土卫六的甲烷之谜：揭开土星最大卫星大气层的秘密

土卫六的甲烷之谜：揭开土星最大卫星大气层的秘密在土卫六大气层的上层（这里用蓝光表示），甲烷分子被阳光分解，重新组合成乙烷和乙炔分子。再往下，橙色的迷雾完全掩盖了地表。资料来源：NASA/JPL/空间科学研究所由里斯本大学（CiênciasULisboa）天体物理学和空间科学研究所的拉斐尔-席尔瓦（RafaelSilva）和科学学院的硕士领导的一个国际研究小组分析了土卫六大气层反射的太阳光，首次确定了甲烷分子（CH4）在电磁波谱可见光波段中的近百个特征，这些特征对于在其他大气层中发现甲烷分子至关重要。土星最大卫星的大气层将其表面隐藏在一层厚厚的、不透明的雾层之下。它们由有机分子和碳氢化合物组成，"体积很大，形成颗粒，就像地球上一些城市的大气污染一样，沉积在地表，"拉斐尔-席尔瓦补充说：拉斐尔-席尔瓦补充说："那里可能会有更有趣的化学反应"。图片来源：NASA/JPL-加州理工学院/空间科学研究所此外，研究小组还发现了可能存在三碳分子（C3）的证据，这种分子可能参与了产生土卫六复杂分子的一连串化学反应--如果得到证实，这将是首次在行星体上发现三碳分子。拉斐尔-席尔瓦说："土卫六的大气层就像一个行星大小的化学反应器，产生许多复杂的碳基分子，在我们所知的太阳系所有大气层中，土卫六的大气层与我们认为存在于早期地球上的大气层最为相似。"甲烷的作用和光谱分析甲烷在地球上是一种气体，它提供有关地质过程的信息，也可能提供有关生物过程的信息。这种分子在地球或土卫六的大气中存活时间不长，因为它很快就会被太阳辐射不可逆转地破坏。因此，在土卫六上，甲烷必须通过地质过程得到补充，如地下气体的释放。这项工作带来了有关甲烷化学本身的新信息。在以前与甲烷吸收有关但从未单独划分的线段中，发现了甲烷在可见光波长（橙色、黄色和绿色）下的97条新吸收谱线。我们第一次知道了每条吸收线的波长和强度。艺术家构想的土卫六表面。这颗土星的卫星是太阳系中最像地球的世界之一，尽管那里的温度高达零下179摄氏度。它是太阳系中唯一有湖泊的地方，但这些湖泊是碳氢化合物湖。这些分子只由碳和氢组成，就像地球上的水一样，参与甲烷循环、降雨、形成河流和蒸发。资料来源：NASA/JPL-Caltech"即使在高分辨率光谱中，甲烷的吸收线也不够强，因为我们在地球上的实验室里没有足够多的气体。但在土卫六上，我们有整个大气层，光线穿过大气层的路径可能长达数百公里。"拉斐尔-席尔瓦说："这使得在地球实验室中信号微弱的不同波段和吸收线在土卫六上非常明显。"了解甲烷分子的所有特征并将其编目也将有助于识别新的分子，特别是在化学性质如此复杂的大气中，由于分子特征的密度，即使使用高分辨率仪器，分析光谱也是一项挑战。就这样，研究小组在海拔600千米的高空发现了可能存在三碳分子（C3）的迹象。在太阳系中，这种表现为蓝色发射的分子迄今为止只存在于彗核周围的物质中。研究小组在土卫六上发现的与三碳有关的吸收线很少，强度也很低，尽管这些吸收线是这类分子所特有的。拉斐尔-席尔瓦说："我们对参与土卫六大气层化学复杂性的不同分子了解得越多，就越能更好地理解可能允许地球生命起源或与之相关的化学进化类型，地球上生命起源的一些有机物被认为是在其大气层中产生的，其过程与我们在土卫六上观测到的过程较为相似。"目前，土星的这颗卫星是太阳系中一个独特的世界，是准备未来观测行星系外行星（即所谓的系外行星）大气层的试验场。在这些行星中，可能有像土卫六这样小而冷的天体。这篇现已发表的文章的第二作者佩德罗-马查多（PedroMachado）评论说："在类似这种具有挑战性的分析中获得的经验，将有益于詹姆斯-韦伯太空望远镜或欧洲航天局（ESA）未来的阿里尔太空任务的红外观测。"这项工作所使用的数据来自2018年6月使用UVES高分辨率可见光和紫外线摄谱仪进行的观测，该摄谱仪安装在位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜（VLT）上。还使用了2005年用同一仪器收集的存档数据。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423529.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423529.htm

科学家们计算出北溪管道破裂事件带来的甲烷泄漏对气候的影响

科学家们计算出北溪管道破裂事件带来的甲烷泄漏对气候的影响因此，这一事件是否会产生负面的气候影响是全世界关注的一个关键问题。尽管《自然》杂志上发表的一篇新闻文章对这一问题进行了评论，但没有做出定量的结论。北溪管道泄露事件是人类历史上单一事件中最大的甲烷排放。最近，中国科学院大气物理研究所的科学家们通过采用政府间气候变化专门委员会2021年发布的第六次评估报告（IPCCAR6）的节能框架，估计了泄漏的甲烷可能产生的气候影响。他们的研究结果今天（11月11日）发表在《大气科学进展》杂志上。首先，研究人员收集了事件发生后世界媒体提供的所有关于泄漏甲烷总量的估计，结果发现，最早的估计（1-2天后）达到了50万吨（Mt）。然而，后来发现，泄漏的甲烷数量可能比最初的估计要低得多。特别是，来自中国南京大学的一个团队，通过利用多种观测，包括来自高分辨率卫星的观测，提供了一个更准确的估计，即0.22±0.03亿吨。这个数值确定了这是人类历史上单一事件中最大的甲烷排放--是2015年加州阿利索峡谷事故的2倍多。然而，根据IPCCAR6，在2008-2017年间，石油和天然气部门的甲烷年排放量高达7千万吨。这意味着北溪管道泄漏的甲烷只相当于这些部门1天的排放量。IPCCAR6还强调，大气中的甲烷通过与某些自由基（如羟基自由基）反应而逐渐被清除，导致其寿命约为10年，与二氧化碳相比其寿命很短。这意味着甲烷的气候影响取决于时间范围，当试图直接计算时，问题会变得复杂。相反，研究人员在"全球升温潜能"概念的帮助下进行了间接估计。具体来说，他们确定，在甲烷排放到大气中后的未来20年里，每单位质量的甲烷所积累的热量是二氧化碳的82.5倍。然后，利用这些信息，他们能够计算出，当考虑到20年的时间范围时，泄漏的甲烷对气候的影响相当于20.6百万吨的二氧化碳，这将使大气中的二氧化碳浓度只增加0.0026ppm。根据IPCCAR6对二氧化碳翻倍下的有效辐射强迫、气候反馈和海洋吸热效率的最新评估，在能量守恒框架下，全球平均地表空气温度理论上会增加1.8×10-5℃。"这样微小的升温在生态系统和人类社会中是无法感知的，"该研究的第一作者陈小龙博士解释说。"尽管如此，人为甲烷一直是全球变暖的第二大驱动力，而且是从农业和工业的多个部门排放出来的。如果我们要实现《巴黎协定》中规定的低于1.5℃或2℃的变暖目标，就应该避免对这样的基础设施的破坏，这样我们才能更好地控制和减少甲烷排放"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332543.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332543.htm

新研究表明地球能量失衡加剧

新研究表明地球能量失衡加剧一项新研究表明，由于人类活动引起的气候变化，地球能量失衡持续加剧。在过去的几十年里，热量不断积累，使海洋、陆地、冰冻圈和大气层持续升温。新华社报道，地球能量失衡是指太阳辐射进入地球系统的能量与离开地球大气层的能量之差。如果进入地球系统的能量大于离开地球大气层的能量，就意味着大量热量累积在地球系统中。世界气象组织参与发起的“全球气候观测系统（GCOS）”把地球能量失衡作为一个基本指标，用来评估全球应对气候变化的状况。来自15个国家的近70名研究人员组成的国际研究团队发表研究报告说，他们分析了海洋、陆地、冰层和大气等方面的数据，结果发现：地球升温持续，从1971至2020年，地球累积的热量约为381泽焦耳（1泽焦耳等于10的21次方焦耳），相当于50年里每平方米地球表面吸收热量约近0.5瓦（即每秒吸收近0.5焦耳的热量）；但在2006年至2020年近15年里，每平方米地球表面吸收热量增至0.75瓦，这表明地球表面吸收的热量在迅速增加。其中，在这50年里，海洋吸收了89%的热量，剩余进入陆地、冰层和大气的热量比例分别为6%、4%和1%。研究人员认为，对地球能量情况进行全球评估，是衡量气候变化及其对海洋、陆地、大气层和冰冻圈变暖影响的基本指标。研究采用的数据得到了全球多学科合作方的支持，表明国际社会一致努力监测气候变化是至关重要的。研究报告发表在新一期国际期刊《地球系统科学数据》上。

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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418537.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418537.htm

辐射冷却：气候控制的开创性方法

辐射冷却：气候控制的开创性方法辐射冷却装置通过辐射热量提供无电冷却，这些热量不会被大气层吸收，而是会从地球大气层逃逸到外层空间。图片来源：©2023KAUST;XavierPita辐射冷却的工作原理辐射冷却设备通过在被称为大气透明窗口的狭窄波长范围内辐射热量来提供无电冷却。在这个窗口内，热量不会被大气层重新吸收，而是逃逸到绝对零度以上三度的太空中，太空就像一个巨大的散热片，随时吸收散发的热量。Gan说："这项技术对于满足沙特阿拉伯当地的冷却需求特别有吸引力。许多材料在夜间会出现辐射冷却。关键的挑战在于如何在阳光直射的情况下实现冷却，使温度低于环境温度。我们必须同时最大限度地减少太阳吸收的热效应，同时最大限度地增加大气窗口的热辐射。"尽管存在挑战，但由于这种可持续冷却技术具有抵御全球变暖影响的潜力，人们对它的兴趣正在迅速增长。研究挑战与标准化然而，Gan指出，在测试和报告新型辐射冷却材料时存在许多潜在的隐患。由于辐射冷却利用天空作为散热器，因此大多数实验都是在当地室外环境中进行的。由于天气条件不可控以及测量设置的变化，要比较和理解不同技术的实际冷却性能，从而在所研究的各种辐射冷却设计中找出最佳策略，就变得非常具有挑战性。在与《自然-可持续发展》杂志的一位资深编辑讨论了这些问题后，他受邀撰写了一篇文章，提出了评估辐射冷却性能的标准化标准和表征程序。团队制定了明确的辐射冷却材料表征建议和冷却计算程序，以提高辐射冷却研究的可靠性和可比性。辐射冷却的未来Gan说："我们希望这一框架将有助于推动可持续和高效冷却解决方案的发展。他补充说，考虑到2022年经历的极端热浪以及2023年上半年在许多大城市观测到的破纪录高温，对无电力冷却解决方案的需求比以往任何时候都更加迫切。通过利用具有零碳排放甚至负碳排放潜力的辐射冷却技术，我们可以有效应对这一全球性挑战，并支持沙特的2030愿景国家战略计划。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381835.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381835.htm

科学家发现以前未知的甲烷排放源

科学家发现以前未知的甲烷排放源甲烷是继二氧化碳之后人类活动产生的第二大温室气体。在二十年内，甲烷的全球升温潜能值比二氧化碳高出80多倍，其中最主要的排放源来自湿地、农业、废物和化石燃料生产。尽管甲烷在大气中的存在时间相对较短，约为12年，而二氧化碳的存在时间则长达数百年，但减少甲烷排放对于在近期和中期内遏制全球变暖具有重大意义。全球甲烷排放的很大一部分发生在城市。许多地方都会有意或无意地排放甲烷。慕尼黑工业大学（TUM）的研究团队选择汉堡作为追踪甲烷泄漏和其他未知来源的地点。汉堡不仅是德国人口第二大城市，也是一个港口和工业城市。它还是港口和工业中心。汉堡拥有各种甲烷来源，为该项目提供了理想的条件。通过该项目，研究小组成功地在汉堡发现了许多以前未被发现的甲烷源。除了易北河等自然排放源之外，人类活动也是甲烷排放的主要来源。这些排放物中约有一半来自泄漏的天然气管道、不完全燃烧以及其他工业和逃逸性排放物。通过移动测量，研究人员还发现了未知的甲烷来源。他们发现，汉堡约有2%的人为甲烷排放来自一家炼油厂和附近一家养牛场的泄漏管道，而最新的排放清单中对这一比例的估计严重不足。研究人员从荷兰研究机构TNO的排放地图入手。该地图提供了汉堡温室气体排放的空间分布图，其依据是使用替代数据（人口密度图等）进行空间分布的国家报告排放量。为了检查和更新地图上显示的数值，团队选择了两种方法："首先，我们使用装有传感器的汽车进行移动测量。我们驾驶汽车经过预计会检测到甲烷排放的地区，以便更好地了解空间分布情况。其次，我们利用传感器网络来测量城市的总体排放量。"慕尼黑工业大学环境传感与建模教授陈佳说："该网络由四个测量装置组成，我们在以前的研究中曾用它们来测量慕尼黑的排放量。我们的传感器网络使用太阳作为光源。由于大气中的每个分子都只吸收特定频率的阳光，因此我们可以确定测量设备和太阳之间的气柱中各种温室气体的浓度"。为了了解汉堡市内温室气体的排放量，研究人员将一个测量装置放置在市中心，其他测量装置分别放置在东郊、南郊和西郊。"这意味着，一个传感器始终位于城市的上风处，而另一个传感器则位于下风处。如果第二个测量值高于第一个测量值，我们就可以利用大气传输模型来量化城市中释放的温室气体。"该研究的第一作者、环境传感与建模教授研究员AndreasForstmaier说："为此，我们使用光学风力激光雷达测量风速、风向和湍流。"为城市设计的方法今后将扩展到利用卫星进行全球测量。研究人员希望通过这项工作，为了解气候变化和减缓气候变化进程做出决定性贡献。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386947.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386947.htm