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

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（HannahNesser）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（BenPoulter）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。MichalaGarrison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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434297.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434297.htm

在牛粪中添加一种红色藻类可使甲烷排放量减少近一半

在牛粪中添加一种红色藻类可使甲烷排放量减少近一半瑞典的研究人员发现，通过在奶牛粪便中添加热带Aparagopsistaxiformis(AT)（又称红海翎），可将粪便中的甲烷产生量减少近一半。虽然粪便排放的甲烷仅占动物反刍时产生的甲烷的一小部分，但仍占美国排放到大气中的气体的10%左右。总体而言，奶牛产生的甲烷约占甲烷总排放量的37%。据美国农业部估计，全美有9000万头牛在持续养殖。瑞典农业科学大学的动物科学研究人员MohammadRamin说："我们的研究表明，与不添加AT的粪便相比，在奶牛粪便中添加AT可显著减少44%的甲烷产生量。结果还表明，在日粮中补充AT的奶牛粪便中甲烷的产生量并不比未喂食藻类的奶牛粪便中甲烷的产生量低。"这一切都归因于藻类的主要化合物溴甲烷，它能自然阻断甲烷气体的生成过程。然而，这是科学家们第一次在粪便中挖掘出这种植物的力量。Ramin说："已经有许多研究利用奶牛日粮中的AT来减少肠道甲烷的产生。但是，还没有关于减少粪便甲烷排放的研究报告。"从前端解决问题的一个顾虑是AT含碘量高。在奶牛中，这有可能使牛奶中的碘含量升高，从而导致甲状腺问题等问题，极端情况下还会产生毒性。研究人员正在研究一种含碘较少的AT菌株。虽然甲烷仅占温室气体排放量的20%左右，仅次于二氧化碳，但它在大气中捕获热量的效率至少是二氧化碳的25倍。Ramin说："粪便甲烷的产生确实造成了全球温室气体的排放，需要加以减少。我们的研究显示了如何利用甲烷抑制剂来实现这一目标的潜在途径。"虽然这只是一项小型研究，但科学家们希望它能为其他人研究AT如何阻止粪便中甲烷的产生铺平道路。这项研究发表在《可持续食品系统前沿》（FrontiersinSustainableFoodSystems）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370651.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370651.htm