濕地甲烷排放在高緯度地區顯著增加

濕地是地球上最大的自然甲烷來源，這是一種強效溫室氣體，其效能是二氧化碳加熱大氣的約30倍。來自美國能源部洛倫斯伯克利國家實驗室（Berkeley Lab）的研究團隊分析了整個北方-北極地區的濕地甲烷排放數據，發現自2002年以來，這些排放量已經增加了約9％。

畜牧業和化石燃料生產在每年向大氣中排放數十噸甲烷方面的角色已經得到了充分研究。儘管自然濕地排放的量更不確定，但量化這些排放對預測氣候變化非常重要。科學家們預計，由於北方和北極生態系統的氣溫正在以全球平均四倍的速度上升，濕地甲烷排放量也在增加，但由於在這些廣闊且常常水淹的環境中監控排放非常困難，因此很難確定增幅有多大——直到現在。

“北方和北極環境富含碳且對變暖敏感”，研究的主要作者之一、伯克利實驗室的研究科學家朱青（Qing Zhu）解釋道。該研究利用多種先進監測方法的數據，找出了過去二十年間排放量增加9％的原因。這項研究的成果於本週發表在《自然氣候變化》期刊上。

“氣溫上升會增加微生物活性和植物生長，”朱青繼續說，“這些都與甲烷等氣體的排放相關。通過了解自然甲烷來源的變化，我們可以更精確地監測溫室氣體，這能幫助科學家了解當前和未來的氣候變化狀態。”

高緯度濕地：量化甲烷排放及其變化

儘管甲烷在大氣中停留的時間比二氧化碳要短得多（10年對比300年），但甲烷的分子結構使其在加熱大氣方面的能力是CO2的30倍。

較高的氣溫不僅增強了存在於飽和土壤中的甲烷釋放微生物的活性，還擴大了濕土壤的面積，這些微生物在這些環境中繁榮生長，隨著凍土的融化和降水形式從雪轉為雨。這也是為什麼科學家們預期這些高緯度地區的甲烷排放量會增加，並且更準確地量化甲烷的急迫性。

最常見的測量溫室氣體釋放的方法是固定一個位置，在一個腔體中捕捉從土壤排放的氣體，讓它們在一定時間內累積。另一種方法是使用數米高的渦度協方差測塔，這些自動化設備能夠在生態系統的廣大範圍內持續測量土壤、植物和大氣之間的溫室氣體交換，並且往往位於難以到達的濕地。伯克利實驗室的研究團隊結合這兩種方法獲得的數據，分析了北極-北方地區307年的總甲烷排放數據，從而更好地了解影響數百英畝土地及數分鐘至數十年的排放因素。

研究團隊發現，從2002年到2021年，這些地區的濕地每年排放平均20太克（teragrams，1太克等於1億公斤）的甲烷，相當於約55座帝國大廈的重量。他們還發現，自2002年以來，這些地區的甲烷排放量增加了約9％。

此外，研究人員考慮了兩個在北極和北方地區的“熱點”區域，這些地區的甲烷排放量顯著高於周圍環境。他們發現，這些熱點貢獻了約一半的年度平均排放，有助於推動減緩措施和未來的測量。

影響濕地排放的環境因素

研究人員還調查了哪些環境因素解釋了較高的甲烷排放，發現了兩個主要驅動因素：氣溫和植物生產力。

高氣溫會增加微生物活性；當氣溫上升時（無論是由於氣候變化的平均影響，還是由於某些年份氣候變異性所致），會釋放出更多的甲烷。團隊發現，氣溫是控制北方-北極生態系統濕地排放及其變化的主導因素。這可能導致氣候反饋，即由於微生物活動增加而釋放的甲烷排放進一步提高大氣溫度，導致更多的甲烷排放，如此循環。

更高的植物生產力增加了土壤中的碳含量，這為產生甲烷的微生物提供了燃料。研究人員發現，當植物更具生產力和活性、釋放出幫助微生物繁榮的基質時，濕地甲烷排放會增加。

團隊還確定2016年為濕地甲烷排放最高的一年，這一年也是自1950年以來高緯度地區最暖的一年。

將濕地排放管理作為自然氣候解決方案

朱青解釋說：“由於甲烷在大氣中的壽命相對較短，因此可以相對快速地減少和去除它。通過提供對濕地在全球氣候系統中作用的更精確的理解，以及它們的甲烷排放如何以及以什麼速度增加，這項研究可以為理解和應對氣候變化提供科學基準。”

這項研究得到了美國能源部科學辦公室和NASA的支持。

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Meta Title: 高緯度地區濕地甲烷排放顯著增加的研究

Meta Description: 本文探討了濕地如何成為地球最大的天然甲烷來源，並分析了高緯度地區甲烷排放增加的原因及其氣候影響。

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洛倫斯伯克利國家實驗室（Berkeley Lab）致力於通過清潔能源、健康地球和發現科學的研究來為人類提供解決方案。該實驗室成立於1931年，基於團隊能最佳解決重大問題的信念，伯克利實驗室及其科學家已獲得16項諾貝爾獎。來自全球的研究人員依賴該實驗室的世界一流科學設施進行他們的開創性研究。伯克利實驗室是一個多計畫國家實驗室，由加利福尼亞大學管理，隸屬於美國能源部的科學辦公室。

美國能源部的科學辦公室是美國物理科學基礎研究的最大單一支持者，並致力於應對我們時代的一些最緊迫的挑戰。部分資料參考自美國能源部與美國NSO團隊。