作者:李木子 来源:中国科学报 发布时间:2022/7/17 16:15:39
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科学家探索全球甲烷排放激增之谜

       如果将二氧化碳看作持续烘烤地球的烤箱,那么甲烷就是从烤箱中爆发出的气浪—— 一种更强但很快消失的温室气体。自2006年以来,大气中甲烷含量上升近7%。过去两年,尽管新冠疫情减缓了石油和天然气的生产,进而减缓了甲烷泄漏,但大气中的甲烷含量仍然出现了迄今为止的最大涨幅。现在,研究人员正在寻找这次神秘激增的源头。两项新研究追踪了热带湿地微生物后发现,气候变暖可能会增加该地区的降雨量,从而加剧大气甲烷含量上升。

尽管这种全球变暖反馈回路的规模尚不确定,但如果真是这样,湿地排放可能最终会成为一个人类无法控制的因素。其中一项研究的合作者、英国爱丁堡大学大气化学家Paul Palmer说,“我们应该把对地球气候的控制权更多交给微生物。”相关研究近日发表于《大气化学与物理》。

大多数气候科学家认为,2006年后大气甲烷的激增,很大程度上并非来自化石燃料。美国国家海洋和大气管理局地球系统研究实验室(ESRL)碳循环科学家兰馨(音)说,这是因为大气甲烷中的C12(碳的较轻同位素)的含量越来越高,扭转了1个多世纪以来的趋势。

“这是一个非常重要的信号。”她说,这表明微生物是源头,因为它们喜欢利用轻碳的反应,使其产生的甲烷具有独特的“光特征”。

然而,同位素信号无法区分沼泽、垃圾填埋场或牛肠道中的微生物。伦敦大学皇家霍洛威学院的大气化学家Euan Nisbet说,“牛是一块行走的湿地。”

大多数研究人员认为,2006年之后,热带地区牧场和垃圾填埋场的混用是导致甲烷增加的主要原因,它们随着该地区的人口急剧增长。

但过去几年甲烷的快速增长似乎还有其他原因。南苏丹的苏德沼泽是非洲大陆最大的沼泽,Palmer和同事利用日本的温室气体观测卫星(该卫星测量甲烷在红外波段吸收的光量)研究发现,自2019年以来,苏德沼泽已经成为一个甲烷热点,每年向大气中排放约1300万吨甲烷,占全球年排放量的2%以上。而美国哈佛大学研究人员在6月底发布并提交给《环境研究快报》的另一项研究也发现了几乎相同的情况。

气候变化可能决定了甲烷排放的速度。在今年早些时候发表于《自然—通讯》的研究中,Palmer和同事展示了2010年至2019年,通过卫星测量的东非甲烷排放量如何与印度洋的温度模式同步——后者周期性地使非洲之角附近的水域变暖,导致陆地降雨量增加。气候预测显示,随着全球持续变暖,印度洋偶极子的强度和持续时间都会增加。如果真是这样,气候变暖将导致苏德沼泽排放更多的甲烷,这反过来又可能加剧气候变暖和降雨,从而形成一个正反馈循环。

ESRL的大气化学家Ed Dlugokencky也认为,东非湿地可能在过去两年的甲烷排放中扮演了重要角色。“但这是否为气候反馈的问题还很难回答。”这是因为记录有限且每年的降雨和湿地排放变化很大。Nisbet指出,尽管如此,同样的情况可能也在其他热带湿地上演。

2021年,100多个国家签署了《全球甲烷承诺》,将在2020年的基础上减排30%的甲烷,主要是通过封堵石油和天然气基础设施的泄漏。一些科学家甚至讨论过如何从空气中去除甲烷。但美国宇航局戈达德太空飞行中心的生物地球化学模型师Benjamin Poulter说,这些努力可能无法抵消湿地甲烷排放的增加。

英国慈善机构冲突与环境观察站的研究员Eoghan Darbyshire说,一些人可能会以甲烷排放作为开发湿地的理由,而湿地已经在全球范围内受到威胁。去年,Palmer首次强调苏德沼泽是甲烷来源之后,南苏丹就提议通过完成20世纪80年代废弃的琼莱运河建设实现其气候目标,该运河将把苏德沼泽的水引到埃及。但Darbyshire说,抽干苏德沼泽可能只会用二氧化碳(由新暴露的泥炭分解产生)取代甲烷排放,同时对其生态系统也将造成不可估量的破坏。

 
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