气候变化减缓方法 – HiSoUR 文化艺术历史人文

一方面，气候保护的主要方法是减少能源生产中释放的温室气体排放以及工业和农业生产，运输和私人家庭的能源消耗。其中尤其包括逐步停止在电力，供热和运输部门以及工业中使用化石燃料，以避免相关的温室气体排放。另一方面，它是关于吸收和结合二氧化碳的这种天然成分的保护和有针对性的促进（所谓的碳汇，特别是森林）。较低的温度和化石能源的减少，减少了它们造成的空气污染，也对环境和健康产生了许多积极的副作用。

从许多研究人员的角度来看，全球变暖的影响不再能够完全停止，而只能减轻和限制。因此，在减少温室气体排放的同时，需要采取措施来适应气候变化已经不可避免的后果（适应），例如。堤防建设和备灾。然而，应该指出的是，适应措施在短期和中期尤其成功，而其长期有效性难以确定，尤其是因为适应全球变暖的后果是有限的。

除了大规模措施和宏观经济导向以及国家和国际气候保护政策外，气候保护还包括个人的教育和行为改变，特别是在能源消耗相对较高的工业化国家和相应的全球温室气体排放污染者支付方面。

电源能耗
为了创造持久的气候变化减缓，需要用低碳电源替代高碳排放强度的电源，例如传统的化石燃料 – 石油，煤和天然气。化石燃料为人类提供了绝大部分的能源需求，并且增长速度很快。 2012年，国际能源署指出，煤炭占前十年能源使用量增加的一半，增长速度超过所有可再生能源。水力发电和核电一起提供了全球总功耗的大部分产生的低碳功率部分。

汽油种类	全球平均总耗电量
汽油种类	1980年	2004年	2006年
油	4.38	5.58	5.74
加油站	1.80	3.45	3.61
煤炭	2.34	3.87	4.27
水电	0.60	0.93	1.00
核电	0.25	0.91	0.93
地热，风，太阳能，木材	0.02	0.13	0.16
总	9.48	15.0	15.8
资料来源：美国能源情报署

按来源，以当年（PWh）为单位改变和使用能源。
	化石	核	所有可再生能源	总
1990年	83.374	6.113	13.082	102.569
2000	94.493	7.857	15.337	117.687
2008年	117.076	8.283	18.492	143.851
改变2000-2008	22.583	0.426	3.155	26.164

方法和手段
评估通常表明，使用低碳技术组合可以减少温室气体排放。大多数提案的核心是通过减少能源浪费和转用低碳能源来减少温室气体（GHG）排放。由于降低电力部门温室气体排放的成本似乎低于其他部门，例如运输部门，电力部门可以在经济有效的气候政策下实现最大比例的碳减排。

替代能源

再生能源
可再生能源流动涉及自然现象，如阳光，风，雨，潮汐，植物生长和地热，正如国际能源署解释的那样：

可再生能源来自不断补充的自然过程。它以各种形式直接来自太阳，或来自地球深处产生的热量。定义中包括太阳能，风能，海洋能，水能，生物质能，地热资源和生物燃料产生的电和热以及可再生资源产生的氢。

气候变化问题和减少碳排放的需求推动了可再生能源产业的增长。低碳可再生能源在三个主要领域取代传统的化石燃料：发电，热水/空间供暖和运输燃料。 2011年，全球发电可再生能源的比例连续第四年增长至20.2％。根据REN21 2014年的报告，可再生能源占全球能源消耗的19％。这种能源消耗分为9％来自燃烧生物质，4.2％来自热能（非生物质），3.8％来自电力，2％来自风能，太阳能，地热能和生物质热电厂。

可再生能源的使用增长速度远远超过任何人的预期。政府间气候变化专门委员会（IPCC）表示，整合可再生能源技术组合以满足全球大部分能源需求的基本技术限制很少。在国家层面，全球至少有30个国家已经拥有可再生能源，占能源供应的20％以上。

截至2012年，可再生能源占安装新电力的近一半，成本继续下降。公共政策和政治领导有助于“平衡竞争环境”并推动可再生能源技术的广泛接受。截至2011年，118个国家都有自己的可再生能源未来目标，并制定了广泛的公共政策来促进可再生能源。领先的可再生能源公司包括BrightSource Energy，First Solar，Gamesa，GE Energy，Goldwind，Sinovel，尚德，天合光能，维斯塔斯和英利。

全球变暖和其他生态以及经济问题造成了使用100％可再生能源的动力。 Mark Z. Jacobson说到2030年用风力发电，太阳能和水力发电生产所有新能源是可行的，现有的能源供应安排可以在2050年取代。实施可再生能源计划的障碍被认为是“主要是社会和政治的，不是技术或经济“。雅各布森说，风能，太阳能，水系统的能源成本应该与今天的能源成本相似。根据（IEA）国际能源署2011年的预测，太阳能发电机可在50年内生产世界上大部分的电力，大大减少了有害的温室气体排放。 “100％可再生能源”方法的批评者包括Vaclav Smil和James E. Hansen。 Smil和Hansen担心太阳能和风能的可变输出，NIMBYism以及缺乏基础设施。

经济分析师预计2011年日本核事故后可再生能源（以及高效能源使用）的市场收益。在2012年的国情咨文演讲中，巴拉克·奥巴马总统重申了他对可再生能源的承诺，并提到内政部长期承诺在2012年允许10,000公顷的可再生能源项目在公共土地上使用。全球估计直接有300万人参与可再生能源行业的工作，其中约一半在生物燃料行业。

一些国家具有良好的地理，地质和天气，非常适合经济开发可再生能源，已经从可再生能源获得大部分电力，包括冰岛的地热能（100％）和巴西的水力发电（85％）），奥地利（62％），新西兰（65％）和瑞典（54％）。可再生能源发电机遍布许多国家，风能在一些地区提供了相当大的电力：例如，美国爱荷华州为14％，德国北部石勒苏益格 – 荷尔斯泰因州为40％，20％在丹麦。太阳能热水在许多国家做出了重要且不断增长的贡献，尤其是在中国，现在占全球总量的70％（180 GWth）。在全球范围内，总安装太阳能热水系统满足了7000多万户家庭的一部分供热需求。生物质用于加热的用途也在继续增长。在瑞典，国民对生物质能的使用已超过石油。直接地热供暖也在迅速增长。自2006年以来，用于运输的可再生生物燃料，如乙醇燃料和生物柴油，导致美国石油消费量大幅下降。2009年全球生产的930亿升生物燃料取代了约680亿升汽油，相当于世界汽油产量的约5％。

核电
自2001年左右以来，“核复兴”这一术语被用来指可能的核电工业复兴，这是由化石燃料价格上涨和满足温室气体排放限制的新担忧所驱动的。然而，2011年3月，日本的福岛核灾难以及相关的其他核设施停工引起了一些评论员对核电未来的质疑。普氏报告称，“日本福岛核电站的危机促使领先的能源消耗国审查其现有反应堆的安全性，并对全球计划扩建的速度和规模产生怀疑”。

世界核协会报告称，2012年的核电发电量处于1999年以来的最低水平。之前的几项国际研究和评估表明，作为其他低碳能源技术组合的一部分，核电将继续发挥作用减少温室气体排放。从历史上看，截至2013年，估计核电使用量已经阻止了64亿吨二氧化碳当量的大气排放。公众对核电的担忧包括乏核燃料的命运，核事故，安全风险，核扩散以及核电站非常昂贵。在这些问题中，核事故和长寿命放射性燃料/“废物”的处置可能在全世界产生了最大的公众影响。尽管通常没有意识到这一点，但目前的被动安全设计，实验证明的“防熔”EBR-II，未来的熔盐反应堆，以及传统和更先进的燃料的使用，都大大减少了这些明显的公众关注。 “废物”高温处理，后者的回收或再加工目前并不常见，因为在许多国家使用一次性核燃料循环往往被认为更便宜，这取决于社会在减少时所具有的内在价值的不同水平他们国家的长寿废物，与美国相比，法国进行了大量的后处理。

截至2013年，核电占世界电力生产的10.6％，仅次于水力发电，成为最大的低碳电力来源。超过400个反应堆在31个国家发电。

虽然这一未来的分析主要涉及当前第二代反应堆技术的推断，但同一篇论文也总结了关于“FBR”/快速增殖反应堆的文献，其中两个在2014年投入运行，最新的是BN-800，这些反应堆表明，“生命周期温室气体排放中位数……类似于或低于[现有轻水反应堆]轻水堆，并且声称消耗很少或根本没有铀矿石。

在他们的2014年报告中，IPCC比较能源每单位发电产生的全球变暖潜能值，尤其是反照率效应，反映了华纳和希思耶尔荟萃分析对更常见的非繁殖轻水的中值排放值反应堆，二氧化碳当量值为12克二氧化碳当量/千瓦时，这是所有基荷电源的最低全球变暖强度，具有可比的低碳电力基础负荷来源，如水电和生物质，产生的全球变暖强度大大增加24和230克二氧化碳当量/千瓦时。

与没有碳税计划的国家的化石燃料能源相比，核电可能没有竞争力，与相同电力输出的化石燃料电厂相比，核电厂需要更长的时间来建设。

以国际热核实验反应堆的形式进行的核聚变研究正在进行中。最初认为融合动力发电很容易实现，就像裂变能力一样。然而，对连续反应和等离子体遏制的极端要求导致预测延长了几十年。在2010年，也就是第一次尝试60多年后，人们仍然认为在2050年之前不太可能进行商业电力生产。尽管可以建造经济的聚变 – 裂变混合反应堆，而不是任何尝试这种要求更高的商业电力反应堆。发生“纯聚变反应器”/ DEMO反应器。

煤改气体燃料
大多数减缓建议意味着 – 而不是直接说明 – 最终减少全球化石燃料的产量。还提出了关于全球化石燃料生产的直接配额。

在发电厂燃烧时，天然气排放的温室气体（即二氧化碳和甲烷-CH4）远少于煤，但有证据表明，这种效益可以通过天然气钻井领域和供应链中其他点的甲烷泄漏完全抵消。

环境保护局（EPA）和天然气研究所（GRI）于1997年进行的一项研究试图发现增加天然气（主要是甲烷）的二氧化碳排放量减少是否会被甲烷可能增加的水平所抵消泄漏和排放等来源的排放。该研究的结论是，天然气使用量增加导致的排放量减少超过了甲烷排放量增加的不利影响。最近的同行评审研究对这项研究的结果提出了挑战，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的研究人员重新确认了天然气田甲烷（CH4）高排放的研究结果。

着名气候研究科学家Tom Wigley在2011年进行的一项研究发现，虽然使用天然气而不是煤来生产能源可以减少化石燃料燃烧产生的二氧化碳（CO2）排放，但也发现了额外的甲烷（CH4）泄漏增加了气候系统的辐射强迫，抵消了从煤炭到天然气过渡的二氧化碳强迫减少。该研究考察了采煤的甲烷泄漏;由于二氧化硫和含碳气溶胶排放的变化导致的辐射强迫变化; 煤与燃气发电之间的电力生产效率差异。总的来说，这些因素抵消了二氧化碳减排导致的变暖减少。当天然气取代煤炭时，额外升温至2,050，假设泄漏率为0％，如果泄漏率高达10％则升至2,140。然而，21世纪对全球平均温度的总体影响很小。 Petron等人。（2013年）和Alvarez等人。（2012）注意到，估计天然气基础设施的泄漏可能被低估了。这些研究表明，开采天然气作为“清洁”燃料是值得怀疑的。 2014年对20年天然气技术文献的元研究表明，甲烷排放量一直被低估，但在100年规模上，煤炭对气体燃料转换的气候效益可能大于天然气泄漏的负面影响。

热泵
热泵是一种从热源向称为“散热器”的目的地提供热能的装置。热泵设计成通过从冷空间吸收热量并将其释放到较热的空间来将热能移向与自发热流方向相反的方向。热泵使用一定量的外部电源来完成将能量从热源传递到散热器的工作。

虽然空调和冷冻机是热泵的常见例子，但术语“热泵”更为通用，并且适用于许多用于空间加热或空间冷却的HVAC（加热，通风和空调）设备。当热泵用于加热时，它采用与空调或冰箱相同的基本制冷型循环，但是在相反方向上 – 将热量释放到调节空间而不是周围环境中。在这种用途中，热泵通常从较冷的外部空气或从地面吸取热量。在加热模式下，热泵使用电力的效率比简单的电阻加热器高三到四倍。

可以得出结论，热泵是可以比市场上现有的其他技术更好地减少家庭温室气体排放的单一技术。凭借30％的市场份额和（可能）清洁电力，热泵每年可将全球二氧化碳排放量减少8％。 2050年，使用地源热泵可以减少欧洲约60％的一次能源需求和90％的二氧化碳排放量，并使处理高可再生能源的比例变得更加容易。在热泵中使用剩余的可再生能源被认为是减少全球变暖和化石燃料枯竭的最有效的家庭手段。

由于电力生产中使用了大量的化石燃料，对电网的需求也会产生温室气体。如果没有高比例的低碳电力，家用热泵将产生比使用天然气更多的碳排放。

化石燃料逐步淘汰：碳中性和负燃料
化石燃料可以通过碳中性和碳负管道以及通过燃气和气体到液体技术的动力产生的运输燃料逐步淘汰。来自化石燃料烟道气的二氧化碳可用于生产塑料木材，从而允许碳负重新造林。

汇和负排放
碳汇是一种天然或人工的水库，可以无限期地累积和储存一些含碳化合物，例如生长的森林。另一方面，负二氧化碳排放是从大气中永久地除去二氧化碳。例如直接空气捕获，增强的风化技术，例如将其储存在地下地质构造和生物炭中。这些过程有时被认为是汇或缓解的变化，有时也被认为是地球工程。与其他缓解措施相结合，吸收与负碳排放相结合被认为对达到350 ppm目标至关重要。

南极气候与生态系统合作研究中心（ACE-CRC）指出，人类三分之一的二氧化碳排放量被海洋吸收。然而，这也导致海洋酸化，可能对海洋生物产生重大影响。酸化降低了可用于钙化生物形成其壳的碳酸根离子的水平。这些生物包括有助于南大洋食物网基础的浮游生物物种。然而，酸化可能影响广泛的其他生理和生态过程，例如鱼类呼吸，幼虫发育和营养物和毒素的溶解度的变化。

重新造林和植树造林
温室气体排放总量的近20％（8 GtCO2 /年）来自2007年的森林砍伐。据估计，避免砍伐森林可以减少二氧化碳排放量，每1千美元二氧化碳排放1美元的农业机会成本。重新造林每年可节省至少1 GtCO2，估计成本为5-15美元/吨二氧化碳。植树造林是以前没有森林的地方 – 估计这种种植园必须非常庞大才能减少排放量。

将土地权利从公有领域转移到原居民，他们在保护他们所依赖的森林方面已经持有了数千年的利益，被认为是一种节约成本的森林保护战略。这包括保护现有法律所赋予的权利，例如印度的“森林权利法”。在中国转移这些权利，也许是现代最大的土地改革，一直被认为增加了森林覆盖率。获得土地所有权的证据显示，与国营公园相比，清算工作的清算量减少了两到三倍，特别是在巴西亚马逊地区。除了人类，甚至从保护区驱逐居民（称为“堡垒保护”），有时由于环保团体的游说，往往导致更多的土地开发，因为当地居民然后转向为采掘公司工作生存。

随着农业和城市化进程的加剧，废弃农田的数量也在增加。根据一些估计，每半公顷的原始原始森林减少，超过20公顷的新二级森林正在增长，即使它们与原始森林没有相同的生物多样性，原始森林的存储量增加了60％比这些新的次生林。根据科学研究，促进对废弃农田的再生可以抵消多年的碳排放。

避免荒漠化
恢复草原将二氧化碳从空气中储存到植物材料中。放牧牲畜，通常不会徘徊，会吃草，最大限度地减少草的生长。然而，单独留下的草最终将成长为覆盖其自身生长的芽，阻止它们进行光合作用，并且垂死的植物将保持原位。建议恢复草原的方法使用带有许多小围场的围栏，并在一天两次之后将畜群从一个围场移动到另一个围场，以便模仿天然的食草动物并使草生长最佳。此外，当一部分叶子物质被放牧动物消耗时，相应数量的根部物质也会脱落，因为它无法维持先前的根部物质量，而大部分失去的根部物质会腐烂并进入在大气中，部分碳被隔离到土壤中。据估计，将世界35亿公顷农业草地土壤的碳含量提高1％将抵消近12年的二氧化碳排放量。 Allan Savory作为整体管理的一部分，声称虽然大型牧群经常被指责为荒漠化，但史前土地支持大型或大型牧群以及在美国移除畜群的地区仍在荒漠化。

此外，全球变暖导致永久冻土融化，其储存量约为目前在大气中释放的碳量的两倍，在正反馈循环中释放出强效温室气体甲烷，这种循环可能导致称为临界点。失控的气候变化。提出一种防止这种情况的方法是带回大型食草动物，例如在更新世公园看到的，它们的践踏通过消除灌木并使地面暴露在冷空气中自然地保持地面凉爽。

碳捕获和储存
碳捕集与封存（CCS）是一种通过捕获来自大型点源（如发电厂）的二氧化碳（CO2）并随后将其安全存放而不是将其释放到大气中来缓解气候变化的方法。 IPCC估计，没有CCS，停止全球变暖的成本将增加一倍。国际能源署表示，CCS是发电和工业中“最重要的二氧化碳节约新技术”。尽管CCS燃煤电厂运行所需的能源比常规燃煤电厂多40％，但CCS可能捕获该电厂排放的所有碳的约90％。从1996年开始，挪威的Sleipner天然气田每年储存近100万吨二氧化碳，以避免因生产异常高浓度二氧化碳的天然气而受到处罚。截至2011年底，运营或在建的所有14个项目的计划二氧化碳封存总量每年超过3300万吨。这大致相当于防止每年有600多万辆汽车排放到大气中。根据塞拉俱乐部的一项分析，美国煤炭开发的Kemper项目将于2017年上线，是有史以来为其产生的电力瓦特而建造的最昂贵的发电厂。

增强风化
增强的风化是从空气中去除碳到地球中，增强了碳被矿化成岩石的自然碳循环。 CarbFix项目与发电厂的碳捕获和储存相结合，在相对较短的两年内将二氧化碳转化为石材，解决了CCS项目泄漏的共同问题。虽然这个项目使用玄武岩岩石，但橄榄石也显示出了希望。

地球工程
Olivier Sterck认为地球工程是减缓和适应的替代方案，但Gernot Wagner认为这是对气候变化的完全独立的反应。在文献评估中，Barker等人。（2007）将地球工程描述为一种缓解政策。IPCC（2007）得出结论认为，地球工程的选择，例如海洋施肥，以从大气中去除二氧化碳，在很大程度上仍未得到证实。据判断，地球工程的可靠成本估算尚未公布。

美国国家科学院第28章报告温室变暖的政策含义：减缓，适应和科学基础（1992）将地球工程定义为“涉及大规模工程环境以打击或抵消其影响的选择”大气化学的变化。“ 他们评估了一系列选项，试图对两个问题给出初步答案：这些选项是否有效，是否可以以合理的成本进行。他们还试图鼓励讨论第三个问题 – 可能会产生哪些不良副作用。检查了以下类型的选项：重新造林，增加海洋对二氧化碳的吸收（碳封存）和筛选出一些阳光。 NAS还认为“需要对工程对策进行评估，但如果没有广泛了解直接影响和潜在的副作用，道德问题和风险，就不应该实施。” 2011年7月，美国政府问责局关于地球工程的一份报告发现，“液化工程技术现在不能对全球气候变化提供可行的应对措施。”

二氧化碳去除
已经提出二氧化碳去除作为减少辐射强迫量的方法。正在探索各种人工捕获和储存碳以及增强自然封存过程的方法。主要的自然过程是植物和单细胞生物的光合作用（参见生物隔离）。人工过程各不相同，人们对其中一些过程的长期影响表示担忧。

值得注意的是，廉价能源的可用性和用于碳的地质储存的适当场所可以使二氧化碳空气在商业上可行地捕获。然而，一般认为，与主要来源的碳捕获和储存相比，二氧化碳空气捕获可能是不经济的 – 特别是化石燃料动力发电站，炼油厂等。如美国Kemper项目中碳的情况捕获，产生的能源成本将显着增长。然而，被捕获的二氧化碳可以用来迫使更多的原油从油田中撤出，正如挪威国家石油公司和壳牌公司已经计划做的那样。二氧化碳也可用于商业温室，从而有机会启动该技术。已经进行了一些尝试以使用藻类捕获烟囱排放物，特别是GreenFuel技术公司，他们现在关闭了运营。

太阳辐射管理
太阳辐射管理的主要目的是寻求反射阳光，从而减少全球变暖。平流层硫酸盐气溶胶产生全球变暗效应的能力使它们成为气候工程项目的可能候选者。

非CO2温室气体
二氧化碳不是唯一与减缓有关的温室气体，政府已采取行动规范人类活动（人为温室气体）排放的其他温室气体排放。大多数发达国家根据“京都议定书”商定的排放上限规定了几乎所有人为温室气体的排放量。这些气体是CO2，甲烷（CH4），氧化亚氮（N2O），氢氟烃（HFC），全氟化碳（PFC）和六氟化硫（SF6）。

稳定不同人为温室气体的大气浓度需要了解其不同的物理特性。稳定性取决于温室气体加入大气的速度以及它们被除去的速度。通过所讨论的温室气体的大气寿命来衡量去除率（参见主要的温室气体条款清单）。这里，寿命定义为大气中温室气体的给定扰动所需的时间减少到其初始量的37％。甲烷的大气寿命相对较短，约为12年，而N2O的寿命约为110年。对于甲烷，比当前排放水平降低约30％将导致其大气浓度稳定，而对于N2O，则需要减少50％以上的排放。

甲烷是一种明显比二氧化碳更有效的温室气体，它可以捕获的热量，特别是在短期内。燃烧一分子甲烷会产生一分子二氧化碳，这表明使用天然气作为燃料来源可能没有任何净效益。减少首先产生的废甲烷量并远离使用天然气作为燃料来源将产生更大的有益影响，正如生产性使用其他废弃甲烷的其他方法一样。在预防方面，澳大利亚正在开发疫苗，以减少由于肠胃胀气和e气引起的甲烷释放造成的重大全球变暖。

与缓解有关的人为温室气体的另一个物理特性是气体捕获热量的不同能力（以红外辐射的形式）。有些气体在捕获热量方面比其他气体更有效，例如，SF6的温室气体排放量比每千克二氧化碳高22,200倍。这种物理特性的衡量标准是全球变暖潜能值（GWP），用于京都议定书。

虽然不是为此目的而设计的，但“蒙特利尔议定书”可能有助于减缓气候变化的努力。 “蒙特利尔议定书”是一项国际条约，成功地减少了臭氧消耗物质（例如氟氯化碳）的排放，这些物质也是温室气体。