Динамика выбросов парниковых газов в странах мира

ПРИ РОДОПОЛЬЗОВАН И Е

ДИНАМИКА ВЫБРОСОВ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ В СТРАНАХ МИРА

А.И. Курбатова1, А.М. Тарко2

'Экологический факультет Российский университет дружбы народов Подольское шоссе, 8/5, Москва, Россия, 113093

ВЦ РАН им. А.А. Дородницина ул. Вавилова, 40, Москва, Россия, 119333

В статье исследованы темпы роста парниковых газов Киотского протокола за последние десятилетия, рассмотрена динамика мировых энергетических параметров, определен вклад разных стран в общую эмиссию парниковых газов.

Ключевые слова: парниковые газы, Киотский протокол, диоксид углерода, темпы роста.

Изменения в климатической системе Земли, обусловленные ростом атмосферной концентрации основных парниковых газов (ПГ) антропогенного происхождения — диоксида углерода (СО2), метана (СН4), закиси азота (N20), а также некоторых галоидзамещенных углеводородов стали угрожать стабильному существованию биосферы. Нами проведен анализ динамики выбросов парниковых газов на примере газов, принятых к контролю в Киотском протоколе, таких как СО2, СН4, N20, SF6, HFC (ГФУ, частично фторированные углеводороды), PFC (ПФУ, полностью фторированные углеводороды). Исследованы темпы роста выбросов данных газов за последние десятилетия.

Рассмотрим график темпов роста индустриальных выбросов СО2 в атмосферу (рис. 1, 2) в 1970—2010 гг. [4]. Расчет квадратичной регрессии («полиномиальная кривая») показывает, что с 1970 по 1991 г. скорость роста выбросов СО2 в целом уменьшалась со значения 4,2 до 1,32%. Затем рост СО2 стал ускоряться, и в 2009 г. темп роста выбросов составил 3,9%.

Полученный результат показывает, что принятие главами государств в 1992 г. Рамочной конвенции о стабилизации климата в Рио-де-Жанейро носило превентивный характер, поскольку в период 1988—1994 гг. темп роста индустриальных выбросов диоксида углерода достигал минимальных значений (1,3—1,5% в год). Решение о принятии Рамочной конвенции о стабилизации климата базировалось на утвержденном в Декларации фундаментальном принципе предосторожности.

Выбросы С02, ГтС/год -х - Процентный рост, % в год -Полиномиальный (Процентный рост, %

Рис. 1. Величины глобальных индустриальных выбросов СО2, темпы их роста и квадратичная линия темпов роста в 1970—2009 гг. Приведено соответствующее уравнение регрессии

Проценты в год

у = 0,0068х - 0,2936х + 4,4907

-Т спО1'^

Mt-......................*...................Ч^члу

Ччггг I (0(m0|N

C\|0)(N(r> I lOOCDfj,

т— спсо,  2

И-1-1-1-1-1-1-1-1-1-г

1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-г

ОT-og 0Г>тГ mtOh- COO От- (N(О тГЮЮГ-- 00 OOT-CSI (ОтГЮ ЧЭГ-- COO) От-N ООтГ ЮЮГ-- COО h - Г- - Г- - f^- h - Г- - Г- - Г- - r~-r~- CO CO СП' CO CO CO CD CO CD CO i?) en ijl 01 «Л on CF> «J) СГ> 01 о о о о о о о о о о

о оо оо ооо оо оо о о оось о о оо оо о о о о о ^"^^g^g^g c^c^c^c^c^cgcN

Рис. 2. Темпы роста глобальных индустриальных выбросов СО2 в атмосферу на основе уравнения квадратичной регрессии. Стрелка указывает минимальное значение в 1991 г. [4]

Рассмотрим динамику выбросов парниковых газов в мире (суммарные значения по всем странам) за последние десятилетия (рис. 3).

Отношение величины выброса к значению в 1990 г.

о -I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2000 200» 2010

Рис. 3. Рост выбросов ПГ в мире (суммарные значения) 1990—2010 гг. [4]

Исследование динамики выбросов ПГ позволило установить, что для всех парниковых газов, кроме перфторированных углеводородов, для которых наблюдается уменьшение значений выбросов в 2010 г. по сравнению с 1990 г. в 1,6 раз, имеет место восходящий тренд. Экономический рост в последние десятилетия (рис. 4) привел к увеличению эмиссии парниковых газов, так, выбросы ГФУ (см. рис. 3) в 2010 г. выросли в 10,2 раза по сравнению с 1990 г., выбросы диоксида углерода — в 1,92 раза, выбросы гексафторида серы — в 1,45 раза; для метана увеличение выбросов наблюдается в 1,17 раз, закиси азота — в 1,07 раз. Таким образом, относительный вклад частично фторированных углеводородов в изменение климата может значительно увеличиться в ближайшее десятилетие, учитывая, что ГФУ обладают высоким потенциалом глобального потепления (12 000).

SO ООО 70 ООО 60 ООО 50 ООО 40 ООО 30 ООО 20 ООО 10 ООО

&7 4ее ♦ Мэксмм/м

• MtlHHt-VM -ж-Макс /Мин -

272 ..........

.в 1 —

243 ж-ж--** 221

эоо 250 200 150

Я

:::

8

Рис. 4. Ход ВВП на душу населения стран мира за последнее десятилетие:

представлены линия максимальных значений (максимум берется для каждого года по всем странам) (левая ось), линия минимальных значений (минимум берется для каждого года по всем странам) (правая ось) и линия их отношений [4]

В исследовании установлено, что за период 2005—2010 гг. темпы роста выбросов замедлились по сравнению с периодом 2000—2005 гг. (для ГФУ — в 1,8 раз, для SF6 — в 2,7 раз, для N2O — в 40 раз, для СН4 — в 1,6 раз, для СО2 — в 1,48 раз). Выявленное изменение темпов роста за последние 10 лет может свидетельствовать об изменениях в мировой экономике (повышение доли неэнергоемких отраслей, смещение процесса развития в сторону создания большей добавленной стоимости на основе экономических знаний и роста человеческого капитала в развитых странах), увеличении загрузки имеющихся мощностей, модернизации производства, а также увеличении доли альтернативных источников энергии. Так, в 2008 г. годовой потенциал потребления энергии из возобновляемых источников составил: солнечной энергии — 1 575 ЭДж (438 000 ТВтч), энергии ветра — 640 ЭДж (178 000 ТВтч), геотермальной энергии — 5 000 ЭДж (1 390 000 ТВтч), биомассы — 276 ЭДж (77 000 ТВтч), гидроэнергии — 50 ЭДж (14 000 ТВтч) и энергии океана — 1 ЭДж (280 ТВтч) [3]. Следует отметить, что выполнение многими государствами условий Киотского протокола также вносит вклад в замедление темпов роста эмиссий ПГ. Однако из рис. 3 ясно, что, несмотря на замедление темпов роста выбросов ПГ за период 2005—2010 гг., наблюдается восходящий тренд их эмиссий в последние десятилетия, что связано с ростом потребления энергоресурсов. По данным МЭА (2012 г.) [3], потребление угля, составившее половину производства энергии предыдущего десятилетия, растет быстрее всех возобновляемых источников энергии [5], что также вносит свой вклад в увеличение эмиссий ПГ. Рассмотрим динамику мировых энергетических параметров (относительно 2000 г.). Из графика (рис. 5) видно, что между эмиссией СО2 и количеством потребляемой энергии существует тесная корреляционная связь (Я = 0,96). Сокращение энергопотребления в 2009 г. стало результатом двух противоположных тенденций: значительного роста потребления энергии в нескольких развивающихся странах, в частности в Азии (+4%), и падения потребления в странах ОЭСР на 4,7% в 2009 г. до уровня 2000 г.

-Н-Интенсивность выбросов€02, Гг С'.год

-- Производство энергии, тыс, г

нефтяного эквивалента —Потребление энергии, тыс. тонн нефтяного эквивалента_

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2000 2007 2008 2006 2010 2011

1,1

1,3

1,2

Рис. 5. Динамика мировых энергетических параметров (относительно 2000 г.) [1]

Среди парниковых газов именно углекислый газ и метан активно принимают участие в природных биохимических процессах. Диоксид углерода присутствует в атмосфере в малом количестве — 762 • 109 т С. и является важнейшим фактором, определяющим современную динамику климата и изменений, происходящих в биосфере. Метан — второй по значимости для климата углеродосодержащий парниковый газ, он относится к малым газовым составляющим атмосферы. Его концентрация в атмосфере в 2007 г. составляла около 1800 млрд-1 [2]. По типам источников СН4 гораздо более сложно распределен, чем СО2, где подавляющую часть дает сжигание ископаемого топлива. Парниковый эффект метана в 20 раз выше парникового эффекта диоксида углерода, глобальная эмиссия метана в атмосферу равно 535 млн т СН4/год, из которых 375 млн т СН4/год имеют антропогенное происхождение [2]. Эмиссия закиси азота тесно связана с сельскохозяйственным использованием земель, сжиганием биомассы и многочисленными индустриальными процессами. Глобальная эмиссия К20 оценивается величиной 14 • 106 т К/год, антропогенный вклад составляет 50%. Воспользовавшись данными Всемирного банка [1], построим эмпирические функции распределения (полигон частот) выбросов закиси азота на душу населения в 1990, 2000, 2010 гг. (рис. 6). Моды распределения выбросов К20 за период 1990—2010 гг. смещается в сторону более высоких значений (от 25 тыс. т СО2 экв. до 72 тыс. т С02 экв.).

0,9 О^ 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 О

О 50000 100000 150000 200000 250000 ЗООООО 350000 400000 450000 Nilrous oxide emissions (thousand metric tons of C02 equivalent

Рис. 6. Полигон частот выбросов закиси азота в мире за 1990, 2000, 2010 гг. [1]

Для понимания вклада каждого региона мира в общую эмиссию ПГ рассмотрим распределение стран по величинам эмиссии ПГ за 2010 г. (табл. 1). Лидирует по выбросам диоксида углерода, метана, закиси азота и гексафторида серы Китай, на втором месте находится США и Индия, на третьем — Россия и Индия. Россия занимает первое место в рейтинге по величине выбросов перфторированных углеводородов, США — по величине выбросов ГФУ и суммы ГФУ, ПФУ и SF6. Сильнейший рост выбросов ПГ наблюдается в Китае, США, России, Индии, Бразилии, ЮАР, Индонезии. Именно данные страны определяют динамику глобальных выбросов ПГ (табл.).

Таблица

Распределение стран по эмиссиям парниковых газов (в порядке убывания) в 2010 г.

Распределение мест стран по парниковым газам

СО2 СО2 Метан Метан Закись азота Закись азота SF6 SF6 PFC PFC HFC HFC Other Other

1 Китай 1 Китай 1 Китай 1 Китай 1 Россия 1 США 1 США

2 США 2 Индия 2 США 2 США 2 Китай 2 Китай 2 Китай

3 Индия 3 Россия 3 Индия 3 Россия 3 Япония 3 Япония 3 Япония

4 Россия 4 США 4 Бразилия 4 Корея peсп. 4 США 4 Россия 4 Россия

5 Япония 5 Бразилия 5 Индонезия 5 Индия 5 Бразилия 5 Канада 5 Канада

6 Германия 6 Индонезия 6 Судан 6 Германия 6 Канада 6 Германия 6 Германия

7 Иран 7 Пакистан 7 Конго Респ. 7 Канада 7 Египет 7 Франция 7 Индия

8 Корея, респ. 8 Австралия 8 Россия 8 Япония 8 Корея peOT. 8 Италия 8 Франция

9 Канада 9 Мексика 9 Аргентина 9 Иран 9 Индия 9 Индия 9 Италия

10 Вели-кобр. 10 Иран 10 Австралия 10 Сауд Аравия 10 Испания 10 Вели-кобр. 10 Великобр.

11 Сауд Аравия 11 Вьетнам 11 Мексика 11 Турция 11 Норвегия 11 Испания 11 Испания

12 ЮАР 12 Канада 12 Германия 12 ЮАР 12 Германия 12 Мексика 12 Корея респ.

13 Мексика 13 Таиланд 13 Эфиопия 13 Бразилия 13 Сингапур 13 Австралия 13 Бразилия

14 Индонезия 14 Бангладеш 14 Франция 14 Египет 14 Австралия 14 Сербия 14 Австралия

15 Бразилия 15 Судан 15 Нигерия 15 Франция 15 Турция 15 Турция 15 Мексика

В ближайшие годы мировые выбросы парниковых газов будут расти прежде всего в Китае, Индии и других крупнейших развивающихся странах. Сейчас на первое место по загрязнениям выходят страны с развивающимися рынками роста со средним доходом. При этом в странах с высоким доходом в период 2000— 2012 гг. [4] выбросы большей частью уменьшаются, а в странах со средним доходом в основном наблюдается увеличение темпов роста эмиссий парниковых газов.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Курбатова А.И., Тарко А.М. Анализ стран, сильнейших загрязнителей мира // Проблемы региональной экологии // Камертон. — 2013. — № 2. — С. 66—69.

[2] Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф. Моделирование глобального круговорота углерода, ФИЗМАТЛИТ, 2006.

[3] IEA World Energy Outlook. 2012 Executive Summary.

[4] WorldDevelopmentIndicators. WorldBank, 2012, http://databank.worldbank.org/ddp/home.do., 2012.

[5] Johansson T.B., McCormick K., Neij L., Turkenburg W. (2004). The Potentials of Renewable Energy: Thematic Background Paper. Thematic Paper prepared for the International Conference on Renewable Energies, Bonn. Retrieved 6 July 2008, from http://www.iiiee.lu.se/ C1256B88002B16EB/$webAll/02DAE4E6199783A9C1256E29004E1250?OpenDocument

LITERATURA

[1] Kurbatova A.I., Tarko A.M. Analiz stran, sil'nejshih zagrjaznitelej mira // Problemy regional'noj jekologii // Kamerton. — 2013. — № 2. — S. 66—69.

[2] Kondrat'ev K.Ja., Krapivin V.F. Modelirovanie global'nogo krugovorota ugleroda, FIZMATLIT, 2006.

[3] IEA World Energy Outlook. 2012 Executive Summary.

[4] World Development Indicators. World Bank, 2012, http://databank.worldbank.org/ddp/home.do., 2012.

[5] Johansson T.B., McCormick K., Neij L., Turkenburg W. (2004). The Potentials of Renewable Energy: Thematic Background Paper. Thematic Paper prepared for the International Conference on Renewable Energies, Bonn. Retrieved 6 July 2008, from http://www.iiiee.lu.se/ C1256B88002B16EB/$webAll/02DAE4E6199783A9C1256E29004E1250?0penDocument

DYNAMICS OF GREENHOUSE GASSES' EMISSIONS IN THE COUNTRIES OF THE WORLD

A.I. Kurbatova1, A.M. Tatko2

Ecological Department Peoples' Friendship University of Russia

Podolskoe shosse, 8/5, Moscow, Russia, 113093

2Computing Center. A.A. Dorodnitsyn Academy of Sciences Vavilova str., 40, Moscow, Russia, 119333

In article are researched growth rates of greenhouse gases of the Kyoto Protocol for the last decades, dynamics of world power parameters, is defined the contribution of the different countries to the general emission of greenhouse gases.

Key words: greenhouse gases, Kyoto Protocol, carbon dioxide, growth rates growth rates.