Vasilii Petrenko將冰芯裝入熔化室以提取被困的古代空氣。 （Xavier Fain / U.Rochester）

研究人員報告說，人類可能通過化石燃料的使用和提取為大氣提供更多的甲烷。

他們還發現，變暖將引發大型天然碳庫的甲烷釋放的風險似乎很低。

在2011，由羅切斯特大學地球與環境科學助理教授Vasilii Petrenko領導的一個研究小組在南極洲度過了七個星期，收集並研究了可追溯到2,000年前的12,000磅冰川冰芯樣本。

被困在冰層中的古代空氣揭示了令人驚訝的關於甲烷的新數據，這些數據可能有助於決策者在考慮減少全球變暖的方法時提供信息。

“......人為（人造）化石燃料甲烷排放量甚至比以前想像的要大......”

研究人員報告他們的研究結果 性質.

“我們的研究結果表明，人為（人造）化石燃料甲烷的排放量甚至超過了之前的預期，”Petrenko說。 “這意味著我們通過抑制化石燃料使用產生的甲烷排放，對抗全球變暖具有更大的影響力。”

今天的大氣層含有天然排放的甲烷 - 來自濕地，野火，海洋和土地滲漏 - 以及人類活動排放的甲烷，如化石燃料的提取和使用，飼養牲畜和生成垃圾填埋場，人類排放的甲烷佔60百分比或更多的總數。

科學家們能夠準確地測量大氣中甲烷的總含量以及過去幾十年來這種情況的變化。

挑戰？ 將這一總數分解為特定來源。

“我們對來自不同來源的甲烷含量以及這些甲烷如何因工業和農業活動或乾旱等氣候事件而發生變化的情況知之甚少，”國家水與大氣研究所大氣科學家Hinrich Schaefer說。新西蘭的研究（NIWA），其中進行了樣品處理的關鍵部分。

“這使我們很難理解我們應該專門針對哪些來源降低甲烷含量，”Schaefer說。

科學家可以使用甲烷的不同同位素（具有略微不同質量的原子的甲烷分子）的測量來指紋一些來源。 但即使這種方法並不總是有效，因為某些來源的同位素“特徵”可能非常相似。

例如，化石甲烷是古代碳氫化合物沉積物排放的甲烷，通常在富含化石燃料的地方發現。 從這些地點自然洩漏的化石甲烷 - “地質甲烷” - 具有與人類鑽探氣井時排放的化石甲烷相同的同位素特徵。

因此，分離自然和人為來源並估計人類排放的數量已證明是困難的。

為了更好地了解化石甲烷的自然和人為成分，Petrenko和他的團隊轉向了過去。

Petrenko的實驗室致力於了解天然和人造溫室氣體如何應對氣候變化。 他們分析了過去氣候變化如何影響溫室氣體隨著時間的推移以及這些氣體對未來變暖溫度的反應方式。

在這種情況下，Petrenko和合作者使用從南極洲泰勒冰川提取的冰芯研究過去的大氣記錄。 這些核心的歷史可以追溯到12,000年。

每年它在南極洲下雪，當前的雪層在前一層重，壓縮數百或數千年，最終形成冰層。 這些冰層含有氣泡，就像微小的時間膠囊; 利用真空泵和熔化室，研究人員能夠提取這些氣泡中的古代空氣，並研究古代大氣的化學成分。

“在工業革命之前的任何人類活動之前回歸 - 簡化了圖景......”

直到18世紀的工業革命之前，人類才開始使用化石燃料作為主要能源。 因此，12,000歲的冰芯不含人類活動產生的化石甲烷; 化石甲烷水平僅基於天然來源的甲烷。

過去的自然地質甲烷排放量被認為與當今的自然排放量相當，因此研究冰芯可以讓研究人員非常準確地測量這些水平，與人類生物對應物分開。

“在工業革命之前的任何人為活動之前回歸 - 簡化了圖片，使我們能夠非常準確地估算自然地質資源，”Petrenko說。

研究小組測得的天然地質甲烷含量比先前估計的數字低三到四倍。 如果自然地質甲烷排放低於預期，人為化石甲烷排放必須高於預期 - Petrenko估計25百分比或更多。

該研究還表明，天然古代碳儲層釋放甲烷的風險低於此前的預期。 科學家們提出了這樣一種可能性：全球變暖可能會從非常大的古代碳儲層中釋放甲烷，例如永久凍土和天然氣水合物 - 海底沉積物中的冰狀甲烷。 隨著溫度升高，這些變得不太穩定。

如果燃燒化石燃料造成的氣候變化會引發這些舊碳儲存大量甲烷排放到大氣中，這將導致更多的變暖。

“古代的空氣樣本顯示，這些關於天然甲烷排放的情景並不像考慮未來的規劃那麼重要，”Petrenko說。

“相比之下，人為化石燃料的排放量似乎比我們之前想像的還要大，因此降低這些水平對緩解全球變暖具有更大的影響力，”他說。

國家科學基金會支持這項研究。

資源： 羅切斯特大學

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