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2023-08-17 03:55

不断上升的甲烷可能是地球气候正在经历“终结级转变”的一个信号

A scientist sitting in a mangrove swamp recording data.

自2006年以来,地球大气中吸热甲烷的含量一直在快速上升,与二氧化碳(CO 2)的上升不同,甲烷最近的增加似乎是由生物排放驱动的,而不是燃烧化石燃料。这可能只是普通的变化——像厄尔尼诺Niño这样的自然气候周期的结果。或者它可能标志着地球气候的巨大转变已经开始。

从分子上看,甲烷是一种比二氧化碳强得多的温室气体,但它在大气中停留的时间略少于十年,而二氧化碳在大气中停留的时间为几个世纪。甲烷排放威胁着人类将变暖限制在相对安全水平的能力。更令人不安的是,最近大气中甲烷的增长速度加快了。类似的事情以前也发生过:甲烷的突然激增标志着从寒冷的冰期到温暖的间冰期气候的转变。

在人类开始燃烧化石燃料之前,空气中的甲烷含量约为百万分之0.7。现在已经超过了1.9 ppm,而且还在快速上升。大约五分之三的排放来自化石燃料的使用、农业、垃圾填埋场和废物。其余的来自自然来源,特别是热带和北部湿地腐烂的植被。

甲烷既是气候变化的推动者,也是信使。我们不知道为什么它现在上升得如此之快,但自2006年底以来的增长模式类似于遥远过去地球气候大翻转期间甲烷的表现。

甲烷记录:2006年至今

2006年末,大气中的甲烷出人意料地开始上升。甲烷在19世纪和20世纪迅速上升,但在20世纪90年代末趋于平稳。这一增长是由化石燃料排放推动的,尤其是来自气田和煤矿的排放。

想象一下,你的脚平着地加速一辆汽车。汽车加速,但最终空气阻力等于发动机功率,汽车达到最大速度。1999年,甲烷的源和汇之间似乎也达到了类似的平衡。然后在2006年末,空气中的甲烷含量迅速攀升。更令人意想不到的是,五年后,增长率再次加快。在21世纪20年代,增长速度将变得更快,甚至比20世纪80年代天然气行业泄漏高峰时期还要快。

A line graph showing methane in the air rising rapidly from 2006.

今天的增长似乎是由湿地的新排放驱动的,特别是在赤道附近,但也可能来自加拿大(海狸是甲烷工厂,它们把大量的植物物质拉到它们建造的池塘里)和西伯利亚。这是气候变化的结果:降雨增加使湿地变得更湿更大,而气温上升促进了植物生长,提供了更多的分解物质,从而产生了更多的甲烷。热带非洲、印度和巴西的大型养牛场的排放量可能也在上升,德里等大城市附近的垃圾填埋场腐烂的废物也是重要的来源。

气候终止妊娠

在过去的几百万年里,地球的气候在漫长而寒冷的冰期(冰原覆盖北欧和加拿大)和较短的温暖间冰期之间反复翻转。

每次冰河时代结束时,地球表面的温度在几千年的时间里上升了几度。冰芯中的气泡记录显示,急剧上升的甲烷浓度是这些重大气候变暖事件的风向标。每次从冰期气候到间冰期气候的转变,大气中甲烷的含量都会突然急剧上升,这可能是由于热带湿地的扩张。

这些巨大的气候变化结束了每个冰河时代,被称为终结。每一个都有一个罗马数字,从发生在大约80万年前的终止IX到在不到1.2万年前开始现代气候的终止IA。例如,大约13.1万年前,在“末日II”期间,英国的气候突然从科茨沃尔德的冰川转变为河马在现在的特拉法加广场上打滚。

完全的终结需要几千年才能完成,但许多终结包括缓慢开始的变暖,然后是一个非常突然的极端快速的气候变化阶段,可能需要一个世纪或更短的时间,然后是一个更长、更缓慢的时期,在此期间,巨大的冰盖最终融化。在带来现代气候的巨大变化的突然阶段,格陵兰岛的温度在几十年内上升了大约10°C。在这些突变阶段,甲烷确实急剧上升。

正在发生什么戏剧性的事情吗?

甲烷在前工业时代波动很大。但自2006年以来,其日益迅速的增长与过去终止事件早期的甲烷记录相当,比如在不到1.2万年前,格陵兰岛的甲烷急剧变暖。

A research facility with clouds and a mountain in the distance.

已经有很多证据表明气候正在发生变化。大西洋洋流正在减缓,热带气候区正在扩大,遥远的北方和南方正在快速变暖,海洋温度正在打破记录,极端天气正在成为常态。

在冰川终点,整个气候系统重新组织。在过去,这使地球脱离了稳定的冰河时期气候,进入了温暖的间冰期。但我们已经处于温暖的间冰期。接下来会发生什么很难想象:夏季北极海冰消失,格陵兰岛和南极洲西部冰盖变薄或部分崩塌,大西洋洋流重组,热带气候环流模式向极地扩张。这对整个生物圈和南亚、东亚以及非洲部分地区的粮食生产都将产生非常重大的影响。

有很多事情可以迅速阻止甲烷的上升:堵塞石油和天然气工业的泄漏,用土壤覆盖垃圾填埋场,减少农作物废料的燃烧。发射甲烷信使不会阻止气候变化,气候变化主要是由二氧化碳排放驱动的,但它会有所帮助。

罗马数字IX到I表示过去的重大气候变化。没有罗马数字零,但未来任何终结尺度的转变都将是不同的——从我们现在的间冰期气候到未来某个更温暖的新气候的一个温度步骤。甲烷的信号仍然不清楚,但问题仍然存在:零终结已经开始了吗?

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