甲烷和二氧化碳,真的可以互換嗎?從 CO₂e 盤查走向以升溫峰值為核心的決策

【Digest 摘要】甲烷與二氧化碳可以透過全球暖化潛勢(GWP)換算成二氧化碳當量,但這不是自然界存在的固定「匯率」,而是依特定時間範圍與政策目的建立的比較方法。2026 年 9 月,ETH Zurich 團隊在《Communications Earth & Environment》發表研究,把 CO₂ 與甲烷的減排路徑拆開檢視。核心訊息可濃縮成一句話:甲烷減量不能取代 CO₂ 淨零,但若沒有大幅降低甲烷,即使 CO₂ 在本世紀中葉達到淨零,也未必足以把升溫控制在「遠低於 2°C」。

一、CO₂e 是比較工具,不是固定匯率

研究團隊用一個比喻說明這件事:問「一噸 CO₂ 等於多少甲烷」,難度就像問「多少義大利麵等於一隻雞」。你可以比熱量、比蛋白質、比價格,每一種比法都方便,但都只在那個特定比較下成立——沒有任何份量的義大利麵,真的等於一隻雞。

GWP 的作用,是比較某種溫室氣體在指定期間內造成的累積輻射強迫,相對於同樣質量 CO₂ 的影響。目前企業盤查與多數國家清冊主要採用 GWP100,也就是觀察排放後 100 年內的累積效應。依 IPCC AR6 數值:

氣體GWP100(AR6)
CO₂1
非化石來源甲烷27.0
化石來源甲烷29.8
氧化亞氮(N₂O)273

化石來源甲烷數值較高,是因為甲烷在大氣中氧化後形成的化石 CO₂,會繼續產生長期增溫效應。

但這些數值不是物理常數。若改用 20 年、100 年或 500 年的時間範圍,換算係數都不同。GWP100 回答的是「排放後 100 年內,這一噸氣體造成的累積輻射強迫相當於多少噸 CO₂」;它並不直接回答「這次排放會讓某個特定年份的全球溫度上升多少」。兩個問題看似接近,實際上並不相同。

二、CO₂ 與甲烷的增溫邏輯不同

CO₂ 是長壽命溫室氣體。它造成的升溫與歷史累積排放量大致成正比;只要全球仍有 CO₂ 淨排放,累積量就繼續增加,溫度也繼續上升。因此管理 CO₂ 的核心是控制累積排放、快速降低年度排放、最終達到全球淨零,並避免把暫時性減量當成永久解決方案。

甲烷則是短壽命但高強度的氣候污染物。研究採用的平均大氣壽命約為 9 年。雖然個別甲烷分子會逐漸被移除,但只要每年持續排放,就會不斷補充大氣中的濃度。人為甲烷目前對全球升溫的貢獻已超過 0.6°C。

因此甲烷造成的升溫更取決於近期排放速率:排放持續增加,升溫快速增加;大致持平,額外升溫趨於平緩;持續下降,則可減少近期升溫壓力,甚至帶來短期降溫效果。

這就是為什麼單一 GWP100 數字無法完整呈現兩種氣體不同的溫度反應。

三、GWP20、GWP100 與 GWP* 各自在回答什麼?

GWP20:凸顯近期危機

觀察排放後 20 年內的累積影響,因此給甲烷更高權重,適合評估近期升溫、氣候臨界點與短期公共健康風險。但它也可能過度弱化 20 年以後的長期影響,等於在指標設計中隱含給予未來氣候損害較低的權重。

GWP100:建立共同會計語言

使各國、企業與產品能以一致單位彙總多種溫室氣體。UNFCCC、GHG Protocol 以及多數企業盤查均以此為主要方法。優點是標準化、可比較、可查證;缺點是容易遮蔽短壽命與長壽命氣體之間完全不同的時間反應。

GWP*:更接近排放速率與溫度的關係

GWP* 並非只比較單一年度排放量,而是觀察甲烷排放速率的變化,能更好呈現「甲烷排放增加、持平或下降」對全球溫度的不同影響。

但它也具爭議,而爭議的核心在於門檻極低:在 GWP* 框架下,甲烷排放每年只要下降約 0.33%,就會被計為「不造成額外增溫」,剩餘的甲烷排放其 CO₂ 增溫當量等於零。這等於默認既有的歷史增溫水準持續下去。若一個歷史上長期大量排放甲烷的部門只做小幅減量便被描述為「沒有造成額外升溫」,就可能忽略它已經造成並仍在維持的歷史升溫。

因此 GWP* 適合作為補充性的溫度分析工具,但不宜直接取代所有排放責任與公平性判斷。研究也指出,若採用 GWP* 這個視角,2°C 的剩餘碳預算最佳估計只剩約 750 GtCO₂(5–95 百分位:290–1,230),而 1.7°C 的預算則近乎耗盡。

四、2026 年研究發現了什麼?

研究團隊沒有先決定甲烷與 CO₂ 的換算匯率,而是反過來問:如果要把全球升溫峰值控制在某個水準,在既定的 CO₂ 淨零年份下,甲烷至少需要降低多少?

方法上,研究使用經 IPCC AR6 校準的 FaIR 簡化氣候模型(v2.1.3,校準 v1.4.1),將 2024 年起的線性 CO₂ 減排路徑與不同幅度的甲烷變化交叉組合,再計算截至 2100 年的升溫峰值。以下為 50% 機率控制升溫的最低甲烷減量門檻(相對 2020 年):

升溫峰值CO₂ 淨零 2050CO₂ 淨零 2060CO₂ 淨零 2100全 GHG 淨零 2050全 GHG 淨零 2060全 GHG 淨零 2100
1.7°C−69%−63%
1.8°C−32%−56%−11%−47%
2.0°C+8%−8%−83%>+50%+33%−78%

表中「—」代表在該淨零年份下,沒有任何甲烷減量幅度能達成該升溫峰值。最後一列的正值不能被理解為「甲烷可以繼續增加」,它只代表在研究設定的線性路徑、其他氣體假設及 50% 機率條件下,剛好不超過 2°C 的模型邊界。若政策目標是「遠低於 2°C」、要提高成功機率,或要降低極端氣候風險,所需的甲烷減量就會明顯更嚴格。

其他關鍵發現:

  • 無論甲烷減量多嚴格,將升溫限制在 1.5°C 已不再可信
  • 在沒有甲烷減量的情況下,所有 CO₂ 淨零年份的升溫峰值都會超過 1.7°C;若 CO₂ 淨零落在 2040 年或更晚,峰值會超過 1.85°C。
  • 即使 CO₂ 在 2050 年達到淨零,若完全不減甲烷,升溫峰值仍會逼近 2°C。
  • 依現行政策,甲烷排放到 2050 年可能比 2020 年增加約 20%;沿這條路徑,即使 CO₂ 如期淨零,升溫峰值仍會超過 2°C。
  • 反過來說,慢速去碳仍有可能守住 2°C,但前提是搭配極強的甲烷減量:CO₂ 淨零延到 2100 年、同時甲烷線性減少 83%,升溫峰值可維持在 2°C。
  • 若充分運用 2030 年前現有措施可達成的減量潛力(約 32–34%),本世紀升溫峰值可少約 0.15°C;其中約 0.05°C 光靠零淨成本措施就能實現。

五、剩餘碳預算:甲烷如何改變分母

這是本研究對企業與政策最具操作意義的一段。

在 2°C(及一般高於 1.9°C)的情境下,剩餘碳預算與 2050 年的甲烷減量目標幾乎呈線性關係。研究量化出這個交換率:2050 年甲烷若未能比 2020 年減少 10 個百分點(約 35 MtCH₄/年),2°C 的剩餘碳預算就減少約 165 GtCO₂(5–95 百分位:128–225 GtCO₂),大約等於當前全球四年的 CO₂ 排放量。

研究同時指出,目前普遍引用的 2°C 剩餘碳預算(2025 年約 1,015–1,150 GtCO₂)之所以較高,是因為這些估計本身已隱含假設 IAM 模型所模擬的甲烷減量。若甲烷未如隱含假設下降,實際可用的預算會小得多:在完全沒有甲烷減量的情況下,2°C 的剩餘碳預算不到 600 GtCO₂——以當前排放速度計算,不到 15 年。

而在同樣的條件下,1.7°C 的剩餘碳預算在 2025 年前就已經耗盡。

這說明甲烷減量不只是調整盤查數字,而會直接改變全球剩餘碳預算與溫度峰值。研究也提醒:由於全球人為甲烷排放總量有限,靠甲烷減量能擴大碳預算的幅度在物理上有上限。

六、甲烷減量不能代替 CO₂ 淨零

這篇研究最容易被誤讀的地方,是把甲烷減量當成延後 CO₂ 減排的空間。

甲烷快速減量確實可以降低未來二、三十年的升溫速度,減少越過氣候臨界點的風險,降低臭氧污染及相關健康損害,並為能源系統與產業轉型爭取時間。但它無法消除歷史累積 CO₂、無法阻止 CO₂ 持續造成的長期升溫,也無法解決海洋酸化。

研究作者因此特別強調:只有在全球確實達到 CO₂ 淨零的前提下,甲烷減量對升溫峰值的效益才兌現得出來。CO₂ 淨零與甲烷減量不是二選一,而是兩項必須同步完成的任務。

七、對企業的意義:建立三本帳

這項研究並不表示企業應停止使用 CO₂e。現行 GHG Protocol 仍要求企業使用 IPCC 的 100 年 GWP 進行正式盤查,並揭露採用哪一版係數。企業真正需要的,是在合規盤查之外增加一層「溫控管理」。

第一本:合規帳

  • 依 GHG Protocol、ISO 14064 與相關揭露要求使用 GWP100。
  • 維持基準年與報告年度方法的一致性。
  • 揭露採用 AR4、AR5 或 AR6 係數。
  • 分辨化石來源與非化石來源甲烷。
  • Scope 1 至少應按氣體分開揭露實體排放量與 CO₂e。

第二本:減排帳

  • 將 CO₂ 與甲烷設定為兩條獨立減排路徑。
  • CO₂ 以累積排放及淨零年份為核心。
  • 甲烷以絕對排放量、排放速率及 2030/2050 減量幅度為核心。
  • 對甲烷重大的企業,可補充 GWP20 或 GWP* 情境分析。
  • 不允許以甲烷減量抵銷延後 CO₂ 淨零的責任。

第三本:移除帳

  • 移除量、方法、邊界與耐久性單獨揭露。
  • 明確對應其所處理的殘餘排放。
  • 移除不應混入減排數字中,把尚未完成的源頭減量稀釋掉。

對農業、畜牧、食品、油氣、煤礦、廢棄物、掩埋場及污水處理等甲烷密集產業而言,只公布一個總 CO₂e 數字,已不足以支持真正的氣候決策。

八、三種產業,三個行動入口

全球製造與供應鏈產業

產品碳足跡不能只停在最終總量。電力、材料、製程與物流形成的 CO₂,和污水、有機廢棄物、掩埋處理或農業來源原料可能涉及的甲烷,必須保留氣體與來源資訊。只有這樣,企業才能判斷應投資能源轉型、材料替代、製程效率,還是甲烷源頭控制,並把要求準確傳到 Tier 1、Tier 2 及更上游的供應商。

建設與營造產業

鋼筋、水泥、建材及施工能源造成的長期 CO₂,與燃氣系統、污水、有機廢棄物及最終處置可能涉及的甲烷,不應因為都能換算成 CO₂e 就被視為可以互相替代。低碳建材、電氣化、廢棄物分流及甲烷回收,各自解決不同問題,也需要不同的投資順序與時程。

環境數據與軟體服務業

下一代碳管理系統不能只輸出一個漂亮的 CO₂e 總數。資料模型應保留氣體種類、排放源、年份、化石或生物來源、採用的 GWP 版本,以及減排與移除的區別;儀表板則應同時呈現 CO₂ 的累積排放路徑、甲烷的排放速率,以及移除方案的品質與耐久性。

九、SSBTi 觀點:從一本總帳,走向兩條減排曲線

未來的氣候治理不應完全放棄 CO₂e,因為全球仍需要共同、可比較的盤查語言。但 CO₂e 應回到它最適合的位置:作為會計與資訊彙總工具,而不是被當成所有氣候問題的唯一答案。

更成熟的淨零架構,應同時回答四個問題:

  1. 排放的是哪一種溫室氣體?
  2. 它在大氣中停留多久?
  3. 排放量是增加、持平還是下降?
  4. 這條路徑會讓全球在何時、以多高溫度達到峰值?

因此,未來企業與國家的氣候目標,應逐步從單一的「總 CO₂e 減量率」,發展成至少兩條清楚的曲線:CO₂ 曲線持續下降並達到淨零;甲烷曲線近期快速、持續且大幅下降。

盤查是起點,不是終點。真正的問題不是「甲烷和 CO₂ 能不能換算」,而是:我們是否把一個為了方便比較而設計的換算工具,錯當成了氣候系統本身?

研究限制

這項研究分析的是全球情境,而非直接分配個別國家或企業的公平減量責任。其數值建立在幾項重要前提上:CO₂ 與甲烷採用線性減排路徑(IAM 模型通常產生非線性路徑);主要結果以 50% 機率控制升溫為基準,若要提高至 67% 機率,所需甲烷減量會明顯更嚴格;其他氣候污染物需透過填補模型推估;結果受氣候敏感度不確定性影響——研究指出升溫峰值的總不確定性主要來自氣候系統反應(約 0.5°C),情境不確定性僅約 0.1°C。

因此,69%、63% 或 32% 等數字,應被理解為特定全球情境下的模型結果,而不是可以直接套用到每一家企業的法定目標。但研究揭示的方向相當清楚:只設定 CO₂ 淨零年份,卻沒有獨立且嚴格的甲烷減量目標,不足以構成可信的全球溫控策略。

資料來源

本文為方法論解析,不構成對任何特定標準符合性的認定,也不取代 ISO 14064/14067 所要求的查證程序。


探索更多來自 The Real Footprint Digest 的內容

訂閱即可透過電子郵件收到最新文章。

資訊圖表對照 CO₂ 與甲烷的兩條氣候路徑:左側藍色曲線代表 CO₂ 的累積排放,影響延續數十年至百年以上;右側橘色波形代表甲烷的近期排放速率,脈衝後於十餘年內衰減。中央的 CO₂e 帳本將兩者合併為單一數字,下方三個圖示依序為合規盤查、減排管理與移除,並標示「盤查是起點,決策才是目的」。

發表留言