清单的不确定性(《省级温室气体清单指南(GuidelinesforProvinciallevelGreenhouseGasInventory)》第六章描述了不确定性的更多原因)。我们需要降低清单的不确定性,增加清单的准确性和提高清单的有用性。不确定性分析可为改进需要确定优先顺序。量化和整合不确定性的方法在《2006联合国政府间气候变化专门委员会指南》第三章中已经描写了,然而确定关键类别的方法则在第四章。在此框架下挪威用来识别,计算和减少挪威清单不确定的方法我们在这里都包括了。这也遵守第六章中的“省级温室气体清单指南”。1、最佳估算和概率分布人们并不知道活动数据和排放因子的真实数据。本计算使用的参数通常称为“最佳估算值(bestestimate)”。我们可讨论这些最佳估算值代表的是平均值或中间值或其他数值。在挪威清单的不确定性分析中,我们假设最佳估算值等于均236值,在一般情况下,它并非最可能的数值。温室气体清单编制工作确定的最佳估算值是基于挪威的真实测量数据、文献数据或统计调查结果。一些数据根据专家判断而得到。排放因子是排放源类型的加权平均,由总排放源类型排放量除以排放源类型活动值而得。对于一些排放源类型,如果缺乏数据资料,不能把活动与排放因子分开。比如某工厂仅上报了其排放量,但没有报告活动水平数据,但计算需要估计其排放因子的不确定性)。我们可把这些类型的排放源的活动值设定为1,其排放因子设定为等于计算出的排放量。这是可能的,因为总不确定性的计算与活动范围和排放因子没有关系3在挪威的不确定性分析中,我们通过设计数据集来减少依赖问题以及在模型。根据现有数据和专家判断,我们已经评估了清单输入参数的不确定性和概率分布。概率密度函数描述了可能数值的范围和相对可能性。在挪威清单的不确定性分析中,我们按照以下方式使用概率密度:大多数类型都使用正态分布或对数分布。当不确定性在30%及以下时,我们使用正态分布,更高不确定性时,我们使用对数分布。碳平衡(土地利用、土地利用变化和森林领域)时也使用正态分布。原则上,这些平衡是较大获得和损失量间的差别,很可能呈正态分布,不确定性相对较低。碳平衡数值可正可负。仅在很少的特别情况下使用Beta分布和截尾正态分布。我们使用Beta分布来计算燃烧源的N2O排放量。我们使用截尾正态分布来计算液体燃料固定燃烧源和突然燃烧排放的甲烷量。概率密度函数的参数本身是不确定的。这将导致最终计算结果的不确定性。2、相依性一些输入参数(排放因子和活动数据)由于各种原因是不独立的,这就意味着它们的数据是相互依赖的(或相关的)。比如,可使用同一活动数据来计算多于一种排放源类型(例如:农业行业)。另外,也能使用同一活动数据来计算一种以上污染物(特别是能源排放量)的排放量。可通过合适的数据集成法或模型计算来解决相依性问题。3我们可用任何给定的单位来表达活动,只要排放因子使用了相应的单位。例如:吨和公斤/吨,Gg和kg/Gg,或这个例2中,活动水平用单位值而排放因子用总排放量单位用公斤表示。237里引入几项相依性假设来部分地解决这个问题。当排放因子假设相等时,不确定性分析把它们看成是相互依赖的。依赖度的确定相依性有时很难,需要很好地了解该数据集及其依靠的假设。带有变量假设的初步计算结果显示,依赖度假设一般对不确定性的最终结果没有什么影响。然而,不同年份间数据依赖度的假设对于确定趋势不确定性是非常重要的。3、整合不确定性《政府间气候变化专门委员会良好实践指南[IPCCGoodPracticeGuidance(IPCC2000)]》描述了两种不同等级的不确定性分析。挪威每年都用1级方法作为主要排放源分析的一部分(见下面),来向《联合国气候变化框架公约》秘书处报告其清单。2级方法[根据蒙特卡洛法(theMonteCarloapproach)]需要更多的资源并已经在挪威温室气体清单的几项不确定性分析中使用,最近一次是2011年使用的。这些不确定性分析已经同时考虑了排除和包括土地利用、土地利用变化和森林领域的情况。政府间气候变化专门委员会在温室气体清单数据的不确定性1级分析计算方法是使用误差传播法,以下两个规则总结了误差传播法:规则A:当加入不确定量时,总量的标准偏差将是加入量的标准偏差平方和的平方根(本规则对于不相关的变量是精确的)[《省级温室气体清单指南(GuidelinesforProvinciallevelGreenhouseGasInventory)》中的方程6.6)。规则B:当乘以不确定量时,使用同样的规则,除了所有标准偏差必须用合适的均值的分数来表示(本规则对于一切随机变量都是近似的)(“省级温室气体清单指南”中的方程6.4)。对于清单,规则B主要用于计算排放活动和排放因子的不确定性导致的某类源的总不确定性。我们使用误差传播方程(errorpropagationequations)计算按照排放源类型的不确定性;使用按照排放源类型的不确定性的简单结合法来计算一年的总不确定性和不确定性趋势。然而,误差传播方法有局限性,不能处理不同数据集之间的相关性或不同时间的相关性。使用IPCC2级分析方法通过使用蒙特卡洛分析法,我们按照排放源类型进行了不确定性计算,然后使用蒙特卡洛技术计算一年的总不确定性以及变化趋238势的不确定性。蒙特卡罗分析法(MonteCarloanalysis)的原则是每个参数都在各自的概率密度函数里选取随机数值(在温室气体清单例子里,参数是排放因子和活动数据),然后计算相应的数值(在我们的案例中是排放量)。使用电脑重复此程序多次,每次计算结果就构成了总的排放概率密度函数。可在不同类型的排放源层面,也可对整个清单使用蒙特卡罗分析法。与1级方法相反,蒙特卡罗分析法可处理不同概率密度函数、不同相关性的排放源类型以及更复杂的计算模型。通过计算温室气体清单总量和其中每种温室气体单个类型排放量的95%置信区间,来进行定量的不确定性分析。置信区间给出了一个计算出的可能包括未知样本数参数的数据范围,我们是从给定的样本数据组计算出这个数值范围。我们使用的软件是挪威统计局内部研发的,我们使用电脑语言“R”代表编程序。4、主要排放源类型分析排放源排名通过不确定性分析,我们获得了关于每种温室气体和整个清单的排放水平和趋势的有价值数据。我们使用的减少清单不确定性的工具是主要排放源分析。我们使用主要排放源类型分析来确定减少清单不确定性的国家重点工作,并对方法选择决策提供指导。挪威统计局每年都更新其主要排放类型的评估结果。挪威从1990年就一直进行(温室气体排放)水平和趋势的评估。在主要排放类型分析中,我们使用了两种不同的方法。首先,我们对于不确定性使用了《政府间气候变化专门委员会良好实践指南[IPCCGoodPracticeGuidance(IPCC2001)]》描述的标准1级和2级分析方法。第二,我们使用不确定性分析计算模型进行了敏感性分析。在挪威的主要排放源类型分析中,我们对IPCC每种排放源类型都进行了2级和1级分析。对于总的GWP加权排放量,我们单独考虑了每种排放类型的每一种温室气体;土地利用、土地利用变化和林业除外。我们把HFCs和PFCs作为一组。使用2级而非1级方法的优点是考虑了不确定性,因此排名也体现了在哪里可减少不确定性。挪威按照政府间气候变化专门委员会的标准编制其温室气体清单,主要类型239是那些排放水平和/或趋势的总不确定性总计达90%的排放源。按照排放水平和趋势来确定主要排放类型,确定主要排放类型的第一步是确定输入参数的不确定性,包括活动数据(AD)和排放因子(EF)。根据前述误差传播规则A:22EFADsourceUUU+=(IPCC2000,《省级温室气体清单指南》方程6.6),我们结合活动数据和排放因子的不确定性以确定排放源的不确定性。下一步是敏感性分析。我们运用敏感性分析来确定那些对温室气体总排放水平和趋势具有最大影响的参数。敏感性分析可定义为计算输入数据变化的结果或计算假设变化对输出的影响(MorganandHenrion1990年)。绝对敏感性定义为输入变化引起的输出变化速率,用最佳估算值计算。不同排放源的敏感性没有直接可比性。正规化敏感性(Thenormalisedsensitivity)(或弹性)定义为输入的单位相对变化与它引起的输出相对变化的比值。另外,我们直接考虑不确定性程度,输入参数/排放量变化的较高弹性值将更为严重,如果该输入参数/源是不确定的。我们把对总不确定性的贡献定义为不确定性重要性。弹性值告诉我们那个输入参数对总产出的贡献最大。另一方面,不确定性重要性(uncertaintyimportance)告诉我们哪些输入参数对整个清单的不确定性贡献最大。因此,按照不确定性重要性,我们可从对总不确定性贡献的角度给排放源或输入参数排序。根据《政府间气候变化专门委员会关于土地利用、土地利用变化和林业良好实践指南[IPCCgoodpracticeguidanceforLULUCF(IPCC,2004)]》,这项分析分为两部分,一部分排除土地利用、土地利用变化和林业的排放量与消减量;另外一部分则把土地利用、土地利用变化和林业的排放量与消减量考虑在内。由于挪威土地利用、土地利用变化和林业有大量碳汇,这两部分的结果有很大差别。相关性标准方法没有考虑相关性。我们通过把具有同样排放因子的排放源汇总计算来部分地克服这一缺点。然而,《政府间气候变化专门委员会指南(2006年)》建议我们单独计算具有相同排放因子的固定燃烧源。另外,我们也没有考虑几种污染物具有共同活动数据的相关性。这可能导致低估这种排放源的不确定性重要性。可在敏感性分析中说明这种相关性(挪威统计局,2000年)。敏感性分析240还允许单独处理活动数据和排放因子。定量分析的定性补充挪威统计局还考虑了确认主要排放类型的定性标准。这意味着即使某些排放源在主要排放类型定量分析中排名不高,仍可列入主要类型中。把这种排放源纳入其中的原因可能是因为没有标准方法计算这种源的排放量,或它是有争议的排放源。在这种情况下,要保证清楚地了解和记录排放量的计算方法,这可能是很重要的。三、不确定性分析和主要类型分析结果1、不确定性分析挪威2009年计算出来的温室气体排放量的不确定性是±5%。该不确定性比以往的分析结果要低。当包括土地利用、土地利用变化和林业领域时,挪威2009年的温室气体排放总量的不确定性为±17%。2011年温室气体排放不确定性分析结果也表明,挪威温室气体排放总量从1990年到2009年增长了3%,增长趋势的不确定性为±3个百分点。当计算加入LULUCF行业时,挪威温室气体排放总量减少了37%,其趋势不确定性为±7个百分点。2、主要排放类型分析在2级分析中,我们从2010年开始确认了30种主要排放类型。另外,我们也把按照1级主要类型分析的排放源类型加到主要类型里。两者相加共有41种主要类型。图2.3显示了使用1级和2级方法进行主要类型分析产生的差别。这个图表明2级方法得出了与1级方法不同的计算结果。1级方法主要用于能源行业的排放源,运用2级方法计算的结果表明农业行业内的不确定性也同样重要。241图2.3使用1级和2级方法对排放源进行主要类型分析图例自下而上:1、能源2、工业加工4、农业6、废弃物其他纵坐标:水平评估通过定性标准,一些排放源被加入主要排放类型分析:由于煤生产趋势变化和挪威使用的全国排放因子比IPCC的默认值低了一个数量级,我们把煤炭采矿和选矿的无组织排放作为一个主要排放类型。最后确认的主要类型是二氧化碳捕获和存储。我们认为这个消减类型非常重要,因为直到现在也没有像IPCC指南中定义的方法,而且也因为二氧化碳捕获和存储的运作在国际上是独特的。

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