石油和天然气排放中甲烷的乙烷代理

一个国际科学家小组花了三年时间飞越三美国所有四个季节的地区。

“乙烷是一种仅与某些甲烷来源有关的气体，”宾夕法尼亚州立大学气象学和大气科学研究员 Zachary R. Barkley 说。“然而，甲烷是由石油、天然气和煤田产生的，也由奶牛的消化系统、湿地、垃圾填埋场和粪便管理产生。很难将产生的化石燃料和天然甲烷分开。”

美国大气碳与运输 (ACT) 数据使量化石油、天然气和煤炭来源的甲烷排放成为可能，因为该项目不仅测量甲烷，还测量乙烷。研究人员指出，用乙烷鉴定出的甲烷可以可靠地与化石燃料来源联系起来，但是，乙烷与甲烷的比例确实因不同来源而异。

宾夕法尼亚州立大学大气与气候科学教授 Kenneth J. Davis 说：“ACT America 旨在提高我们诊断全球温室气体源和汇的能力，以改进诊断。”“我们想了解温室气体是如何被大气中的天气系统移动的。在 ACT 之前，没有数据可以绘制出天气系统中气体的分布情况。”

从 2017 年到 2019 年，研究人员在美国三个地区执行数据收集任务——包括宾夕法尼亚、纽约、弗吉尼亚、西弗吉尼亚和马里兰在内的大西洋中部各州;中南部各州，包括阿肯色州、路易斯安那州、德克萨斯州、阿拉巴马州、俄克拉荷马州和密西西比州;以及中西部各州，包括内布拉斯加州、南达科他州、堪萨斯州、明尼苏达州、爱荷华州、密苏里州、威斯康星州、密歇根州、俄亥俄州、印第安纳州和伊利诺伊州。研究人员涵盖了所有四个季节，并追踪了天气系统如何在大气中移动二氧化碳、甲烷、乙烷和其他气体。

研究人员并不是第一个提出甲烷估计值太低的人，但根据巴克利的说法，他们是第一个仅使用乙烷作为替代品的人。乙烷虽然会充当温室气体，但在分解成其他化合物之前只能在大气中停留几个月，而不是甲烷在大气中停留的 10 年。与温室效应相比，乙烷对空气污染的影响更大。

“我们根本没有查看任何甲烷数据，我们仍然看到与其他人相同的结果，”他说。

另一个区别是，以前的大多数机载研究都关注小区域、单个地点或田地的排放。ACT-America 考察了多州地区，涵盖了美国三分之二以上的天然气产量。

研究人员在最近一期的《地球物理研究杂志：大气》中报告说：“乙烷数据始终超过基于(美国)EPA 石油和天然气泄漏率估计的预期值 50% 以上。 ”研究人员补充说，将秋季、冬季和春季的乙烷排放量估算值与石油和天然气甲烷排放量清单进行比较，他们估计石油和天然气甲烷排放量比 EPA 清单值高 48% 到 76%。

研究人员在这项研究中使用了来自石油和天然气生产盆地的乙烷与甲烷的比例。

虽然可以在地球表面发现二氧化碳的来源和汇，但乙烷和甲烷的排放来自已知的地面特定位置。沙漠、海洋和高地生态系统排放的乙烷或甲烷很少。活跃的油气田排放量高。在估算痕量气体排放时，研究人员通常会先进行最佳猜测，然后运行多次迭代，以尽量减少观测到的和模拟的这些气体的大气浓度之间的差异。

巴克利指出，有时信号很难解释，但本研究并非如此。

“数据就在那里，”巴克利说。“模型中较小的羽流在增加两倍时突然与实时数据匹配。”