为了预测人类排放的影响，沐鸣测速地址研究人员需要对大气中的甲烷循环有一个完整的了解。他们需要知道输入的大小——自然的和人为的——以及输出的大小。他们还需要知道甲烷在大气中存在多久。

 

发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的研究结果填补了甲烷循环研究中一个长期存在的空白，将有助于气候科学家更好地评估人类干扰的程度。

 

每三年，一个名为全球碳项目的国际气候科学家小组都会更新甲烷预算。甲烷预算反映了目前对全球甲烷循环的投入和产出的了解情况。上一次更新是在2016年。

 

罗切斯特大学地球与环境科学助理教授汤姆•韦伯表示:“甲烷预算帮助我们将人类的甲烷排放置于一定的背景下，并为评估未来的变化提供了一个基准。”“在过去的甲烷预算中，海洋是一个非常不确定的术语。我们知道海洋自然会向大气释放甲烷，沐鸣测速但我们不一定知道有多少。”

 

增加甲烷的预算

 

在甲烷预算中，如果一项是不确定的，它会给所有其他的项增加不确定性，并限制研究人员预测全球甲烷系统可能如何变化的能力。因此，对海洋甲烷排放做出更准确的估计是多年来甲烷循环研究的一个重要目标。

 

但是韦伯说，这并不容易。“因为海洋太大，只有一小部分被采样为甲烷，这意味着数据是稀缺的。

 

为了克服这一限制，韦伯和加州大学欧文分校的研究生尼古拉·怀斯曼(Nicola Wiseman)收集了海洋中所有可用的甲烷数据，并将其输入机器学习模型——设计用于模式识别的计算机算法。这些模型能够识别出甲烷数据的系统模式，从而使研究人员能够预测可能的排放，即使在没有直接观测的地区也是如此。

 

“我们的方法使我们能够比以往任何时候都更准确地确定全球海洋排放率，”韦伯说。

 

最新版的甲烷预算将于今年晚些时候公布，并将结合韦伯论文的结果，让研究人员更好地了解甲烷如何在整个地球系统中循环。

 

浅水和浮游植物

 

除了有助于更好地了解全球甲烷预算，这项研究还产生了另外两个有趣的发现:

 

首先，尽管只占海洋面积的5%，但非常浅的沿海水域排放的甲烷约占海洋总排放量的50%。这是因为甲烷可以沿着大陆边缘从天然气储藏库中渗出，并在海底缺氧(缺氧)沉积物中产生。

 

在深海，甲烷在从海底到大气的漫长旅途中很可能被氧化。但在浅水中，有一条快速进入大气的路线，甲烷会在被氧化之前逸出。韦伯正在与罗切斯特大学(University of Rochester)地球与环境科学教授约翰•凯斯勒(John Kessler)合作，开展研究巡航，并进一步开发机器学习模型，以解决沿海甲烷排放中尚存的不确定性。

 

其次，甲烷的空间分布模式与浮游植物的丰富程度非常相似，这支持了最近一种有争议的假设，即浮游植物在表层海洋中产生甲烷。此前，科学家们认为甲烷只能在海洋底部的缺氧条件下产生。“越来越多的证据推翻了这种范式，我们的论文增加了一个重要的部分，”韦伯说。

 

每一种甲烷的天然来源也可能对气候变化很敏感，因此研究人员掌握一个准确的基线是很重要的。

 

韦伯说:“有很多理由相信，未来海洋可能会成为一个更大的甲烷来源，沐鸣测速平台但除非我们现在对它的排放量有一个良好的估计，否则我们将永远无法确定这些未来的变化。”

 

怀斯曼曾是罗切斯特大学的本科生研究员。她和韦伯在德国海洋研究中心与安妮特·考克合作。