本报讯(见习记者金梦婷)北京大学城市与环境学院教授彭书时团队、物理学院助理教授沈路路团队与国内外学者合作,首次阐明了甲烷平台期的维持机制。研究发现,这并非人类排放减少,而是大气自身的“自净能力”被大幅激发。相关成果近日发表于《自然》。
1999年至2006年,全球经济与能源消费快速扩张,人为甲烷排放显著上升。然而,全球监测网络却发现,大气甲烷浓度几乎停止增长,维持了长达8年的平稳。这一甲烷平台期成为气候变化领域悬而未决的谜团。
想要研究甲烷是如何被清除的,氮氧化物成为关键。它是大气光化学反应生成氢氧自由基(OH)的催化剂。OH也被称作大气“天然清洁剂”,是甲烷的主要氧化剂。OH越多,甲烷清除得越快,“化学汇”越强。
以往研究多假定甲烷的大气化学汇稳定,把平台期归因于自然湿地排放骤降或化石源排放停滞。而研究团队给出了新的解释:大气化学汇是动态的,特别是在平台期间呈现快速上升的趋势。
研究发现,1999年至2006年,不仅全球甲烷人为排放量在增加,氮氧化物人为排放增速也在增加,且增速是20世纪90年代的5.8倍。与此同时,排放重心从北半球中高纬向低纬热带和海洋大幅度转移。
两股力量的协同大幅度增加了大气的自净能力。首先,氮氧化物排放总量增加,为大气注入生成OH的“原料”。其次,氮氧化物排放更多向赤道和海洋区域转移,这些地区紫外辐射强、水汽充沛、背景污染低,氮氧化物生成OH的效率远高于高纬度陆地。
大气化学模拟显示,2000年至2006年,全球对流层OH浓度平均上升1.4±0.4%。全球甲烷化学汇平均增强2.2±0.7%,其中76%的增量发生在热带。研究还发现,这一过程完全可以抵消同期人为甲烷排放的增量。这正是人为排放氮氧化物“排放总量激增”与“更多排放转移到赤道和海洋地区”协同的结果。
研究揭示了一条重要规律,即常规污染物可以通过大气光化学过程显著影响甲烷温室气体的大气寿命。氮氧化物排放总量与空间分布能够调控大气自净能力,进而改变甲烷的清除效率。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1038/s41586-026-10983-w
《中国科学报》 (2026-09-07 第1版 要闻)