升溫不超過2°C的變數 全球農業氮肥「一氧化二氮預算」首出爐

升溫不超過2°C的變數 全球農業氮肥「一氧化二氮預算」首出爐

Carbon Brief報導,根據全球碳計畫(Global Carbon Project)的研究,全世界用於生產糧食的氮肥,可能會使全球升溫2°C以內的氣候目標更難達成。
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全世界用於生產糧食的氮肥,可能會使全球升溫2°C以內的氣候目標更難達成。照片來源:StateofIsrael(CC BY 2.0)

40年來人為的一氧化二氮排放增加了30%

全球碳計畫探討一氧化二氮(N2O)排放如何加劇氣候變遷,進行首次的全面性評估。研究結果發現,過去40年間,人類產生的一氧化二氮排放增加了30%,主要原因是農業使用。
肉類和奶製品需求成長也是重要推手,因為牲畜糞便會導致一氧化二氮排放,而且氮肥通常也用於生產動物飼料。
其中人類產生的一氧化二氮排放量成長極快的國家包括巴西、中國和印度。

一氧化二氮排放趨勢與氣候目標 兩者途徑不相容

一氧化二氮是能夠長期存在大氣中的溫室氣體,就100年為期來看,能耐是二氧化碳的300倍,僅次於二氧化碳和甲烷,是氣候變遷的第三大貢獻者。
氣體透過各種自然過程釋放到大氣中,包括土壤和海洋中微生物的活動。有些自然過程,包括平流層和對流層中的化學反應,則會減少一氧化二氮排放。
但是,人類活動也會導致一氧化二氮進入大氣。人類產生的一氧化二氮排放主要來自農業,化石燃料業和生質燃燒也會產生,但影響較小。
新研究探討2007至2016年所有排放一氧化二氮排放的方式,包括人類活動和自然過程,以計算出全球首個「一氧化二氮預算」。
奧本大學國際氣候與全球變遷研究中心主任田漢勤教授說,研究結果顯示,除非採取行動去抑制,否則人為一氧化二氮排放可能影響巴黎協定全球暖化遠低於2°C的目標。「研究結果最令人驚訝的發現是,當前一氧化二氮排放趨勢與實現巴黎協定氣候目標的可能途徑不相容。」

人為一氧化二氮排放 大部分來自農業中的氮肥

2007至2016年間,全球一氧化二氮排放量平均每年淨增加430萬噸,包括自然和人為來源產生的排放。
同一時間,人為一氧化二氮排放量成長30%,上升到每年730萬噸,其中一半以上來自提高農業產量的氮肥。
根據2019年政府間氣候變遷專門委員會(IPCC)發表的氣候變遷和土地報告,自1961年以來,全球農業肥料的使用量增加了9倍。
此外,肉類和奶製品需求不斷成長也是農業排放量增加的原因。「肉類和奶製品需求持續成長、牧場草地擴張,全球牲畜糞便生產和管理相關的一氧化二氮排放量也隨之大增。」
研究顯示,自1980年代以來,農業一氧化二氮排放量在東亞和南亞、南美和非洲的成長最快。同時,北美的農業一氧化二氮排放一直維持高水準,而歐洲的農業一氧化二氮排放則有小幅下降。

一氧化二氮排放量與氣候變遷可能情境比較

科學家也將目前一氧化二氮排放量與未來兩種氣候變遷可能情境中的排放量做比較,分別是「代表性濃度途徑(RCPs)」和「共享社會經濟途徑(SSPs)」。
下圖A顯示了全球一氧化二氮排放量與RCPs預測排放量相比。圖C是全球一氧化二氮濃度與RCPs預測濃度的比較。(在RCP2.6的假設情境下,全世界成功將全球暖化限制在2°C以下,RCP8.5則是排放量非常高的假設情境,在這個情境下,本世紀末溫度可能升高約4.3°C或更多。)
圖B顯示全球一氧化二氮排放量與SSPs的預測排放量的比較,而圖D顯示全球一氧化二氮濃度與SSPs的預測濃度的比較。(SSP3是各國在氣候行動上幾乎沒有合作的假設情境,SSP1是世界一同聚焦實現氣候目標的假設情境。)
圖上黑線是平均一氧化二氮排放量,藍色虛線是「自下而上」(bottom-up)估算值,以國家資料為基礎,黃色虛線是「自上而下」(top-down)估算值,以全球模型和衛星資料為基礎。
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歷年與預測的一氧化二氮(N2O)排放(A,B)和濃度(C,D)趨勢圖。圖片來源:Tian et al. (2020)
結果,目前一氧化二氮排放與高排放情境(RCP8.5)相符,並高過所有的SSPs情境。
研究作者、澳洲聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)氣候研究中心首席科學家、全球碳計畫執行董事康納戴爾(Pep Canadell)博士說,這表示要將全球暖化限制在2°C以下,未來的幾十年需要迅速減少一氧化二氮排放。
「要種出能養活我們的大量糧食,全球糧食系統免不了會排放一些一氧化二氮,但是我們必須大幅提高使用效率來減少排放。」康納戴爾博士說。
未參與研究的阿伯丁大學植物和土壤科學系主任史密斯(Pete Smith)教授說,這表示全世界需要改變飲食習慣因應氣候變遷。 「我們必須找到更有效率的糧食生產方法,同時降低氮的用量和每單位產品的排放量。 我們還必須重新設計糧食體系,使其減少依賴肉類和奶製品等效率低下的糧食供應鏈,並顯著減少糧食浪費,在地球可負荷範圍內養活我們所有人。」

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