甲烷泄漏多少会抵消天然气的气候效益？
从煤炭转向天然气的气候效益，关键取决于开采、运输和使用过程中甲烷泄漏的程度。一项针对德国电力行业的研究发现，若甲烷泄漏率低于天然气总产量的4.9%（基于20年全球变暖潜能值计算），那么从煤炭转向天然气仍能减少整体温室气体排放[4]。就德国实际使用的天然气组合而言，泄漏率远低于该阈值（不足1%），这意味着完全从煤炭转向天然气可减排30%至55%[4]。但在其他地区，泄漏率要高得多：美国天然气生产阶段的甲烷逸散量占开采量的0.9%至3.6%，这导致（以100年计）其造成的增温效应比单纯燃烧天然气产生的二氧化碳高出16%至65%[3]。因此答案因地而异：在天然气泄漏率低的地区，转型有助于减排；而在泄漏率高的地区，减排效益会缩减甚至消失。
时间跨度也很重要。甲烷是一种寿命短但温室效应极强的气体，因此其在20年内的升温影响远大于100年。若以20年为衡量标准，美国生产阶段排放所导致的额外升温可达燃烧二氧化碳的38%至157%[3]。这意味着，即便改用天然气能减少长期升温，但如果泄漏率较高，反而可能在短期内加剧升温——这对实现《巴黎协定》等近期气候目标而言至关重要。
甲烷泄漏最严重的地方在哪里，这对气候意味着什么？
甲烷泄漏情况因地区和供应链环节的不同而差异显著。在美国，亚利桑那州、堪萨斯州和新墨西哥州消费的天然气在生产阶段的甲烷排放强度最高，这主要是因为这些州依赖来自泄漏率较高盆地的天然气[3]。在中国，天然气使用量的激增与甲烷排放上升密切相关：卫星数据显示，2010年至2018年间，中国东北地区的甲烷排放量每年增加0.77太克（Tg），主要原因是天然气使用量增加[7]。甚至在中国安装燃气表的过程中也会释放大量甲烷——据估计，2007年至2021年间累计排放总量达380万公吨，年均排放量为25万公吨[8]。这些“表后”泄漏往往被忽视，但其规模不容小觑。
全球情况类似。一项关于欧洲能源路径的研究发现，若不加强甲烷减排，甲烷泄漏带来的额外升温效应相当于当前天然气使用直接二氧化碳排放量的约35%[5]。而采用最佳可行技术后，这一比例可降至仅8%[5]。因此，问题是可以解决的——但前提是必须主动管理泄漏。
像生物甲烷或氢气这样的替代品能避免泄漏问题吗？
由有机废弃物生产的生物甲烷，可抵消全球约29%的天然气使用量，并减少11%的排放（每年11亿吨二氧化碳当量），即便已计入其自身供应链中的甲烷泄漏[6]。但这并非万能之策：生物甲烷生产过程中，因粪肥运输和沼渣施用，可能加剧水体富营养化和酸化问题[2]。若增加碳捕集环节，与天然气相比，其全球变暖潜能值可降低43%至73%，但毒性影响会随之上升[2]。
氢气常被宣传为一种清洁替代能源，但它同样存在泄漏问题。氢分子体积小，极易泄漏，且会作为一种间接温室气体发挥作用。在最坏情况下，氢泄漏率可能导致替代化石燃料后的前五年内辐射强迫效应近乎翻倍，不过从百年尺度看，它能使辐射强迫降低80%[9]。对于“蓝氢”（通过碳捕集技术从天然气中制取），若考虑甲烷和氢气的最高泄漏率，其短期增温效应甚至比直接燃烧天然气还要高出50%[1]。因此，无论是生物甲烷还是氢气，都无法自动解决泄漏问题——两者都需要通过严格的泄漏管理才能实现气候效益。
本文引用的文献
氢气和甲烷排放的气候影响可能会显著削弱关键氢能应用场景及不同时间尺度下的气候效益。
考虑高端的氢气和甲烷排放，蓝氢在短期内造成的升温可能增加高达50%；而低端排放则可使升温幅度至少降低70%。
从废弃物到车轮：基于粪便的生物甲烷在阿根廷当前与未来情景下实现交通脱碳的生命周期评估
与天然气相比，利用粪便生产生物甲烷并结合碳捕集技术，可将全球变暖潜能降低43%至73%，但会加剧富营养化、酸化和毒性问题。
将生产阶段的甲烷排放归因于评估美国天然气消费气候强度的空间变异性
美国天然气在生产阶段的甲烷排放强度为0.9%至3.6%，相当于在燃烧产生的二氧化碳排放基础上增加16%至65%（基于100年全球变暖潜能值）或38%至157%（基于20年全球变暖潜能值）。
关于德国电力部门从煤炭转向天然气的气候效益
就德国的天然气结构而言，甲烷泄漏率低于1%，因此完全从煤炭转向天然气可减少30%至55%的排放量（基于GWP-20和GWP-100标准）。
甲烷泄漏对天然气在欧洲能源转型中作用的影响
现有最佳甲烷减排技术可将泄漏量减少80%，使欧洲地区因甲烷产生的额外增温负担从直接二氧化碳排放量的35%降至8%。
生物甲烷在抵消天然气使用中的作用
生物甲烷可抵消全球29%的天然气使用量，并在考虑甲烷泄漏的情况下，仍能减少11%的排放量（每年11亿吨二氧化碳当量）。
大气观测表明，中国东北地区的甲烷排放量正随着天然气使用量的增加而上升。
卫星数据显示，2010年至2018年间，中国东北地区的甲烷排放量以每年0.77太克（Tg）的速度增长，主要原因是天然气使用量的增加。
测量中国住宅和商业天然气表安装过程中的甲烷排放量
2007年至2021年，中国因安装天然气计量表产生的甲烷排放总量达380万公吨，年均排放量为25万公吨。
氢气泄漏的气候影响
在最坏情况下，氢气泄漏可能在替代化石燃料后的头五年内使辐射强迫几乎翻倍，但在一百年内可将辐射强迫降低80%。