使温室气体核算可靠——建立可互操作的系统

今年3月，联合国迈出了第一步，要求投资者、企业、城市和地区对减少温室气体排放负责，当时联合国秘书长António古特雷斯要求一个专家小组为这些团体的“净零”承诺制定标准。现在的一个挑战是如何一致地计算排放量。

国家、公司和科学家各自使用不同的、互不相干的方法来计算温室气体排放。这些数字不容易比较或合并。现有的温室气体清单还远远不够。从政府到企业，关于这些排放的信息是不一致的、不完整的和不可靠的。

为了设计有效的碳税、边境关税和其他零碳政策或投资，从产品供应链一直到全球范围，各个层面的数字都需要协调一致。国家排放量的总和应该与大气中二氧化碳的增长和碳汇的估计相一致。

我们是来自学术界、工业界和非营利组织的研究人员和从业者，我们已经制定了一个全球温室气体“账本”综合系统的愿景，可以平衡全球的排放和清除账本。该系统必须使用从金融部门改编的可互操作的会计方法，建立国家和公司温室气体排放清单，对全球供应链中的排放进行分类，并跟踪这些气体在生态系统内外的通量。遥感和数字技术的最新进展使这一愿景触手可及。在这里，我们概述了这样做的路线图。

全球拼凑

温室气体核算是对二氧化碳等气体的排放和清除数据进行测量、分析和报告₂以及引起气候变化的甲烷。大气中温室气体的浓度是底线。它要求人类对如何使用剩余的“碳预算”——二氧化碳的总量负责₂这可以在一段时间内排放，同时避免全球气温上升到某个阈值以上的危险情况。

气候模拟:认识“热模式”问题

科学家监测全球碳源和碳汇。例如，全球碳项目测量、分析和报告二氧化碳的流动₂从人类活动(如运输、工业和土地使用)和自然环境(如森林、土壤和海洋)进出大气层的甲烷和一氧化二氮。¹．

在国家层面，各国政府遵循联合国的指导方针，自行报告其领土内人类活动的排放量。这些计算大多依赖于“排放因子”表格。这些因素给出了各种活动的典型温室气体排放率，例如使用不同的能源或生产特定的农作物。

企业、城市和其他非国家行为体遵循根据联合国准则改编的其他标准(例如ghgprotocol.org)．这些方法还依赖排放因素来计算供应链和产品使用的直接和间接排放。例如，当一家公司生产一条牛仔裤时，它必须说明自己在缝制和将裤子运送到商店的过程中产生的排放。它还应该计算种植棉花和将其转化为织物的排放，以及消费者洗涤和最终处理衣物的排放。通常，一家公司80%以上的排放都是间接的。

企业和政府之间不一致和不完整的分类账妨碍了对脱碳政策和投资的准确评估。例如，当精确计算土地使用变化和其他生产活动产生的排放时，将玉米乙醇添加到汽油中可能不会产生任何碳效益²．

可靠性约束

CO的排放量₂从化石燃料和工业可以计算相对较高的信心。但是很难可靠地解释非co₂以及整个土地部门和供应链的排放和碳补偿(见“碳核算:五个解决方案”)。库存中充斥着计量错误、分类不一致和问责制方面的漏洞。

糟糕的数据可能导致不准确的排放因子，例如在很短的时间间隔内仅在几个地点测量排放。例如，今年2月的一项分析利用最新的卫星数据显示，能源行业的甲烷排放量比国民经济核算报告的排放量高出70%。国民经济核算使用的排放因素是基于理想化条件的，不包括化石燃料业务的泄漏^3.．

数据缺口和会计标准应用不一致导致排放量普遍少计。例如，只有三分之一的供应商向客户提供其间接排放信息⁴这导致企业在类似活动中报告了不同的排放水平。在技术部门，适当地包括来自购买商品和产品使用的间接排放，可以使排放估计数翻一番⁴．

不一致的分类使得比较排放量变得困难。例如，根据联合国的指导方针，许多国家的清单将保护区归类为受管理的土地。在那里吸收的碳被认为是人为的清除，可以用来抵消化石燃料的排放。相比之下，科学家将保护区的排放和清除归类为自然现象⁵．

微软的百万吨二氧化碳减排采购——净零的教训

一些排放的人类来源与自然来源的不明确导致了问责制方面的差距。例如，野火排放通常被归类为自然排放，因此不计入国家、省或公司的账本，尽管它们可能很重要⁶．根据加州空气资源委员会的数据，2020年该州野火的排放量超过了电力产生的排放量。在加拿大，2018年不列颠哥伦比亚省的野火排放量是该省所有其他排放量总和的三倍(见go.nature.com/3zewvna)．

基于自然的碳去除对大气的影响很难量化。例如，对增加森林覆盖的步骤的评估必须考虑到这些变化无论如何都可能发生的可能性，它们可能被火灾逆转，或者它们可能导致其他地方更多的森林砍伐。这些风险在当前的会计实践中没有得到一致的体现⁷．

由于透明度不足，很难利用科学观察来核实企业报告的排放量，从而为虚假陈述创造了机会。例如，在2021年，代表全球约30%石油和天然气生产商的石油和天然气气候倡议组织报告称，其成员的甲烷排放量占天然气产量的0.2%⁸．在没有披露基础数据的情况下，这一低值很难与科学评估相一致，科学评估的范围从3.7%不等⁹到9.4%¹⁰不同地区的天然气产量。

科学的不确定性限制了如何将观测结果用于验证。例如，森林和土壤吸收的碳量可能每年都在以难以预测的方式变化，其差异可能超过人为排放的年增幅¹¹．

监管也很少。根据巴黎气候协议，各国自行报告的排放量会受到审查，但很少会得到独立核实。对于公司来说，几乎所有的温室气体排放报告都是自愿的，不需要外部审查。

一些进展

情况正在好转。在2021年11月举行的联合国COP26气候会议上，制定了防止国际碳抵消市场重复计算的新规则。成立了国际可持续发展标准委员会(ISSB)，以支持金融业始终如一地报告可持续发展指标。2023年，《温室气体议定书》将发布土地使用和碳去除的企业会计指导。

检测网络的巨大缺口困扰着排放监测

一些政府正在介入。今年3月，美国证券交易委员会(sec)提出了一项规定，要求企业披露其排放信息;英国和欧盟也在推进类似的规定。

科学上的不确定性正在缩小。卫星现在几乎可以实时测量大气中温室气体的浓度。随着全球覆盖范围的扩大，遥感和先进分析有助于更准确地跟踪陆地排放¹²．

自动计算温室气体的数字工具正在激增。SAP、Salesforce和微软(A.L.和L.J.在微软工作)等公司正在涌现平台，允许企业将其活动数据与政府、私人和非营利机构编制的排放因子结合起来。这些工具减少了此类会计所需的时间和专业知识。

但还有很多工作要做。即使有了改进的标准和强制性报告，许多公司和国家可能也没有足够的资源来遵守。如果基础数据不可靠，数字平台就有可能导致排放核算不准确。国家和企业会计系统往往使用过时的排放因素和数据。科学研究常常与国家和公司会计需求脱节。企业、国家和全球分类账的数据很难进行比较、合并和共享。

全球一体化

我们提出了一种更全面的方法，其中每个温室气体分类账——无论是公司、城市还是国家——都是一个相互关联的全球系统的一个节点。从选择低碳产品的消费者到实施贸易法规的国家，决策需要从多个分类账中提取信息，以可靠地评估对全球碳预算的影响。例如，要全面实施碳边界调整机制，就需要数千种产品和公司的排放数据。(该法案对进口产品征收碳关税，以保护国内企业免受气候政策较弱国家生产商的竞争。)

互操作性是关键。交换来自多个来源的数据和处理信息的能力对于综合排放核算至关重要，就像它是金融部门的基础一样¹²．全球大多数企业使用可扩展业务报告语言(XBRL)向监管机构和投资者进行数字财务报告。XBRL是免费的，由一个国际非营利组织管理，它为定义术语、在信息系统之间交换数据以及创建共享的、可搜索的数据存储库提供了一个开放标准。使用XBRL，财务信息可以快速准确地汇总、传输和分析。这便利了跨境交易，实现了点对点交易，并将金融系统的使用范围扩展到银行服务不足的社区。

一个类似的温室气体核算系统，将产品的排放数据保存在可互操作的存储库中，将使跟踪整个价值链的排放变得更容易。更快、更细化的报告将更有效地引导低碳创新的采购和投资。互操作性将使报告平台能够访问最新和最可靠的数据。监督和问责制将得到改善。提高透明度将建立公众信心。

科学家们将能够以更高的时间和空间分辨率获得更大、更兼容的数据集。例如，人工智能(AI)和机器学习可以用于更新和调整排放因子，以适应不断变化的条件和当地环境。因此，对政策影响和气候变化本身的预测将得到改善。

下一个步骤

这个系统的工作有四个基本组成部分。

数据。研究人员和从业人员需要评估在温室气体核算中提高数据和数据产品质量的机会和限制，特别是关于土地、非co的数据和数据产品₂气体、抵消和间接排放。从产品尺度到行星尺度，从事温室气体测量、核算和报告各方面工作的人应该首先确定哪些数据缺口最会破坏排放核算的可靠性。他们应该问:为了缩小差距，研发投资应该瞄准哪些领域?使用最新技术进行改进的最佳前景是什么?如何将新的数据流和知识最迅速地整合到排放核算基础设施中?顽固的糟糕数据又该如何解决呢?

互操作性。需要就实现温室气体核算数字基础设施互操作性的协议和原则达成一致。这应该在一个开放和包容的过程中进行，由一个独立的理事机构监督，例如与联合国合作的ISSB。

需要三套协议。首先，需要技术和语法规则来指定人类和机器如何读取信息。必须对数据进行格式化，以便在分类账、平台和数据库之间进行无缝交换。一个起点可以是可持续发展会计准则委员会提出的基于xbrl的企业可持续发展报告准则。

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其次，需要对所使用的无数指标和术语有更清晰的定义，以便系统可以明确地交换信息——即语义互操作性。例子包括如何量化不确定性，如何对补偿进行分类，以及如何在管理或非管理土地之间分析排放量。需要一个本体来对齐术语的含义。必须商定一套共同的指标，这将提供任何实体的温室气体记录。这将反映美国卫生部门对任何患者的通用临床数据集。

第三，需要机构互操作性的协议和原则。其中包括促进跨国界和跨公司数据交换的政策和法规。不同的框架需要协调。需要就如何管理系统内的人工智能和分布式数字账本(如区块链)做出决定。

信任。温室气体报告必须得到决策者、监管者和公众的信任。透明度是关键。各国和企业在实现其承诺方面的排放、清除和进展数据应以可互操作、机器可读的形式公开提供。这可以通过在一个全球登记处收集排放报告，或在国家登记处(通过《联合国气候变化框架公约》)和部门登记处(如联合国气候变化框架公约)的互操作网络中收集排放报告来实现披露系统CDP)．开放数据获取将实现独立核查，例如将报告的排放量与基于卫星的测量结果进行比较，就像核查项目在2018年至2022年期间为欧盟国家所做的那样https://verify.lsce.ipsl.fr)．

尽管企业有与商业运营相关的合理隐私担忧，但这些担忧可以通过保持机密性的排放审计标准来克服。审计必须不仅仅是确认遵循了正确的程序，而且应该包括对数据的质量和完整性的检查。需要透明度和独立核查，以确保排放数据以及用于核算的排放因子和其他数据产品的可信度。

融资。需要新的筹资模式来支持作为数字公共产品的排放数据和信息产品的生成。目前的模型有局限性。例如，私有卫星服务为了保护利润，会延迟公开版本的发布或降低分辨率。政府研究和慈善机构的种子资金既不充足，也不适合用于运行排放数据和会计服务。

公私伙伴关系可以提供一个解决方案。例如，美国国家气象局(US National Weather Service)使用应用程序编程接口向企业提供实时数据，这些企业将数据产品打包并向消费者推销。慈善家们资助学术、政府和行业合作伙伴之间的合作，如甲烷卫星、碳监测和碳绘图仪，以跟踪甲烷和CO₂排放。利用公共资金和贷款担保来降低风险和吸引资本投资可持续发展项目的混合融资模式可以适用于温室气体信息系统。需要克服的挑战包括知识产权和数据主权。

这些措施将使温室气体核算更加可靠。仅凭这一点并不能解决气候危机，但它对于实施能够解决气候危机的战略至关重要。