本文简要介绍在科学文献预印本平台arXiv (https://arxiv.org)最新发布的论文《新冠疫情导致全球碳排放创纪录下降》（COVID-19 causes record decline in global CO2 emissions）的主要内容。该论文由清华大学地球系统科学系、清华大学环境学院、中国科学院大气物理研究所、北京理工大学、南京信息工程大学、昆明理工大学、美国航空航天局喷气推进实验室、美国加利福尼亚理工学院、美国宾夕法尼亚州立大学、美国加利福尼亚大学欧文分校、美国加利福尼亚大学伯克利分校、法国环境与气候科学实验室、法国巴黎索邦大学、德国波茨坦气候影响研究所、日本名古屋大学的三十四位作者共同完成，清华大学刘竹研究员为论文的第一和通讯作者。
COVID-19大流行期间人类活动大规模减少，一些国家为了保护公众健康而实行了封锁政策，工业生产和能源消费在短短几周内下降了30%，影响了全球能源使用和二氧化碳排放。根据本研究所构建的近实时的碳排放数据表明，人类正在经历有记录以来全球最大的碳排放量下降，其下降幅度超过第二次世界大战及2008年金融危机时期。
该研究系统性的构建了基于活动数据的近实时全球碳排放清单，包括基于小时发电量（29个国家）和月度工业产品产量（73个国家）的实际排放数据，基于每日道路运输（132个国家）、航空和航运的近实时活动数据，以及商业和居民部门（206个国家）排放的采暖度日数，对涵盖了化石燃料燃烧和水泥生产造成的所有人为二氧化碳排放进行了动态估算。
在全球范围内，该研究发现，与2019年同期（黑色虚线曲线）相比，2020年第一季度全球二氧化碳排放量减少了5.8%，截至5月1日全球二氧化碳排放减少了8.5%。最显著的下降发生在中国，第一季度的排放量下降了10.3%，欧洲（包含欧盟27国和英国，图1显示了5个国家）下降了4.3%、日本下降了4.3%、美国下降了4.2%、巴西下降了4.1%、俄罗斯下降了3.0%和印度下降了1.6%。如图1所示。
图1. 世界、美国、意大利、中国、巴西、西班牙、印度、英国、德国、日本、俄罗斯和法国2019年（虚线）和2020年（实线）第一季度每日二氧化碳排放量
从不同行业2020年与2019年全球化石燃料和水泥二氧化碳排放量（7天平均值）差异来看，对全球碳排放下降贡献最大的是工业（157.9 Mt CO2，占第一季度减排总量的29%）和道路运输（135.7 Mt CO2，占总量的25%），而电力行业的减排量略少（131.6 Mt CO2，占总量的24%），居民消费排放量减少相对较小（47.8 Mt CO2，占总量的9%）。其余的减排来自航空、航运部门。如图2所示。
图2. 不同部门不同区域2020年相比2019年全球化石燃料和水泥二氧化碳排放量（7天平均值）的排放差异（运输部门的绿线用于地面（主要是道路）运输排放，淡蓝色线用于全球航空排放变化）
一、不同行业/区域的碳减排差异
1.电力生产方面
该研究分析了电力生产的近实时小时数据（中国和日本只有月度数据）和电力结构的碳含量。2020年第一季度，全球电力部门的二氧化碳排放量下降了3.8%（-131.6 Mt CO2），中国的下降幅度较大（-6.8%，-76.2 Mt CO2），美国的下降幅度较小（-4.9%，-21.7 Mt CO2），欧盟27国和英国的下降幅度较小（-3.0%，-8.5 Mt CO2）。
2.工业和水泥生产方面
该研究分析了钢铁、化工产品（基于8种化工产品）和26种其他工业产品的数据，中国水泥生产的数据，以及印度钢铁和水泥生产的数据。2020年第一季度，全球工业排放量下降了4.9%，其中包括中国（-10.1%，-81.7 Mt CO2）、美国（-2.7%，-4.9 Mt CO2）、欧盟27国和英国（-4.4%，-6.4 Mt CO2）和印度（-7.5%，-15.5 Mt CO2）。
3.地面交通方面
该研究分析了132个国家和416个城市的每日交通活动数据。2020年第一季度，地面交通排放量减少了8.3%（-135.7 Mt CO2）。其中，中国2月和3月排放量与2019年同期相比均骤降，分别下降75.1%和34.2%。其他国家的排放量在3月采取封锁措施后急剧下降，包括美国（-10.0%）、印度（-22.9%）、欧洲国家（-22.8%，其中意大利和西班牙分别下降了48.3%和37.6%）。如图3所示。
图3 交通部门的日碳排放变化
4.航空和航运方面
2020年第一季度，全球航空排放量减少了8%（-33.4 Mt CO2），其中国际航空排放量减少了19.8 Mt CO2。航班总数和全球航空排放量连续出现两次下降，第一次为1月底前，主要发生在亚洲国家；第二次为3月15日至3月30日期间世界其他地区的下降。截至3月底，与2019年同期相比，全球航班减少了85%。第一季度全球渔业和国际航运的排放量减少了13.3%（-35.4 Mt CO2），包括集装箱船（-15%）和散货船（-25.8%），而油轮的排放量则增加了2.2%。
5.商业和住宅楼方面
该研究分析了206个国家的地面温度数据，利用人口加权采暖度日数估算了商业和住宅建筑中燃料使用排放量。2020年第一季度，商业和住宅的排放量下降了3.6%。
二、卫星及地面观测
日本GOSAT温室气体观测卫星、Aura地球观测系统卫星以及1700个地面检测站点检测到全球大气污染物特别是中国地区大气污染物的下降，与二氧化碳排放的下降一致。卫星观测数据表明中国第一季度相比于去年NO2水平下降了23.67%，与地面观测站点观测到23%的下降一致，另外地面观测站点还观测到PM2.5在同期下降了15.4%，大气污染物的降幅也是有观测记录以来的最大降幅。如图4所示。
图4 卫星观测显示的二氧化氮的浓度变化
三、结论
根据近实时的活动和排放数据，该研究估计2020年第一季度全球二氧化碳排放量减少了5.8%（-542 Mt CO2），这是创纪录的最大全球季度排放量减少，超过2009年经济危机期间。这反映了流行病对全球经济前所未有的影响。该文展示的近实时监测排放趋势的能力，将为科研人员和政策制定者提供宝贵信息。期待该文的研究成果能为全球科研工作者提供借鉴和参考。
