Estimater av CO2-utslipp fra fossilt brennstoff vha karbon-14

Forskere fra NOAA  og University of Colorado har kommet fram til en revolusjonerende metode for å estimere utslippene av karbondioksid fra fossilt brennstoff i USA ved hjelp av luftprøver og deteksjon av karbonisotopen karbon-14 (som jo også brukes til datering av arkeologiske funn).

Forskerne rapporterer, i Proceedings of the National Academy of Sciences, den første landsomfattende kartleggingen av utslipp av karbondioksid fra fossilt brennstoff gjort ved å se etter karbon-14 i luftprøver samlet av NOAA’s Global Greenhouse Gas Reference Network.

Karbon-14, eller 14C, en sjelden isotop som hovedsaklig skapes av kosmisk stråling, har en halveringstid på 5700 år. Karbonet i fossilt brennstoff har vært lagret i bakken i millioner av år og er derfor fullstendig fri for 14C. En nøyaktig analyse av hvor mye 14C karbondioksiden en prøve inneholder indikerer hvor mye av karbondioksidet som skyldes forbrenning av fossilt brennstoff og sementproduksjon (som heller ikke inneholder 14C). 

Ved hjelp av mange prøver, tatt på ulike steder til ulike tider, og en modell for hvordan gasser transporteres i atmosfæren, kunne forskerne skille menneskeskapt CO2 fra annen CO2 (nær overflaten) i atmosfæren. 

"Dette er en ny, uavhengig, og objektiv måte å estimere utslipp basert på hva vi faktisk finner i atmosfæren," sa hovedforfatteren av artikkelen, Sourish Basu, som jobbet for NOAA da studien ble gjort.

Koblingen mellom utslipp av fossil CO2 og 14C i atmosfæren har vært kjent lenge. Konstruksjonen av landsomfattende estimater av utslippene basert på 14C-målinger krevde utvikling av presise målemetoder og et omfattende rammeverk skapt, hovedsaklig, av John Miller hos NOAA og Scott Lehman ved University of Colorado.  

Lehman sa: "Karbon-14 lar oss trekke til side sløret ved å isolere CO2 fra fossilt brennstoff. Det lar oss muligheten til å spore kildene på bakken. Vi kan legge dem sammen og sammenligne med andre estimater over tid eller på ulike skalaer."

Hvordan man skulle få nøyaktige beregninger av utslippene av karbondioksid fra fossilt brennstoff har vært en utfordring for forskerne i flere år. I dag brukes to metoder, "nedenfra og opp" og "ovenfra og ned", som begge har sine styrker og svakheter.

"Nedenfra og opp"-estimater, som for eksempel EPA Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks bruker, gjøres ved å telle CO2 utslipp fra forskjellige prosesser og brennstofftyper og så skalere opp basert på tall for tidligere forbruk av fossilt brennstoff. Dette er den mest nøyaktige av de to metodene, men nøyaktigheten avhenger av i hvilken grad man klarer å spore alle de prosessene som gir utslipp og hvor intense de er til enhver tid, noe som er svært vanskelig. Metoden har derfor usikkerhet som ikke kan kvantifiseres.  

"Ovenfra og ned"-estimater er basert på målte endringer i konsentrasjonen av gass i atmosfæren sammen med vindmønstre som kobler kilder på bakken til målestedene. Denne metoden er begrenset av hvor tett man man gjøre målinger av atmosfæren og hvor godt vi kjenner hvordan lufta i atmosfæren sirkulerer, men gjør implisitt rede for alle utslipp. 

Forskerne har laget årlige og månedlige "Ovenfra og ned"-estimater for utslippene i USA i 2010, det første året med nok målinger til å kunne gi robuste resultater. Som et av flere kontroller, sammenlignet de med tallene ed "ovenfra og ned"-estimatene i det amerikanske EPA's (Environmental Protection Agency) rapport om utslipp i 2010. Forskernes estimater var 5% høyere enn estimatene fra EPA.

Estimatene fra forskerne er også signifikant høyere enn estimatene andre har laget og som brukes i global og regional forskning på CO2-utslipp. Estimatene stemte med nye tall utarbeidet av forskere ved Northern Arizona University (et produkt kalt Vulcan).

Siden dette var de første estimatene laget med den nye metoden, advarer forskerne mot at de kan inneholde feil. Nå utarbeider de estimater for de påfølgende årene for å se om de har systematiske avvik og om de er robuste over tid.

En av fordelene med metoden, sier forskerne, er at med alle målestasjonene på plass er det mulig å beregne utslipp fra forskjellige regioner, informasjon som utfyller myndighetenes data. California og noen stater på østkysten har vedtatt egne utslippsmål. og muligheten til å beregne utslippene for disse separat ville hjelpe dem med å evaluere tiltakene sine.

"En uavhengig verifisering av årlige og regionale estimater og trend analyse som går over år vil gi økt tillit til nøyaktigheten i utslippsrapporteringen," sier John Miller ved NOAA.  

Kilde:

Sci Tech Daily, Earth News, Breakthrough Using Carbon-14 to Estimate National Emissions of Carbon Dioxide From Fossil Fuels, 6. juni 2020, https://scitechdaily.com/breakthrough-using-carbon-14-to-estimate-national-emissions-of-carbon-dioxide-from-fossil-fuels/

Søkeord: Klimagassutslipp, menneskeskapt forurensning, fossilt brennstoff, sementproduksjon, karbon-14, utslippsberegning, klimaendring