近日，中国科学院青藏高原研究所、北京大学碳中和研究院等单位合作，依托我国自主研发的“贡嘎”-甲烷大气反演系统，结合多套自主研发的湿地甲烷过程模型，系统评估了2019-2024年全球甲烷收支变化，揭示了近年来大气甲烷浓度变化背后的源汇机制。
甲烷（CH4）是仅次于二氧化碳的重要人为温室气体，具有大气寿命较短、增温效应强等特点。因此，控制甲烷排放被认为是减缓近期气候变暖最有效的途径之一。《全球甲烷承诺》提出，到2030年实现全球人为源甲烷排放较2020年减少约30%的目标。然而，近年来全球大气甲烷浓度增长率剧烈波动，科学界对其背后源汇变化的定量认识仍存在较大不确定性。
研究发现，2020-2022年，大气中清除甲烷的主要氧化剂—羟基自由基（OH）浓度下降，削弱了大气对甲烷的氧化清除能力，是推动全球大气甲烷浓度持续快速上升的重要原因。进入2023-2024年，随着OH浓度回升，大气甲烷清除能力有所增强，大气甲烷增长率也回落至接近2010年代的水平。
然而，研究进一步表明，大气增长率的放缓并不意味着甲烷排放同步减弱。2023年全球甲烷排放曾短暂降低，但到2024年又明显反弹。与现有长期模型结果相比，2024年全球甲烷排放已升至近40年来的高位水平。也就是说，增强的大气清除作用在很大程度上被排放增量所抵消，使得大气甲烷增长率难以直接反映真实的排放变化。
研究指出，湿地甲烷排放的年际变化是影响近年来大气甲烷增长率波动的重要自然因素，而降水变化则是调控湿地甲烷排放年际波动的关键因素。2020-2022年持续拉尼娜期间，多个湿地区域降水增加，促进了湿地甲烷排放；2023年，厄尔尼诺导致部分湿地区域出现严重干旱，湿地排放减弱；进入2024年后，随着拉尼娜条件重新出现、部分地区降水恢复，湿地甲烷排放再次增强。
该研究揭示了一个值得关注的重要信号：仅湿地甲烷排放变化与大气OH浓度变化导致的甲烷清除能力变化，其年际波动量级与《全球甲烷承诺》的年均人为源减排规模相当。这意味着，如果不能准确监测和区分自然过程源汇变化与人为排放变化，全球甲烷减排进展可能会被自然系统的剧烈波动所掩盖。
本研究构建了“自主反演系统+自主过程模型”的分析框架，展示了我国在甲烷核算领域从“全球收支反演”到“排放机制解析”的核心技术能力。其中，“贡嘎”-甲烷大气反演系统由中国科学院青藏高原研究所团队研发，采用先进的非线性最小二乘四维变分同化算法，融合卫星观测的全球甲烷数据，实现了对全球不同区域、不同部门甲烷排放的高精度反演。北京大学、中国科学院大气物理研究所、河海大学等研究团队自主研发的IBIS、CH4MODwetland和TRIPLEX-GHG等湿地过程模型，为评估全球湿地甲烷排放变化及其驱动机制提供了重要支撑。该研究为全球甲烷源汇监测和归因分析提供了重要科学支撑，也展现了我国自主模型体系在全球温室气体核算和国际气候治理中的应用潜力。
中国科学院青藏高原研究所汪宜龙副研究员为论文第一作者，赵敏博士、田向军研究员和北京大学袁文平教授为论文通讯作者；北京大学朴世龙院士、中国科学院青藏高原研究所汪涛研究员、中国科学院大气物理研究所李婷婷研究员、河海大学朱求安教授等为共同作者。
图 2020-2024年大气甲烷增长率波动归因
