甲烷（CH4）作为一种强效温室气体，在地球系统科学中扮演着重要角色。湿地甲烷是全球最大的自然排放源，占全球年总排放量的近三分之一。对全球湿地甲烷排放量的估算和预测通常依赖于基于过程的湿地甲烷模型，这些模型融合了生物地球化学机制、气候强迫和湿地面积时空分布模拟等因子。由于缺乏长期观测数据以及受限于对甲烷排放机理过程的理解，目前湿地甲烷模型的通量估算存在较大的不确定性，缺乏对不同湿地甲烷模型之间的评估。因此，在同一框架下，评估当前湿地模型在不同时间尺度上的误差，以及分析模型误差随时间变化的模式，对于未来发展地球系统模式中甲烷循环模块有着重要意义。
中国科学院青藏高原研究所三极观测与大数据中心联合全球多个研究团队，利用全球甲烷通量观测数据库FLUXNET-CH4的湿地涡度等观测站点的数据，结合小波分析等统计方法，系统评估了全球碳计划甲烷项目（Global Carbon Project Methane）中的七个湿地甲烷模型。
研究结果表明，甲烷模型与观测在月、季节尺度上的变率与观测结果一致，两者的主要差异体现在短时间尺度上（小于15 天）；对于北方和北极苔原湿地站点，大多数湿地过程模型可以捕捉到月和季节时间尺度上的甲烷通量变率，但对于温带和热带/亚热带站点，季节时间尺度上的变率存在较大偏差；模式误差光谱结果表现出随时间尺度增加而增加的趋势，表明在较短时间尺度上的误差会导致更长时间尺度上的系统偏差；误差模式的差异与模型结构（如计算CH4 生产量、土壤温度等）有关。研究结果表明，在未来的湿地模型开发中，需要准确估算甲烷通量的变率，尤其是短时间尺度上的甲烷变率。
上述成果以“Characterizing Performance of Freshwater Wetland Methane Models Across Time Scales at FLUXNET-CH4 Sites Using Wavelet Analyses”为题，在国际期刊《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》上发表。我所张臻研究员为第一作者。该研究获得了全球碳计划甲烷等项目的支持。
论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022JG007259
图1 误差根据时间尺度和不同湿地类型显示不同模型与观测差异的热图
每个时间尺度的模型与观测差异都被标准化到1-100，其中模型与观测差异最大的值为100，最小的值为1。浅黄色和红色分别表示最低和最高的误差。时间尺度定义为“多日”（2-5 天）、“每周”（5-15 天）、“每月”（15-42 天）和“季节尺度”（>42 天）。
