为什么甲烷在2020年激增「为什么甲烷在2020年激增」

当 NOAA 发布其2020 年大气甲烷数据时，许多科学家感到惊讶。

尽管经济数据显示与 COVID-19 相关的封锁措施改善了空气质量并减少了二氧化碳排放，但大气中的甲烷含量仍在飙升——超过十亿分之 1900，几乎是工业化前水平的三倍。2020 年的年增长率是自 1983 年系统性年度甲烷测量开始以来科学家记录的最高值——增加了十亿分之十五，2021 年再次超过了这一水平。

气候科学家认为甲烷是仅次于二氧化碳的第二重要的人为温室气体。100 年来，它的效力是二氧化碳的 28 倍，它对 1880 年以来地球变暖 1.1°C (2°F) 的 15% 到 45% 做出了贡献。这种气体还有助于形成对流层臭氧，这会危害人类健康和农业。

美国宇航局戈达德太空飞行中心的地球科学家本保尔特说：“2020 年的增长率增长幅度之大、出乎意料且令人担忧。” 甲烷浓度在 2000 年至 2006 年间趋于稳定，但随着它们在 2007 年至 2019 年间开始上升，年增长率徘徊在每年十亿分之九左右。

多年来，科学家们一直在努力解释为什么大气甲烷浓度上升如此之快，部分原因是有多少不同的过程产生了这种气体，部分原因是去除过程难以测量。湿地有机物的腐烂、化石燃料的开采和使用、反刍动物的消化、生物质的燃烧、永久冻土的融化、垃圾填埋场材料的分解、海洋和淡水湖泊的渗漏，甚至是白蚁是许多气体来源之一。

“我们不具备我们需要的所有数据和监测能力，无法完全明确地回答为什么甲烷浓度上升得如此之快，”保尔特说。“但是根据我们掌握的信息，我们看到强有力的证据表明2020年的增长是由湿地排放量的急剧增加以及矛盾的是，由于COVID- 19 次封锁间接减缓了大气中甲烷的清除速度。”

包括北京大学、气候与环境科学实验室 (LSCE)、挪威空气研究所、美国国家海洋和大气局、美国国家航空航天局、加州理工学院、马里兰大学和清华大学的研究人员在内的国际科学家小组报告说他们在 2022 年 12 月发表在《自然》杂志上的发现。

来自 LSCE 的大气科学家Xin Lin解释说，该团队通过分析来自人类活动数据和生物地球化学模型模拟的“自下而上”排放清单以及基于大气甲烷观测数据的“自上而下”建模估计的组合得出了他们的结论。- 领导了这项研究。他们还使用来自日本温室气体观测卫星(GOSAT) 和 NASA 卫星的数据来帮助验证这些发现。

研究小组将 2020 年增长率的增长中约一半归因于湿地排放量的增加。“2020 年，世界上大部分湿地都暴露在异常高温和比往常更多的降雨中，尤其是在北半球。与 2019 年相比，北方湿地的温度升高了约半度，全球湿地的降水量增加了 2% 至 11%，”北京大学地球系统科学家、该研究的主要作者彭书诗解释说。这可能导致湿地扩大，使土壤解冻时间提前，土壤冻结时间推迟，并可能增加永久冻土和热喀斯特湖泊的排放量。

科学家们将增长率增长的另一半归因于 COVID-19 封锁导致的氮氧化物排放量下降。NOx是燃烧化石燃料释放的一种空气污染物，它会引发一系列化学反应，产生一种叫做羟基(OH) 的活性化合物，这种化合物通过与甲烷反应并将其从大气中去除，起到大气“清洁剂”的作用，林解释说.

页面顶部的地图提供了一个全球视图，显示了2020 年由于 COVID-19 大流行的第一年运输和工业活动的减少，氮氧化物排放量下降的地方。北美、欧洲和亚洲的人口稠密地区均出现显着下降（紫色）。该地图基于来自社区排放数据系统的数据，该系统得到了美国宇航局大气成分建模和分析计划的部分支持。根据Carbon Monitor近乎实时的人为排放，它被延长到 2020 年。

“人们倾向于关注甲烷排放源，但这提醒人们，从大气中去除甲烷的过程，尤其是大气中羟基的含量，对于控制大气甲烷至关重要，”Poulter 说。

羟基的变化可能对 2000 年代初期的排放量稳定产生了影响，尽管科学家们还推测干旱和改善对甲烷泄漏的控制也可能发挥了作用。保尔特补充说：“没有人能确切地说出是什么导致了这个高原——科学已经开始理解新的增长。”

“我们对 2020 年激增的研究也提醒人们，政策制定者不能孤立地考虑污染物。在考虑如何管理甲烷排放时，他们必须考虑到与清除 NOx 相关的连锁反应，”Poulter说。

由于甲烷是一种非常强大的温室气体，尤其是在短期内，许多气候科学家表示，限制甲烷排放是减缓全球变暖步伐并实现将全球变暖限制在 1.5–2 的目标的最有希望的方法之一°C 高于工业化前的温度。

但目前还没有这种情况发生的迹象。2021 年甲烷的增长率甚至高于 2020 年的增长率，从 2020 年的十亿分之 15.3 上升到 2021 年的十亿分之 17。“我们需要做更多的分析来证实这一点，但我担心我们正在看到一个令人担忧的反馈循环的开始，在这个循环中，气候变化导致更多的降雨和更高的温度，从而导致湿地排放更多的甲烷，从而导致更严重的变暖，等等，”保尔特说。