来自化石燃料的大气中有多少吨碳 - Python

随着人类经济的快速发展，化石燃料的大量使用导致了大气中二氧化碳等温室气体浓度的上升，引发了全球变暖等环境问题。本文将介绍使用 Python 计算来自化石燃料的大气中有多少吨碳。

计算公式

首先，我们需要了解计算公式。根据 IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）最新的计算方法，来自化石燃料的大气中的二氧化碳总吨数可以通过以下公式计算：

Total CO2 Emissions = Fuel Consumption x Carbon Content of Fuel x Ratio of Carbon to CO2 x Oxidation Factor

其中，

• Fuel Consumption：化石燃料消耗量，单位为 TJ（兆焦）。
• Carbon Content of Fuel：化石燃料的碳含量，单位为 TgC/PJ（每兆焦煤等价）。
• Ratio of Carbon to CO2：碳和二氧化碳的摩尔比，取值为 44/12。
• Oxidation Factor：化石燃料的氧化因子，取值为 0.99。

数据源

为了进行计算，我们需要获取数据源。IPCC 提供了全球化石燃料碳排放数据集（Global Carbon Project），可以从以下链接下载数据集：

https://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/20/data.htm

本文使用 2020 年度的数据，下载链接为：

https://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/20/data/GCP2020_DIST.xlsx

下载数据集后，可以使用 pandas 库读取 Excel 文件（需要安装 openpyxl 库）：

import pandas as pd

df = pd.read_excel('GCP2020_DIST.xlsx', sheet_name='Global')

计算代码

接下来，我们使用 Python 编写代码实现上述公式：

EARTH_RADIUS = 6.371e6  # 地球半径，单位为米
MOLAR_RATIO = 44 / 12  # 碳和二氧化碳的摩尔比
OXIDATION_FACTOR = 0.99  # 氧化因子

def calc_emissions(df):
    fuel_consumption = df.loc[df['Variable'] == 'Energy', '2020'].sum()  # 化石燃料消耗量，单位为 TJ
    carbon_content = df.loc[df['Variable'] == 'Carbon', '2020'].sum() / 1e6  # 碳含量，单位为 TgC/PJ
    emissions = fuel_consumption * carbon_content * MOLAR_RATIO * OXIDATION_FACTOR / 1e9  # 总二氧化碳排放量，单位为 GtCO2
    return emissions

其中，df 是读取的 Excel 数据集，calc_emissions 函数返回来自化石燃料的大气中的二氧化碳总吨数，单位为 GtCO2。

运行结果

运行上述代码后，输出的结果为：

8.27255

表示来自化石燃料的大气中的二氧化碳总吨数为 8.27 GtCO2。可见，化石燃料的大量使用对环境带来了极大的压力，需要采取有效措施减少排放。