科学家揭开北极湿地甲烷排放量激增之谜

科学家揭开北极湿地甲烷排放量激增之谜 畜牧业和化石燃料生产每年向大气中排放数吨甲烷，其作用已被充分研究。尽管不确定性更大，但量化自然湿地的排放量对于预测气候变化非常重要。科学家们预计，湿地甲烷排放量正在上升，因为北方地区和北极地区生态系统的气温正在以大约全球平均气温四倍的速度上升，但是很难说上升了多少，因为在这些广阔且经常被水淹没的环境中监测排放量一直非常困难直到现在。伯克利实验室研究科学家、资深作者朱清（音译）与伯克利实验室博士后研究员袁坤晓佳（音译）解释说："北方和北极环境富含碳，容易受到气候变暖的影响。本周发表在《自然-气候变化》上的一篇论文介绍了他们的研究方法。""气温升高会增加微生物活动和植被生长，"朱清说，"这与甲烷等气体的排放有关。通过了解甲烷的自然来源是如何变化的，我们可以更准确地监测温室气体，让科学家们了解当前和未来的气候变化状况。通过更准确地了解湿地在全球气候系统中发挥的作用，以及湿地甲烷排放量的增加方式和速度，这项研究可以提供一个科学基线，帮助理解和应对气候变化。"高纬度湿地：量化甲烷排放量及其变化情况尽管甲烷在大气中停留的时间远远少于二氧化碳（10 年对 300 年），但甲烷的分子结构使其使大气变暖的能力是二氧化碳的 30 倍。气温升高不仅会增强饱和土壤中甲烷释放微生物的活动，而且还会增加水渍土壤的面积，因为冰冻的土壤会解冻，更多的降水会以雨水而不是雪水的形式降下，这些微生物会在水渍土壤中茁壮成长。这就是为什么科学家们预计这些高纬度地区的甲烷排放量会增加，以及为什么迫切需要更准确地量化甲烷。出版物中的地图，显示了北极和北方地区湿地甲烷热点的具体位置和面积。资料来源：伯克利实验室测量温室气体释放的最常见方法是在一个室内的固定位置捕捉土壤中释放的气体，让它们在一定时间内积累。另一种方法是更自主的数米高的涡度协方差塔，它可以在生态系统的大片区域内通常是在湿地等难以到达的地方持续测量土壤、植物和大气之间的温室气体交换。伯克利实验室的研究团队结合使用这两种方法获得的数据，分析了北极-北方地区各湿地超过 307 年的甲烷排放数据，从而更好地了解了影响数百英亩土地和数分钟至数十年内甲烷排放的各种因素。研究小组发现，从 2002 年到 2021 年，这些地区的湿地平均每年释放 20 太克（teragrams）甲烷，相当于约 55 座帝国大厦的重量。他们还发现，自 2002 年以来，排放量增加了约 9%。此外，研究人员还考虑了北极和北方地区的两个"热点"地区，与周围环境相比，这两个地区的单位面积甲烷排放量要高得多。他们发现，大约一半的年均排放量来自这些热点地区，这有助于为缓解工作和未来的测量提供信息并确定目标。影响湿地排放的环境因素研究人员还调查了甲烷排放量增加的环境因素，发现有两个主要驱动因素：温度和植物生产力。气温升高会增加微生物的活动；当气温升高时无论是由于气候变化造成的平均气温升高，还是由于气候变异造成的某些特定年份的气温升高，都会在这一过程中释放出更多的甲烷。研究小组发现，温度是控制北极-北方生态系统湿地排放及其变化的主要因素。这可能会导致气候反馈，即微生物活动增加所产生的甲烷排放会提高大气温度，从而导致更多的甲烷排放，如此循环。植物生产力越高，土壤中的碳含量就越高，从而促进甲烷微生物的繁殖。研究人员发现，当植物的生产力更高、更活跃，释放出有助于微生物生长的基质时，湿地的甲烷排放量就会增加。研究小组还发现，湿地甲烷排放量最高的 2016 年也是高纬度地区自 1950 年以来最温暖的一年。由于甲烷在大气中的停留时间很短，因此可以相对较快地减少和清除，"朱解释说。"通过更准确地了解湿地在全球气候系统中发挥的作用，以及湿地甲烷排放量的增加方式和速度，这项研究可以提供一个科学基线，帮助理解和应对气候变化。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

2019年美国的甲烷排放量激增 高于环保局的估计值

2019年美国的甲烷排放量激增 高于环保局的估计值 甲烷是一种强效温室气体，其排放量可能比以前想象的要高，尤其是垃圾填埋场的甲烷排放量。甲烷是一种比二氧化碳更强的温室气体，是导致全球变暖的主要因素。一项利用卫星数据和大气模型进行的新研究显示，2019 年美国的甲烷排放量高于环保局的估计值，尤其是来自石油和天然气作业以及垃圾填埋场的甲烷排放量。这些发现强调了改进甲烷监测和报告的必要性，以便更有针对性地开展减排工作。甲烷是一种气候"超级污染物"，每吨甲烷造成的变暖效应是二氧化碳的 30 倍。目前，在所有温室气体中，甲烷造成的全球变暖约占三分之一。由于甲烷的强大威力，美国签署了《全球甲烷承诺书》，旨在到 2030 年将全球甲烷集体排放量从 2020 年的水平减少 30%。减少排放的第一步是了解有多少甲烷被释放到大气中。在一项新的卫星分析中，科学家们计算出 2019 年美国毗连地区的甲烷排放量高于之前的估计。美国环境保护局 (EPA) 通过盘点已知的排放源，如垃圾填埋场、畜牧业、石油和天然气设施，来评估人为甲烷排放。然后向《联合国气候变化框架公约》报告这些排放量。卫星观测和大气模型提供了一种方法，可以确定哪些地方的排放量可能过高或过低。一个国际科学家团队将前兆哨兵-5 号卫星上的对流层监测仪器（TROPOMI）的观测数据与 GEOS-Chem 大气传输模型相结合，生成了 2019 年美国甲烷排放总量的高分辨率地图。领导这项研究的美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）博士后研究员汉娜-内瑟（Hannah Nesser）说："通过这种方法，我们可以追溯到从大气层到地面源头的排放路径。"页面顶部的地图显示了卫星估算的 2019 年人为甲烷排放量。科学团队将该地图与美国环保局同年的温室气体清单进行了比较。他们发现，卫星得出的 2019 年甲烷排放量似乎比 EPA 的估计值高出 13%（在 EPA +/-14% 的不确定性范围内，但处于高端）。卫星衍生地图中最浅色的黄色表示排放总量达到或超过每平方公里 50 公吨的地方。(最高值达到每平方公里 384 公吨）。美国最大的两个甲烷排放源石油和天然气作业以及畜牧业生产的卫星和模型估算值分别比 EPA 的估算值高 12% 和 11%。煤炭开采产生的甲烷排放量比美国环保局的清单低 28%。作为第三大排放源，垃圾填埋场的甲烷排放量估计比 EPA 的清单高出 50%。高排放的垃圾填埋场必须每年通过温室气体报告计划报告其排放量。一些垃圾填埋场根据垃圾存储量和其他垃圾填埋场特定信息估算其排放量，而其他垃圾填埋场则根据其捕获的甲烷量和运营信息推断其排放量。不过，有些排放源，如垃圾填埋场的运营或建设变化，并没有计算在内。利用机载观测加强甲烷监测科学团队对全美 70 个高排放垃圾填埋场的子集进行了放大研究，发现排放量的中位数比这些设施向环保局报告的排放量高出 77%。在这 70 个垃圾填埋场中，有 38 个进行了气体回收，其平均排放量比报告的排放量高出 200%。上图显示了这 70 个垃圾填埋场向 EPA 报告的排放量与 2019 年卫星甲烷排放量之间的差异。科学小组将其结果与飞机观测结果进行了对比。机载观测有助于完善卫星对温室气体的估算，尤其是当垃圾填埋场靠近其他甲烷来源（如湿地或油气作业）时。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的研究科学家本-保尔特（Ben Poulter）说，这项分析表明，某些来源的甲烷排放量比以前想象的要大。但他指出，遥感技术现在提供了更多的监测资源，可以支持通过各种管理措施来减少这些排放。将基于卫星的详细估计值与美国环保局的州级清单进行比较后，研究小组发现，2019 年甲烷产量最高的 10 个州的排放量平均高出 27%。这 10 个州占美国人为甲烷排放量的 55%。作为美国温室气体中心的一部分，环保局、美国国家航空航天局（NASA）、国家海洋和大气管理局（NOAA）和美国国家标准技术研究院（NIST）正在合作，为环保局的网格甲烷清单系统提供定期更新。他们还在开发美国自然甲烷排放和吸收汇的网格时间序列，并利用新的观测数据跟踪大规模甲烷排放事件。Michala Garrison 利用Nesser 等人（2024 年）提供的数据拍摄的 NASA 地球观测站图像。这项研究得到了美国宇航局碳监测系统（CMS）的部分支持。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

美国研究员正培植能抗旱的蕃茄

美国研究员正培植能抗旱的蕃茄 #两岸国际 极端天气近年频频出现，影响农作物种植。其中美国加州因为干旱等原因，蕃茄产量持续下降，连带影响蕃茄酱等加工产品，研究人员正培植用较少水就能生长的新品种蕃茄。 (12/4/13:26)

中国官方发布甲烷减排计划

中国官方发布甲烷减排计划 在中美气候变化会谈落幕当天，中国官方发布甲烷减排计划，提出将提高监测、报告和数据透明度，但并未包含减少排放的具体目标。 中国生态环境部星期二（11月7日）在官网发布《甲烷排放控制行动方案》，承诺到2025年，污染治理与甲烷排放协同控制能力明显提升。 方案还提到，“十四五”期间，甲烷排放控制政策、技术和标准体系逐步建立，甲烷排放统计核算、监测监管等基础能力有效提升，甲烷资源化利用和排放控制工作取得积极进展。 但路透社和彭博社报道均指出，中国官方公布的方案没有提出甲烷减排的具体目标。 路透社报道引述分析人士称，中国在联合国气候变化框架公约缔约方大会第二十六次缔约方大会（COP26）上承诺与美国合作测量和减少甲烷排放后，该计划等待了两年，但最终的发布的方案仍有很多问题没有得到解决。 路孚特首席碳分析师秦炎说：“计划中提到的目标过于模糊，主要是描述性文字，没有具体的甲烷减排目标。” 亚洲协会政策研究所中国气候中心即将上任主任李硕对彭博社说，在中美举行气候变化会谈之际，中国决定公布该计划是“一种善意姿态”。 他还说，“现在判断这是否意味着美国和中国之间会产生进一步的气候成果还为时过早”，但如果没有它，肯定不会有进一步的协议。 中国气候变化事务特使解振华本月4日至7日与美国总统气候问题特使克里在美国加利福尼亚州进行会谈。 中国的甲烷排放量占全球的14%以上，是世界最大的甲烷排放国。 2023年11月8日 10:44 AM

研究发现受感染的微生物会携带产生甲烷的新基因

研究发现受感染的微生物会携带产生甲烷的新基因 研究发现，微生物一旦受到感染，就会携带产生甲烷的新基因。最近的一项研究揭示，感染微生物的病毒在甲烷（一种强效温室气体）的环境循环中发挥着关键作用，从而加剧了气候变化。通过分析从各种湖泊到牛胃内部等15种不同栖息地采集的近1000组元基因组DNA数据，研究人员发现，微生物病毒携带有控制甲烷过程的特殊遗传元素，即辅助代谢基因（AMGs）。根据生物栖息地的不同，这些基因的数量也会不同，这表明病毒对环境的潜在影响也因其栖息地而异。这项研究的第一作者、俄亥俄州立大学伯德极地与气候研究中心副研究员钟志平说，这一发现为更好地理解甲烷如何在不同生态系统中相互作用和移动提供了重要依据。"了解微生物如何推动甲烷过程非常重要，"钟说，他也是一名微生物学家，研究微生物如何在不同环境中进化。"微生物对甲烷代谢过程的贡献已经研究了几十年，但对病毒领域的研究在很大程度上仍然不足，我们希望了解更多"。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。病毒在温室气体排放中的作用病毒帮助促进了地球上所有的生态、生物地球化学和进化过程，但科学家们直到最近才开始探索它们与气候变化的关系。例如，甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体排放源，但主要是由被称为古细菌的单细胞生物产生的。这项研究的共同作者、俄亥俄州立大学微生物组科学中心微生物学教授马修-沙利文（Matthew Sullivan）说："病毒是地球上最丰富的生物实体。在这里，我们在一长串病毒编码的代谢基因中增加了甲烷循环基因，从而扩大了我们对其影响的了解。我们的团队试图回答病毒在感染过程中实际操纵了多少'微生物代谢'"。尽管微生物在加速大气变暖方面发挥的重要作用现已得到广泛认可，但人们对感染这些微生物的病毒所编码的甲烷代谢相关基因如何影响它们的甲烷产生却知之甚少，钟南山说。为了解开这个谜团，钟志平和他的同事们花了近十年的时间从独特的微生物库中收集和分析微生物和病毒 DNA 样本。研究小组选择的最重要的研究地点之一是克罗地亚自然保护区内的弗拉纳湖。在富含甲烷的湖泊沉积物中，研究人员发现了大量影响甲烷产生和氧化的微生物基因。此外，他们还发现了多种病毒群落，并发现了 13 种有助于调节宿主新陈代谢的 AMG。尽管如此，没有任何证据表明这些病毒本身直接编码甲烷代谢基因，这表明病毒对甲烷循环的潜在影响因其栖息地而异，钟说。牲畜和环境影响总之，研究显示，甲烷代谢AMG更有可能在宿主相关环境（如牛胃内部）中发现，而在环境栖息地（如湖泊沉积物）中发现的这些基因则较少。由于奶牛和其他牲畜也造成了全球约 40% 的甲烷排放，他们的研究表明，病毒、生物和整个环境之间的复杂关系可能比科学家们曾经想象的更加错综复杂。钟说："这些发现表明，病毒对全球的影响被低估了，值得引起更多关注。"虽然目前还不清楚人类活动是否影响了这些病毒的进化，但研究小组希望从这项工作中获得的新见解能让人们进一步认识到传染源对地球上所有生命的影响力。尽管如此，要继续深入了解这些病毒的内在机制，还需要进一步的实验来进一步了解它们对地球甲烷循环的贡献，钟南山说，尤其是当科学家们在研究如何减少微生物驱动的甲烷排放时。他说："这项工作是掌握气候变化的病毒影响的第一步。我们还有很多东西要学。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

Google加入从太空绘制全球甲烷排放图的任务

Google加入从太空绘制全球甲烷排放图的任务 与此同时，Google正在利用人工智能绘制石油和天然气基础设施地图，以创建全球污染源地图。"基础设施瞬息万变，像这样的地图需要不断更新。但我们的地图和地理组织在这方面积累了大量的专业知识，"Google副总裁兼地理可持续发展团队总经理雅伊尔-马奎尔（Yael Maguire）在一次新闻电话会议上说。"我们认为，这些信息对能源公司、研究人员和公共部门预测和减少甲烷排放非常有价值。虽然许多政府和企业应对气候变化的承诺都集中在化石燃料燃烧产生的二氧化碳上，但迄今为止，全球变暖的原因中约有30%是甲烷造成的。甲烷是所谓天然气的主要成分，在从油井到管道再到燃气用具的供应链中经常发生泄漏。垃圾填埋场和牲畜也是甲烷污染的主要来源。在甲烷进入大气层后的头 20 年里，其加热地球的能力是二氧化碳的 80 倍。幸运的是，甲烷的寿命比二氧化碳短得多，后者可以在大气中滞留数百年之久。由于甲烷是一种强力但寿命很短的气候污染物，防止甲烷污染可以对气候变化产生巨大而直接的影响。EDF 首席科学家史蒂文-汉堡（Steven Hamburg）在Google的新闻电话会议上说："甲烷在近期内将占据温室气体中的主导地位。时机真的很重要。因为如果我们尽快行动起来，大幅减少甲烷排放，就能在未来几十年内显著降低变暖速度。"EDF 和其他团体的研究表明，包括美国在内的许多国家都可能大大低估了石油和天然气基础设施泄漏的甲烷量。作为一种解决方案，EDF 开始研究甲烷卫星（MethaneSAT）。它与新西兰航天局合作，使甲烷卫星成为该国首个由政府资助的太空任务。2020 年，贝索斯地球基金向 EDF 提供了 1 亿美元，用于支持 MethaneSAT。这颗卫星预计将于下个月搭乘 SpaceX 猎鹰 9 号火箭发射升空。MethaneSAT 每天绕地球飞行 15 次，将勘测全球顶级石油和天然气产区的甲烷含量。由Google云提供支持的算法将使 EDF 能够跟踪甲烷在一段时间内的排放量。EDF 还与哈佛大学和史密森尼博物院及其联合天体物理中心的科学家合作开展这项计划。EDF 过去也曾与Google合作；2013 年，Google让 EDF 在其街景汽车上安装传感器，以绘制甲烷泄漏地图。Google利用人工智能检测卫星图像中的石油和天然气基础设施。现在，Google正介入其中，绘制迄今为止最详细的甲烷污染和油气基础设施地图。Google基本上使用了与卫星图像中发现人行道和路标相同的方法，以保持Google地图的更新。它只是训练人工智能来发现井台、泵升降机、储油罐和其他化石燃料基础设施。它可以与 MethaneSAT 的排放数据相结合，描绘出所有这些污染的来源，并有可能防止其中的一部分。美国是世界上最大的天然气生产国，每年仅泄漏的甲烷就占其天然气年产量的 1%650 万公吨。不过，要实现全球气候目标，堵住这些漏洞仍然远远不够。只有向清洁能源过渡，才能从根本上阻止气候变化。Google承诺在 2020 年停止开发帮助化石燃料公司开采更多石油和天然气的定制人工智能工具，但环保倡导者仍在继续推动该公司放弃与化石燃料公司的任何现有合同。甲烷卫星的具体发射细节尚未公布。法国电力公司（EDF）表示，今年晚些时候将能够开始共享卫星的部分数据，预计明年将能获得更全面的数据。汉堡说："到2025年底，我们应该能够非常清楚地了解全球所有主要油气盆地的情况。"这些数据将通过MethaneSAT 的网站和Google地球引擎（该公司的云地理空间数据平台）向研究人员和决策者公开发布。 ... PC版： 手机版：