“我們知道海洋自然會向大氣釋放甲烷，但我們不一定知道有多少甲烷。” （信用： 喬什·威瑟斯/不飛濺)
新的研究使用數據科學來確定每年有多少甲烷從海洋進入大氣。
為了預測人類排放的影響，研究人員需要全面了解大氣中的甲烷循環。 他們需要知道自然和人為輸入的大小以及輸出。 他們還需要知道甲烷在大氣中的停留時間。
結果發表於 自然通信，填補了甲烷循環研究中的長期空白，將有助於氣候科學家更好地評估人類干擾的程度。
每三年，由國際氣候科學家組成的小組 全球碳計劃 更新所謂的甲烷預算。 甲烷預算反映了對全球甲烷循環中投入和產出的理解現狀。 它的最新更新是在2016中。
“甲烷預算有助於我們 人體甲烷排放 羅切斯特大學地球與環境科學助理教授湯姆•韋伯（Tom Weber）說。 “在過去的甲烷預算中，海洋是一個非常不確定的名詞。 我們知道海洋自然會將甲烷釋放到大氣中，但我們不一定知道有多少甲烷。”
加起來甲烷預算
在甲烷預算中，如果一個術語不確定，則會給其他所有術語增加不確定性，並限制研究人員預測全球甲烷系統可能如何變化的能力。 因此，對甲烷的海洋排放進行更準確的估算多年來一直是甲烷循環研究的重要目標。
但是，韋伯說，“這並不容易。”由於海洋是如此廣闊，因此僅對其中的一小部分進行了甲烷採樣，這意味著數據很少。
為了克服這一局限性，加州大學爾灣分校的研究生Weber和Nicola Wiseman將來自海洋的所有可用甲烷數據進行了匯總，並將其輸入到機器學習模型中，該模型是為模式識別而設計的計算機算法。 這些模型能夠識別甲烷數據中的系統模式，從而使研究人員即使在未進行直接觀測的地區，也能夠預測可能的排放量。
韋伯說：“我們的方法使我們能夠比以往更準確地確定全球海洋排放率。”
最新版本的甲烷預算將在今年晚些時候發布，並結合Weber論文的結果，使研究人員可以更好地了解甲烷在整個地球系統中的循環方式。
淺水區和浮游植物
除了有助於更好地了解全球甲烷預算外，該研究還得出了另外兩個有趣的發現：
首先，儘管僅佔海洋面積的50％，但非常淺的沿海水卻佔海洋甲烷排放總量的5％。 那是因為甲烷可以沿著大陸邊緣從天然氣儲層中滲出並且可以 生物生產 在海底缺氧（貧氧）沉積物中。
在深水區，甲烷從海底到大氣的漫長路徑很可能被氧化。 但是在淺水區，有一條通向大氣的快速路線，甲烷在被氧化之前會逸出。 韋伯正在與羅切斯特大學地球與環境科學教授約翰·凱斯勒（John Kessler）合作，通過進行研究考察和進一步開發機器學習模型來解決沿海甲烷排放的不確定性。
第二，甲烷的空間格局與浮游植物的豐度非常相似，這支持了最近有爭議的浮游生物在表層海洋中產生甲烷的假說。 以前，科學家認為甲烷只能在海洋底部的缺氧條件下產生。 韋伯說：“證據正在逐漸積累起來，以推翻這種範例，我們的論文增加了一個重要的方面。”
甲烷的每種天然來源也可能對氣候變化敏感，對於研究人員來說，有一個準確的基準很重要。
“有很多理由認為，海洋將來可能會成為更大的甲烷來源，但是除非我們對當前的甲烷排放量有一個很好的估計，否則我們將永遠無法確定這些未來的變化，”韋伯說。
懷斯曼（Wiseman）是羅切斯特大學的前本科生研究員。 她和韋伯與德國GEOMAR亥姆霍茲海洋研究中心的Annette Kock合作。
資源： 羅切斯特大學
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