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科学家对大气甲烷快速增长发出警告

巴西潘塔纳尔湿地等热带湿地,是甲烷排放的主要来源。图片来源:Carl De Souza/AFP

甲烷是一种温室气体,其排放量至少是二氧化碳的28倍。据《自然》报道,今年1月,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)发布的数据显示,去年大气甲烷浓度超过了1900ppb(十亿分之一),几乎是工业化前水平的3倍。

甲烷排放量的增长曾在世纪之交时放缓,但在2007年前后又开始提速。许多研究人员担心,全球变暖正在形成一种反馈机制,导致更多甲烷释放到大气中,使控制全球气温上升变得更加困难。

十多年来,研究人员试图通过部署航天器、卫星测量、模型分析等,了解甲烷排放增长背后的驱动因素。他们发现可能的解释包括石油和天然气开采扩张、垃圾填埋场相关排放增加、畜群增加,以及湿地微生物活动增加等。

鉴定甲烷来源的一个线索是甲烷分子的同位素特征。甲烷分子中的大部分碳是碳―12,但其中有时也含有较重的同位素――碳―13。例如,微生物在消耗湿地泥浆或牛内脏中的碳后产生的甲烷,比由地球内部热量和压力产生的(化石燃料开采过程中释放的)甲烷所含的碳―13要少。

科学家试图通过将上述发现应用于大气观测以了解激增甲烷的来源。

通过研究几十年或几百年前被困在冰芯和积雪中的甲烷,以及大气中的气体,科学家已经证明,在工业革命开始后的两个世纪里,含有碳―13的甲烷比例增加。但自2007年甲烷水平再次快速上升以来,含碳―13的甲烷比例却开始下降。一些研究人员认为,这表明,过去15年间增长的甲烷可能主要来源于微生物活动,而非化石燃料开采。

“这是一个有力的信号,表明人类活动本身并不是造成甲烷增加的原因。”NOAA博尔德全球监测实验室大气科学家Xin Lan说。

Lan团队利用大气中的碳―13数据估算得出,自2007年以来,微生物造成的甲烷排放量增长了约85%,剩余的增长量则来源于化石燃料开采。

下一步,也是最具挑战性的一步将是确定来自不同系统,如自然湿地或人类饲养的牲畜和垃圾填埋场的微生物的相对贡献,这或许有助于确定全球变暖本身是否为导致甲烷增加的原因,比如热带湿地甲烷排放增多等。

为了回答上述问题,Lan及其团队正在通过大气模型追踪甲烷来源。但无论结果如何,Lan等人对甲烷同位素趋势的最新分析发现,2007至2016年,牲畜、农业废物、垃圾填埋场和化石燃料开采等人为来源甲烷的排放量,约占甲烷总排放量的62%。因此,减少甲烷排放势在必行。这一结果也凸显了去年《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会做出的减少甲烷排放承诺的重要性。

来源:中国科学报