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美国碳源汇特征及变化趋势

1、美国碳排放

       如图4-13所示,2010—2017年,美国CO2排放量总体呈下降趋势。在2010年和2014年达到峰值,分别为1.50和1.46 Pg C;2012年达到谷值,为1.41 Pg C;2017年的CO2排放量最低,为1.39 Pg C。

图4-13 2010—2017年美国CO2排放量

2、能源结构调整对碳减排的贡献

       2010—2017年,美国火力发电量最高,呈缓慢下降趋势;其次为核力发电量,2010—2017年总体变化不大;风力发电量呈上升趋势;水力发电量在2011年达到峰值,2011—2015年间逐渐下降,2015年后呈上升趋势;太阳能发电量最低(图4-14)。2010—2017年期间,火力发电量比重下降了7.36%,水电、风电、太阳能发电和核力发电量的比重上升了7.10%(图4-15)。水电、风电、太阳能发电、核电和火电的碳排放系数分别为28.3、8.3、29.0、11.0、250.7 g C/kW· h(见附录C表c-1)。在发电量都为上网电量的情况下,根据附录C(4)的计算方法,2010—2017年,与火电相比,水电、风电、太阳能发电和核电相应减少的碳排放量逐年增加;2017年,水电、风电、太阳能发电和核电的碳减排总量为348.57 Tg C(图4-16)。

图4-14 2010—2017年美国发电量

图4-15 2010年和2017年美国各类发电量所占比重

图4-16 2010—2017年与火电相比,美国水电、风电、太阳能和核电碳减排量

3、美国陆地生态系统碳汇

        基于生态系统模型的研究表明,2000—2009年北美碳汇量约为0.3~0.9 Pg C/yr,多年均值约为0.5 Pg C/yr。在过去的30年(1980—2010年),美国陆地生态系统表现为碳汇,并以0.09 Pg C/十年的速率增加,约能抵消北美化石燃料排放量的30%。

       基于遥感监测的美国NDVI数据集分析结果表明,2010—2017年间美国NDVI年平均值呈现显著增加的变化趋势,NDVI变化线性回归斜率为0.0038/yr(图4-17)。在空间分布上,NDVI年平均值显著增加区域占15.6%,主要分布在东北部、中西部等地区;NDVI年平均值显著减小区域占1.0%,主要分布在西部沿海岸等局部地区(图4-18)。这一变化也表明了,美国近年来陆地生态系统碳汇呈现增加的趋势。

图4-17 美国2010—2017年NDVI年平均值年际变化特征

图4-18 美国2010—2017年NDVI年平均值变化趋势及显著性检验空间特征