人类排放的甲烷被严重低估了–强大的温室气体是全球变暖的重要原因

格陵兰岛的罗切斯特研究人员钻取了冰芯，该冰芯中包含气泡，并在其中捕获了少量的古代空气。通过测量200多年前空气中的碳14同位素，研究人员发现科学家一直在极大地高估自然资源排放的化石甲烷的量，因此一直在低估人类向大气中排放的甲烷的量。通过化石燃料。

甲烷是一种有力的温室气体，是全球变暖的重要原因。在过去的三个世纪中，甲烷向大气中的排放量增加了约150％，但研究人员很难准确确定这些排放物的来源。甲烷等热能捕集气体可以自然排放，也可以通过人类活动排放。

“研究甲烷非常重要，因为如果我们改变当前的甲烷排放量，它将反映得更快。”—本杰明·赫米尔（Benjamin Hmiel）

罗彻斯特大学研究人员本杰明·赫米尔（Benjamin Hmiel）是地球与环境科学教授Vasilii Petrenko实验室的博士后研究员，他们的合作者测量了古代空气样本中的甲烷含量，发现科学家们大大低估了人类的甲烷含量。通过化石燃料排放到大气中。在《自然》杂志上发表的一篇论文中，研究人员指出，减少化石燃料的使用是遏制气候变化的关键目标。

Hmiel说：“对化石燃料行业实施更严格的甲烷排放法规将有可能在更大程度上减少未来的全球变暖。”

两种甲烷

甲烷是仅次于二氧化碳的第二大人为来源（源自人类活动），是导致全球变暖的原因。但是，与二氧化碳以及其他集热气体相比，甲烷的保质期相对较短。它在大气中的平均寿命只有九年，而二氧化碳则可以在大气中持续约一个世纪。这使得甲烷成为在短时间内降低排放水平的特别合适的目标。

Hmiel说：“如果我们今天停止排放所有二氧化碳，那么大气中的高二氧化碳水平仍将持续很长时间。”“研究甲烷非常重要，因为如果我们改变当前的甲烷排放量，它将反映得更快。”

根据其稀有的放射性同位素碳14的特征，排放到大气中的甲烷可分为两类。甲烷化石已被隔离在古老的碳氢化合物矿藏中数百万年，并且不再含有碳14。生物甲烷与地球表面的植物和野生生物接触，并且确实含有碳14。生物甲烷可以从湿地等来源自然释放，也可以通过人为来源（例如垃圾填埋场，稻田和牲畜）释放出来。可以通过自然的地质渗漏或人类提取和使用化石燃料的结果来排放化石甲烷。

根据其稀有的放射性同位素碳14的特征，排放到大气中的甲烷可分为两类。甲烷是一种化石，已被隔离在古老的碳氢化合物矿藏中数百万年，并且由于同位素已经腐烂而不再含有14碳。还有生物甲烷，它与地球表面的植物和野生动植物接触，并含有碳14。生物甲烷可以从湿地等来源自然释放，也可以通过人为来源（例如垃圾填埋场，稻田和牲畜）释放出来。Hmiel研究的重点是化石甲烷，它可以通过自然的地质渗漏或人类提取和使用化石燃料（包括石油，天然气和煤炭）而排放。

科学家能够准确地量化每年排放到大气中的甲烷总量，但是很难将其分解为单个成分：哪些部分来自化石来源，哪些是生物学的？自然释放出多少甲烷，人类活动释放出多少甲烷？

该研究的合著者彼得伦科说：“作为一个科学界，我们一直在努力确切地了解人类向大气中排放的甲烷量。”“我们知道化石燃料成分是我们最大的成分排放量之一，但是要解决这一问题一直是一项挑战，因为在当今的大气中，化石排放物的天然成分和人为成分在同位素上看起来是相同的。”

回顾过去

为了更准确地分离自然成分和人为成分，Hmiel和他的同事转向过去，在格陵兰岛上钻取和收集冰芯。冰芯样本的行为就像时间胶囊：它们包含气泡，并在其中捕获了少量的古代空气。研究人员使用熔化室从气泡中提取古代空气，然后研究其化学成分。

Hmiel的研究是在Petrenko先前进行的研究的基础上进行的，但其重点是从18世纪早期（工业革命开始之前）到今天测量空气的成分。直到19世纪中叶，人类才开始大量使用化石燃料。在这段时间之前测量排放水平可以使研究人员确定自然排放量，其中不包括当今大气中化石燃料的排放量。没有证据表明天然化石甲烷排放量可能会在几个世纪的过程中发生变化。

通过测量200年前空气中的碳14同位素，研究人员发现直到1870年左右，几乎所有排放到大气中的甲烷都是自然界的甲烷。那时候化石成分开始迅速上升。时机恰逢化石燃料的使用急剧增加。

天然释放的化石甲烷含量比以前的研究报告低约10倍。考虑到当今大气中化石的总排放量，Hmiel和他的同事推断出人造化石的成分比预期的要高，他们发现高出25％至40％。

气候变化的影响

这些数据对气候研究具有重要意义：如果人为甲烷排放量占总量的很大一部分，减少人类活动（如化石燃料的提取和使用）的排放量将对遏制未来的全球变暖产生更大的影响。

对于Hmiel来说，这实际上是个好消息。“我不想对此抱有太大希望，因为我的数据确实具有积极意义：大多数甲烷排放是人为造成的，因此我们有更多的控制权。如果我们能够减少排放，那将会产生更大的影响。”

参考：Benjamin Hmiel，VV Petrenko，MN Dyonisius，C.Buizert，AM Smith，PF Place，C.Harth，R.Beaudette，Q.Hua，B.Yang，I.Vimont， SE Michel，JP Severinghaus，D.Etheridge，T.Bromley，J.Schmitt，X.Fain，RF Weiss和E.Dlugokencky，2020年2月19日，自然。
10.1038 / s41586-020-1991-8

这项研究得到了美国国家科学基金会以及戴维和露西尔·帕卡德基金会的支持，是罗切斯特为更好地了解全球甲烷预算而采取的举措的最新例证。罗彻斯特大学地球与环境科学系的科学家在南极，格陵兰，大湖区和地球海洋中进行了实地研究，并使用机器学习和气候模型来加深对潜在温室气体及其对全球温室气体的影响的理解。变暖和气候变化。