湿地甲烷反馈效应是地球系统科学中重要的自然反馈过程。随着全球温度上升，湿地生态系统产生的甲烷微生物活动增加，释放出更多甲烷。甲烷是全球变化中仅次于二氧化碳的强效温室气体，这种反馈效应对气候变化有着重要影响。在短期（约20年）尺度上，甲烷的增温效应比二氧化碳强80多倍。自2007年以来，大气中甲烷浓度开始快速增加，在2020和2021年连续两年创下历史新高（图1）。目前，大气甲烷上升的原因尚不明确，但大气中的甲烷碳13稳定同位素含量呈持续下降趋势，这意味着大气甲烷来源的成分中，湿地等自然排放源所制造的甲烷可能是主导因素。
针对这个问题，中国科学院青藏高原研究所三极观测与大数据团队张臻研究员联合美国马里兰大学、美国宇航局及北京大学等，利用陆面过程模型结合多个模拟实验，定量分析了2000-2021年全球湿地甲烷反馈强度的变化（图2）。结果显示，2020年和2021年，全球甲烷排放量分别增加了14-26 Tg CH4 yr-1（百万吨每年）和13-23 Tg CH4 yr-1，高于此前在未来严峻气候变化情景下的估算。排除趋势变化等因子，这种增长在20年尺度上仅有<5%的概率发生，但在一些地区，如非洲南苏丹湿地，受气候事件如超强印度洋偶极子的影响，甲烷排放量异常增高，仅为<1%的概率事件。这意味着湿地甲烷排放正在加剧，并可能在未来“扮演”更重要的角色，威胁全球碳排放控制目标。研究团队同时指出，一些重要的甲烷排放地区，如热带非洲、亚马逊流域及其周围湿地、东南亚的热带泥炭地可能成为贡献大气甲烷上升的热点地区。这些地区缺乏足够的观测资料，未来，应利用卫星观测和多种观测方法加强对这些区域的监测。
该研究成果近日以“Recent intensification of wetland methane feedback”为题，发表在Nature Climate Change杂志。我所张臻研究员为第一作者和通讯作者，李新研究员为共同作者。该研究获得了国家自然科学基金委“青藏高原地球系统基础科学中心项目”（项目号：41988101）资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41558-023-01629-0
图1 近三十年大气甲烷浓度及其增加速度的变化
（来源于NOAA美国海洋大气管理局）
图2 基于观测的湿地甲烷排放变化与未来气候变化情景下估算的对比
