甲烷是一种强效温室气体，人类活动(尤其是城市活动)的大量排放对全球变暖有重大影响。研究人员现在已经在汉堡发现了许多以前未被发现的甲烷来源，主要来自天然气管道泄漏和不完全燃烧等人类活动，使用移动传感器网络，旨在更新和提高排放地图的准确性，以便更好地理解和管理。

甲烷是人类活动产生的第二大温室气体，仅次于二氧化碳。二十年来，它的全球变暖潜力是二氧化碳的80多倍，其中最主要的排放来自湿地、农业、废物和化石燃料生产。

虽然甲烷在大气中的存在时间相对较短，大约只有12年，而二氧化碳在大气中的存在时间长达几个世纪，但减少甲烷的排放对于在近期到中期遏制全球变暖有着重要的希望。

城市甲烷排放量

全球甲烷排放的很大一部分发生在城市。有许多地方有意或无意地释放了甲烷。慕尼黑工业大学(TUM)的研究小组选择汉堡作为追踪甲烷泄漏和其他未知来源的地点。

汉堡不仅是德国人口第二大城市。它也是一个港口和工业中心。由于甲烷来源多样，为该项目提供了理想的条件。

在汉堡发现了大量甲烷源

通过这个项目，研究小组成功地在汉堡发现了许多以前未被发现的甲烷来源。除了易北河等自然来源外，人类活动造成的排放所占的比例最大。这些排放中约有一半来自天然气管道泄漏、不完全燃烧以及其他工业排放和逃逸排放。

移动测量还使研究人员能够探测到未知的甲烷来源。他们发现，汉堡约有2%的人为甲烷排放来自一家炼油厂和附近一家养牛场的管道泄漏，这在最先进的排放清单中被严重低估了。

更新现有测量数据

研究人员从荷兰研究机构TNO的排放图开始。它基于使用代理数据(人口密度图等)进行空间分布的国家报告的排放量，提供了汉堡温室气体排放的空间表示。为了检查和更新地图上显示的值，团队选择了两种方法:

“首先，我们使用配备传感器的汽车进行移动测量。我们驾驶着它穿过了一些区域，我们希望在那里探测到甲烷的排放，从而更好地了解其空间分布。其次，我们使用我们的传感器网络来测量城市的总体排放量。该网络由四个测量设备组成，我们在之前的研究中使用它们来测量慕尼黑的排放量，”慕尼黑工业大学环境传感与建模教授陈佳说。“我们的传感器网络使用太阳作为光源。因为大气中的每个分子只吸收特定频率的阳光，所以我们可以确定测量设备和太阳之间的空气柱中各种温室气体的浓度。”

汉堡市内及周边的测量

为了找出汉堡的温室气体排放量，研究人员将一个测量装置放置在市中心，其他的放置在东部、南部和西部郊区。

这意味着一个传感器始终处于城市的逆风位置，而另一个则处于下风位置。如果第二次测量值高于第一次测量值，我们可以使用大气输送模型来量化城市排放的温室气体。为此，我们用光学风激光雷达测量风速、风向和湍流，”该研究的第一作者、环境传感与建模教授安德烈亚斯·福斯特迈尔(Andreas Forstmaier)说。

测量技术的未来应用

为城市设计的方法将在未来扩展到使用卫星进行全球测量。通过这项工作，研究人员的目标是对了解气候变化和减缓其进展做出决定性的贡献。

参考文献:Andreas Forstmaier、Jia Chen、Florian Dietrich、Juan Bettinelli、Hossein Maazallahi、Carsten Schneider、Dominik Winkler、Xinxu Zhao、Taylor Jones、Carina van der Veen、Norman Wildmann、Moritz Makowski、Aydin Uzun、Friedrich Klappenbach、Hugo Denier van der Gon、Stefan Schwietzke和Thomas R?ckmann, 2023年6月22日，大气化学与物理。DOI: 10.5194 / acp - 23 - 6897 - 2023