中國動(dòng)物源CH4排放空間分布和時(shí)間變化研究.pdf

1、大氣中溫室氣體濃度升高導(dǎo)致的全球暖化已成為世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的障礙,是國際社會(huì)所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。甲烷(CH4)是大氣中僅次于二氧化碳(CO2)的第二大痕量溫室氣體。IPCC第4次評(píng)估報(bào)告給出單位質(zhì)量CH4的全球增溫潛勢(shì)(Globalwarming Potential,簡(jiǎn)稱GWP)是CO2的25倍(100年時(shí)間尺度)。據(jù)估算,全球大氣中CH4的排放量已經(jīng)超過其去除量。農(nóng)業(yè)活動(dòng)貢獻(xiàn)了40％的全球各類源的CH4排放總量,而畜牧業(yè)又是農(nóng)業(yè)源CH

2、4排放的主體,且已成為人類活動(dòng)CH4排放的最大來源,對(duì)CH4排放貢獻(xiàn)顯著。隨著畜牧業(yè)的發(fā)展,牲畜養(yǎng)殖數(shù)量可能進(jìn)一步增加,將有可能導(dǎo)致更多CH4的排放。
　　 中國作為畜牧養(yǎng)殖業(yè)大國,飼養(yǎng)的牲畜數(shù)量多,各種牲畜飼養(yǎng)量占全球飼養(yǎng)量的比例分別是:牛8.41%,山羊23.20%,綿羊15.46%,豬50.67%(世界糧農(nóng)組織2006年數(shù)據(jù)),這些牲畜都是CH4排放量較大的源。隨著大眾對(duì)動(dòng)物產(chǎn)品需求的增加,動(dòng)物飼養(yǎng)量會(huì)繼續(xù)上升,動(dòng)物源CH

3、4排放有進(jìn)一步增加的趨勢(shì)。《聯(lián)合國氣候變化框架公約》要求包括中國在內(nèi)的所有締約方提供溫室氣體各種排放源和吸收匯的國家清單。有研究顯示亞洲地區(qū)60-80%的溫室氣體是印度和中國排放的,所以探明中國畜牧業(yè)CH4排放量還有重大的外交戰(zhàn)略意義。目前,相關(guān)的研究多集中于提高CH4排放量估算的可靠性和減小不確定性,對(duì)動(dòng)物源CH4排放的空間分布和時(shí)間變化研究開展的不多。對(duì)于大氣溫室氣體濃度的空間和時(shí)間變化特征主要是通過衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲得,而地面源估算的

4、溫室氣體排放估算結(jié)果缺乏足夠的時(shí)空特征與之對(duì)應(yīng),因此,開展地面源排放量的時(shí)間和空間變化研究是實(shí)現(xiàn)地面源與衛(wèi)星觀測(cè)對(duì)比分析的前提。
　　 動(dòng)物源CH4排放主要包括兩部分:牲畜消化道發(fā)酵所排放的CH4和糞便管理系統(tǒng)所排放的CH4,其中消化道發(fā)酵CH4排放是指反芻動(dòng)物反芻過程中的CH4排放。本研究基于IPCC國家溫室氣體清單指南中方法2的模式與GIS技術(shù)結(jié)合,根據(jù)中國地區(qū)特征(如溫度、飼養(yǎng)方式、糞便管理方式等)及相關(guān)動(dòng)物亞類的特點(diǎn)得出

5、的中國區(qū)縣級(jí)排放因子,經(jīng)過GIS等空間化處理,得到中國畜牧業(yè)CH4排放量的柵格數(shù)據(jù)。然后匯總計(jì)算出牲畜消化道CH4排放量(奶牛、水牛、黃牛、山羊、綿羊)、糞便管理系統(tǒng)CH4排放量(奶牛、水牛、黃牛、山羊、綿羊、豬)及年度排放總量。同時(shí)得出中國動(dòng)物源CH4排放的空間分布和時(shí)間變化,并將IPCC估算動(dòng)物源CH4排放的時(shí)間分辨率提高到季節(jié)和月份,空間分辨率提高到區(qū)縣。
　　 估算結(jié)果表明:2004年中國大陸動(dòng)物源CH4排放量為13.0

6、4百萬噸,其中動(dòng)物消化道排放11.64百萬噸,動(dòng)物糞便排放1.40百萬噸。主要?jiǎng)游飳?duì)排放總量的貢獻(xiàn)率為:黃牛53.0%、水牛11.5%和山羊11.4%,三者排放量占了中國2004年牲畜排放總量的近四分之三。動(dòng)物反芻過程中消化道CH4排放主要是黃牛,其排放量占總消化道排放總量的64.0%。在動(dòng)物亞類的角度來看,總量排放貢獻(xiàn)較大的亞類是:黃牛繁殖母畜和黃牛其他,這兩者分別貢獻(xiàn)了排放總量的23.8%、22.6%及消化道排放量的28.7%、27

7、.3%。動(dòng)物糞便管理系統(tǒng)中豬是主要的排放源,其占糞便管理系統(tǒng)排放總量的比例為73.1%,其中亞類豬其他貢獻(xiàn)了63.9%的排放量。
　　 排放量較大的地區(qū)集中在黃河流域,主要是黃河下游和華北平原,另外西南地區(qū)也是排放量較大的地區(qū)。主要排放源的地區(qū)構(gòu)成與畜牧產(chǎn)業(yè)帶的分布高度吻合,其中河南省對(duì)于排放總量的貢獻(xiàn)最大,占9.8%,其次是山東、四川、河北等省。消化道CH4排放量的空間分布與總量的分布相似,排放量較大的地區(qū)主要是反芻動(dòng)物飼養(yǎng)量

8、比較大的地區(qū)。糞便管理系統(tǒng)CH4排放較多的地區(qū)分布在牲畜飼養(yǎng)數(shù)量較多的河南、河北、山東等省和平均溫度較高的四川、湖南、廣東等省。中國動(dòng)物源CH4排放總量和消化道CH4排放的時(shí)間變化特征不明顯,而動(dòng)物糞便管理系統(tǒng)CH4排放時(shí)間變化呈現(xiàn)出:夏季最大,春季和秋季次之,冬季最小。
　　 本研究估算的不確定性主要來自:估算模型的精度、活動(dòng)水平數(shù)據(jù)、排放因子數(shù)據(jù)和GIS空間差值技術(shù)及參數(shù)空間化四方面。經(jīng)過與其他研究估算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn),本研究估