甲烷含量正在上升——科学家也不确定原因

An employee of European Gas Limited works on British company's coalbed methane exploration site outside Folschviller, eastern France, February 4, 2013. After slamming the door to potentially huge shale gas reserves over environmental concerns, France has now discovered there could be at least five years worth of another cheap-to-produce gas in the former coal mining region of Lorraine. But, divisions in the French government, as with shale gas, are hampering efforts to develop so-called coalbed methane, a gas extracted from layers of coal too deep underground to be mined. Picture taken February 4, 2013. REUTERS/Christian Hartmann (FRANCE - Tags: ENERGY ENVIRONMENT BUSINESS INDUSTRIAL) - PM1E92E1EXR01
A 20 year pause is over.Image: REUTERS/Christian Hartmann
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大约20年前,甲烷含量停止上升。这是应对气候变化和全球变暖斗争中的一个重要里程碑,因为甲烷是第二大强效温室气体。但如今这些含量正在上升,威胁到2015年《巴黎气候协定》的目标。

将全球气温升幅限制在工业化前水平以上仅2°C,需要国际社会共同努力。从提高认识到投资无化石燃料电力,已取得一定进展。但鉴于中国和印度燃煤发电量增长令人担忧,以及美国决定退出该协定,我们不能有丝毫自满。如今,那些致力于实现《巴黎协定》目标的人所作的最大努力,可能已遭受了不幸的打击。

在所有人都专注于如何应对二氧化碳时,大气中的甲烷含量——此前曾下降并趋于稳定——开始以惊人的速度悄然攀升。这一情形中最令人困惑的是,目前尚不清楚是什么导致了甲烷的增加。

大气甲烷正以惊人的速度上升。 Image: 2nd Institute

甲烷的起伏

1984年是首个拥有可靠甲烷含量数据的年份,当年在大气中检测到的该气体含量为1645十亿分之一(ppb)。科学家通过观测地球大气远程海洋边界层中甲烷的平均摩尔分数来测量其浓度。

1984年至2006年间,甲烷以适度速度上升。但到2017年,其全球年均值已飙升至1850 ppb,2007年至2017年期间增加了约75 ppb。

尽管这一增长在全球范围内均有出现,但在热带地区和北部中纬度地区更为集中。目前对这一增长的解释尚不明显。根据一篇同行评审论文的说法,该论文发表于Global Biogeochemical Cycles:“可能的原因包括排放量增加(源输入的相对比例发生变化),或甲烷清除量下降,或两者兼而有之。”

这一表述需要稍作解释。简而言之,甲烷增加的原因尚未完全明了。可能是更多甲烷正被释放到大气中,这就引出了一个问题:它来自何处?也可能是大气自我净化的固有能力受到了损害,但原因何在,又是什么导致的?该报告作者之一、伦敦大学皇家霍洛威学院地球科学家尤安·奈斯比特(Euan Nisbet)总结道:“这是一件非常、非常令人担忧的事情。”

因果关系

牛、绵羊和山羊有许多共同之处。作为最常饲养的家畜之一,它们的数量非常庞大——约14亿头牛,超过10亿只绵羊,以及超过9.5亿只山羊。

它们还有一个共同点,即都属于反刍动物。这意味着它们拥有复杂的消化道,难以消化的食物——例如草和其他纤维素材料——会在其中发酵、被反刍并再次消化。纤维素的消化过程尤其会产生甲烷。

全球肉类消费正在增长。因此,用于肉类生产的动物数量有所增加,导致甲烷产量不可避免地激增。植物性饮食的上升趋势或许能在一定程度上缓解肉类行业的增长及其带来问题的气体副产品,但这是否足够?可能性不大。

大气压力

一个更棘手的问题可能与大气氧化有关。根据麻省理工学院大气科学教授罗纳德·普林(Ronald Prinn)的说法,进入地球大气的大多数痕量气体会通过由空气中化学反应驱动的自我净化过程被清除。这一过程被称为大气的氧化能力:它涉及臭氧和一种称为羟基的自由基。

奈斯比特及其合著者写道,甲烷含量高于预期的一种可能解释是大气“……氧化能力——即净化能力——”的下降。

气候学界以及负责稳定全球气温上升的人员所面临的首要担忧在于,2007年以来甲烷含量的增加是始料未及的。因此,在设定《巴黎协定》目标时,这一增长并未被纳入温室气体情景。如果甲烷继续以同样速度增加,可能会彻底动摇《巴黎协定》的目标。

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