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

EMIT：NASA在应对气候危机时意想不到的得力助手

EMIT：NASA在应对气候危机时意想不到的得力助手美国国家航空和宇宙航行局（NASA）的EMIT仪器在国际空间站（ISS）上首次探测到甲烷羽流一年多后，其数据现在被用于识别温室气体的点源排放，其熟练程度甚至令其设计者都感到惊讶。EMIT是"地球表面矿物尘源调查"的简称，于2022年7月发射升空，用于绘制世界干旱地区表面的10种主要矿物。这些与矿物有关的观测数据已经提供给研究人员和公众，它们将帮助人们更好地了解飘入大气层的尘埃是如何影响气候的。检测甲烷并不是EMIT的主要任务，但该仪器的设计者希望成像光谱仪能够具备这种能力。现在，根据发表在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上的一项新研究，自2022年8月以来，该仪器已经确定了750多个排放源,有些排放源很小，有些排放源位于偏远地区，还有些排放源在时间上持续存在--该仪器在这方面已经做得很好了。2022年9月1日，EMIT在乌兹别克斯坦南部150平方英里（400平方公里）的区域内发现了12个甲烷羽流群。研究人员称这一仪器为"场景"。图片来源：NASA/JPL-加州理工学院甲烷排放与气候变化美国宇航局南加州喷气推进实验室EMIT科学团队的研究技术专家、本文第一作者安德鲁-索普（AndrewThorpe）说："我们一开始对这台仪器的作用估计有些保守，结果它超出了我们的预期。"通过了解甲烷排放的来源，垃圾填埋场、农业基地、石油和天然气设施以及其他甲烷生产者的经营者就有机会解决这些问题。跟踪人为甲烷排放是限制气候变化的关键，因为它提供了一种相对低成本、快速的减少温室气体的方法。甲烷在大气中的停留时间约为十年，但在此期间，甲烷捕获热量的能力是二氧化碳的80倍，而二氧化碳在大气中的停留时间长达几个世纪。当某一大陆上的强风卷起矿物岩石尘埃（如方解石或绿泥石）时，空气中的微粒就会传播数千英里，影响到完全不同的大陆。悬浮在空气中的尘埃可以加热或冷却大气层和地球表面。这种加热或冷却效应是美国宇航局地球表面矿物尘源调查（EMIT）任务的重点。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院令人惊讶的结果事实证明，EMIT能够有效地发现排放源，既有大型排放源（每小时排放数万磅甲烷），也有令人惊讶的小型排放源（每小时排放数百磅甲烷）。这一点非常重要，因为它可以识别出更多的"超级排放源"--在总排放量中占过大比例的排放源。这项新研究记录了EMIT是如何根据其最初30天的温室气体探测结果，观测到通常在空中活动中看到的60%至85%的甲烷羽流的。2022年9月3日，在利比亚东南部的一个偏远角落，EMIT探测到了一股甲烷羽流，其排放量约为每小时979磅（444千克）。这是迄今为止该仪器探测到的最小来源之一。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院与航空探测的比较在距离地面几千英尺的高空，飞机上的甲烷探测仪器更加灵敏，但要保证派出飞机，研究人员需要事先表明他们能探测到甲烷。许多地区由于被认为过于偏远、风险太大或成本太高而没有进行检测。此外，开展的活动覆盖的区域相对有限，时间也很短。另一方面，从空间站约250英里（400公里）的高度，EMIT可以收集地球上大片区域的数据，特别是南北纬51.6度之间的干旱地区。成像光谱仪能捕捉50英里乘50英里（80公里乘80公里）的地表图像--研究人员称之为"场景"--包括许多机载仪器无法触及的区域。JPL高级研究科学家、EMIT首席研究员罗伯特-格林（RobertO.Green）说："EMIT在我们星球周围测量到的甲烷羽流的数量和规模令人惊叹。"这段延时视频显示了国际空间站的Canadarm2机械臂在空间站外部操纵美国宇航局的EMIT任务。从SpaceXDragon太空飞船上提取设备的工作于北京时间7月22日下午5:15左右开始，并于北京时间7月24日上午10:15完成。部分安装过程被省略，而其他部分则被加快。资料来源：美国国家航空航天局逐个场景检测为了支持源识别，EMIT科学团队绘制了甲烷羽流图，并在网站上发布，其基础数据可在NASA和美国地质调查局联合建立的陆地过程分布式主动存档中心（LPDAAC）获取。该任务的数据可供公众、科学家和组织使用。自2022年8月开始收集观测数据以来，EMIT已记录了50,000多个场景。2022年9月1日，该仪器在乌兹别克斯坦南部一个很少被研究的地区发现了一个排放源集群，每小时探测到12个甲烷羽流，总计约49,734磅（22,559千克）。此外，该仪器还发现了比预期小得多的羽流。2022年9月3日，该仪器在利比亚东南部的一个偏远角落捕捉到了一个迄今为止最小的来源，根据对当地风速的估计，其每小时排放量为979磅（444千克）。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398211.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398211.htm

北极的冰川融化揭示了其中暗藏的“甲烷定时炸弹”

北极的冰川融化揭示了其中暗藏的“甲烷定时炸弹”这项研究的主要作者、剑桥大学地球科学系的加布里埃尔-克莱伯说："这些泉水是一个相当大的、可能不断增长的甲烷排放源--直到现在我们对全球甲烷预算的估计中还没有这个来源。"科学家们担心，北极解冻所释放的额外甲烷排放会加剧人类引起的全球变暖。研究人员所研究的泉水以前并没有被认为是甲烷排放的潜在来源。克莱伯花了近三年时间监测斯瓦尔巴群岛上一百多个泉水的水化学成分，那里的空气温度上升速度比北极地区的平均速度快两倍。她把斯瓦尔巴群岛比作全球变暖的金丝雀，"由于它比北极其他地区变暖得更快，我们可以预先了解整个地区可能发生的更大规模的甲烷释放。"挪威斯瓦尔巴群岛上的冰川洞由夏季流过的大量冰川融水形成。在冬季，在其口部形成广泛的冰川结冰，并延伸到冰川前面的整个洪泛区，通过图片中的洞口可以看到。来自斯瓦尔巴大学中心的研究报告共同作者安德鲁-霍德森教授说："生活在斯瓦尔巴，你就会暴露在北极气候变化的第一线。我想不出有什么比在冰川退缩的直接前场看到甲烷放气更鲜明的了。"以前，研究的中心是融化的永久冻土（冻结的地面）的甲烷释放。研究报告的共同作者、同样来自剑桥大学地球科学系的AlexandraTurchyn教授说："虽然重点通常是在永久冻土上，但这个新发现告诉我们，还有其他的甲烷排放途径，这些途径在全球甲烷预算中可能更加重要。"霍德森补充说："在进行这项工作之前，我们并不了解这种气体的来源和途径，因为我们读到的是来自北极完全不同地区的研究，那里没有冰川。"挪威斯瓦尔巴群岛的冰川洞穴。他们发现的提供甲烷的泉水是由隐藏在大多数冰川下面的管道系统提供的，该系统利用了底层沉积物和周围基岩中的大量地下水储备。一旦冰川融化和退却，泉水就会出现在这个地下水网络冲到地面的地方。研究人员发现，整个斯瓦尔巴群岛的冰川地下水泉的甲烷排放量在一年内可能超过2000吨--这相当于挪威每年石油和天然气能源行业所产生的甲烷排放量的大约10%。克莱伯说："如果全球变暖继续不受控制，那么冰川地下水泉的甲烷释放可能会变得更加广泛。随着更多泉水的暴露，这种甲烷的来源可能会变得更加重要。"冰川地下水泉并不总是容易识别的，所以克莱伯训练她的眼睛从卫星图像中挑选出它们。放大整个斯瓦尔巴群岛78个冰川退却后暴露出来的土地区域，克莱伯寻找地下水渗漏到地表并冻结的明显的蓝色冰滴。然后，她乘坐雪地车前往这些地点，在因水和气体积聚而使冰面起泡的地方采集地下水样本。当克莱伯和研究小组对这些泉水的化学成分进行分析时，他们发现，除了一个地点外，所有研究的地点都有高度集中的溶解甲烷--这意味着，当泉水到达地表时，有大量多余的甲烷可以逃到大气中。研究人员还确定了局部的甲烷排放热点，这些热点与地下水所产生的岩石类型密切相关。某些岩石，如页岩和煤，含有天然气体，包括甲烷，在岩石形成时由有机物分解产生。这种甲烷可以通过岩石的裂缝向上移动，进入地下水。克莱伯说："在斯瓦尔巴群岛，我们开始了解由冰川融化引发的复杂和级联的反馈--似乎很可能有更多类似的结果，我们还没有发现。"霍德森说："从我们测量的泉水中泄漏的甲烷量很可能与躺在这些冰川下面等待泄漏的被困气体总量相比相形见绌，这意味着我们迫切需要确定甲烷泄漏突然增加的风险，因为在我们努力遏制气候变化的同时，冰川只会继续退缩。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369585.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369585.htm

破解20年之谜：撒哈拉尘埃及其对气候变化的影响

破解20年之谜：撒哈拉尘埃及其对气候变化的影响这项研究将全球建模与实验室和实地观测相结合，其中包括巴巴多斯的空气样本，这些样本显示稳定同位素13CO出现季节性消耗，这一异常现象困扰了科学家20年之久。他们知道，观测到的13CO和C18O的变化是氯原子与甲烷发生反应的证据，而一氧化碳是大气中甲烷氧化的第一种稳定产物。但已知的大气氯源无法解释13CO的损耗程度，直到现在。vanHerpen等人利用全球三维化学-气候模型（CAM-Chem）发现，当将MDSA机制产生的氯增加纳入模型时，结果与巴巴多斯数据非常吻合，并解释了13CO的损耗。该研究发现，如果将在北大西洋观测到的MDSA效应推及全球，并且如果其在世界其他地区的效率类似（这两个领域尚不十分清楚，需要进一步研究），那么全球大气中的氯浓度可能比之前估计的高出约40%。将这一因素纳入全球甲烷模型可能会改变我们对甲烷排放源相对比例的理解。撒哈拉沙尘暴在大西洋上空移动的卫星图像。图片来源：美国国家航空航天局甲烷是一种强效温室气体，其全球变暖潜势（GWP）在20年内比二氧化碳高83倍，在100年内比二氧化碳高30倍，约占现代变暖因素的三分之一。目前，大气中的甲烷浓度比前工业化时代高出近2.6倍，并且正在加速上升，2020年和2021年将出现有记录以来的最大年度增长。据了解，人为甲烷排放是导致整体上升的主要原因，自然排放增加以及人为排放各种气体导致的大气化学变化也是原因之一。虽然人们对最近甲烷上升加速的原因还不是很清楚，但vanHerpen等人的研究可能发现了一条重要线索。研究得出的结论是，活性氯比以前认为的要多，对13C有影响，这表明来自农业和湿地等生物源的甲烷可能有所增加。这表明生物甲烷所起的作用可能比以前估计的略大。PNAS研究报告的第一作者MaartenvanHerpen说："随着全球气温升高，湿地和农业等生物源的甲烷排放量可能会增加。但最近北非沙尘的增加可能增加了甲烷在大气中的氧化作用，部分掩盖了生物甲烷排放量的增长。考虑到这一点，调整大气模型可能会显示，生物源甲烷排放量的增长速度比我们想象的还要快。"哥本哈根大学教授马修-约翰逊（MatthewJohnson）说："当这些发现被纳入甲烷预算时，很可能会增加我们对有多少甲烷来自生物源的评估。虽然就全球甲烷而言，MDSA的甲烷氧化作用相对较小，但我们的数据显示，它正在导致甲烷中13C丰度的巨大变化，而13C丰度是用来确定甲烷来源的。过去几年，大气中甲烷的增加速度比以往任何时候都要快，了解其原因非常重要。模型需要考虑修订后的氯同位素转变，以便清楚地了解生物甲烷的增加情况，这已被确定为一个关键的临界点。"该研究认为，MDSA机制如何在世界其他地区运行还不十分清楚，需要进一步研究。后续研究正在进行中。VanHerpen说："我们目前的研究重点是更好地了解究竟是什么影响了MDSA粒子从大气中清除多少甲烷，为此，我们正在分析由大气观测站和商业船只提供的来自北大西洋各地的空气样本。海员们在穿越非洲尘埃云时向烧瓶中注入空气，有助于推进我们的研究。到目前为止，我们已经收集了500个烧瓶。早期结果非常令人鼓舞，但我们需要一整年的数据才能得出结论"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374393.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374393.htm

2023年11月7日，中国出台《甲烷排放控制行动方案》。

2023年11月7日，中国出台《》。开展甲烷环境浓度监测。对煤矿、油气田、养殖场、垃圾填埋场、污水厂等大型排放源，研究建立排量的核算、报告、监测制度。研究用大气甲烷浓度对排放量模式反演校核。推广“高产低排放”畜禽养殖，在育种、饲料、饲喂管理等方面科学控制肠道发酵甲烷。强化稻田水分管理，缩短稻田厌氧环境时间。探索研究甲烷减排奖补政策。畜禽粪污综合利用率2025年≥80%、2030年≥85%。煤矿瓦斯年利用量2025达到60亿m³。陆上油气开采2030后力争逐步实现零常规火炬。到2025年，城市生活垃圾资源化利用率≈60%、城市污泥无害化处置率≥90%。（，）

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