據(jù)外媒報道，今天，人類活動排放的甲烷占全球排放總量的60%，主要來自化石燃料的燃燒、垃圾填埋場的分解和農(nóng)業(yè)部門。近四分之一的甲烷排放可歸因于農(nóng)業(yè)，其中大部分是來自飼養(yǎng)牲畜。水稻種植和食物浪費也是農(nóng)業(yè)甲烷的重要來源，因為為人類消費而生產(chǎn)的所有食物中有近三分之一被丟失或浪費了。而美國宇航局(NASA)的科學家們正在研究全球甲烷預算，以更好地了解甲烷排放的主要來源，以及它們?nèi)绾未龠M氣候變化。

除了人類來源之外，甲烷也在自然環(huán)境中產(chǎn)生。最大的甲烷自然來源是濕地，它占全球甲烷排放量的30%。其他甲烷排放的自然來源包括海洋、白蟻、永久凍土、植被和野火。

自工業(yè)革命以來，由于石油、天然氣和煤炭的大量使用，對牛肉和乳制品的需求增加，以及食物和有機廢物的生產(chǎn)增加，大氣中的甲烷濃度已經(jīng)增加了一倍多。盡管大氣中甲烷濃度的增加在接近20世紀末時明顯放緩，但自2006年以來，濃度一直在大幅增加，這可能是由于飼養(yǎng)牲畜、重新依賴天然氣以及近年來的濕地和全球變暖所造成的排放上升。

NASA新的甲烷三維畫像顯示了世界上第二大溫室變暖的貢獻者在大氣中的流動。將來自排放清單和濕地模擬的多個數(shù)據(jù)集結合到一個高分辨率的計算機模型中，研究人員現(xiàn)在有了一個額外的工具來了解這種復雜的氣體及其在地球的碳循環(huán)、大氣成分和氣候系統(tǒng)中的作用。新的數(shù)據(jù)可視化建立了一個更全面的畫面，顯示了地面上甲烷來源的多樣性，以及該氣體在大氣中移動時的行為。

溫室效應和甲烷

溫室氣體，包括甲烷，有助于化學反應和氣候反饋。溫室氣體分子通過像熱毯一樣的作用來捕獲太陽能。來自太陽的能量被地球表面吸收，盡管其中一些能量被反射到大氣中。被吸收的能量也會以紅外線的波長重新發(fā)射出來。一些反射和再發(fā)射的能量重新進入空間，但其余的被溫室氣體困在大氣中。隨著時間的推移，捕獲的熱量使我們的氣候變暖，使全球氣溫上升。

人類活動驅(qū)動的溫度上升會對自然來源釋放的甲烷產(chǎn)生影響。例如，永久凍土可以自然解凍，并將甲烷排放到大氣中，但由于人類活動造成的變暖，增加了永久凍土解凍的速度。

甲烷是世界上對全球變暖的第二大“貢獻者”，僅次于二氧化碳。盡管二氧化碳在大氣中比甲烷更豐富，但單個甲烷分子比單個二氧化碳分子更有效地捕獲熱量。

然而，一個甲烷分子的壽命比一個二氧化碳分子短，因為自然的化學過程比二氧化碳更快地將甲烷從大氣中清除。這意味著，如果甲烷排放量下降，并保持對甲烷的自然化學洗滌，大氣中的甲烷可能在短短十年內(nèi)大幅減少。減少投入大氣層的甲烷數(shù)量，可以對減少氣候變化的近期影響產(chǎn)生重大和幾乎直接的影響，并可能有助于將全球溫度變化保持在2攝氏度以下。

為什么奶牛會產(chǎn)生甲烷

牛是反芻動物，意味著它們有專門的消化系統(tǒng)，可以處理人類和大多數(shù)其他動物無法消化的食物，如新鮮的草和未煮熟的谷物。當食物進入牛的胃部時，會經(jīng)歷一個稱為腸道發(fā)酵的過程：微生物和細菌部分分解食物顆粒，然后在胃部稱為瘤胃的部分發(fā)酵。隨著食物顆粒的發(fā)酵，它們產(chǎn)生甲烷。每次牛打嗝--以及在較小程度上打嗝--甲烷都會被排出并進入大氣層，在那里它是一種溫室氣體。

NASA對甲烷的關注

雖然甲烷濃度被很好地觀測到，但排放量必須根據(jù)各種因素來推斷。NASA科學家使用各種方法來跟蹤甲烷的排放。為了得到最準確的估計，他們使用來自世界各國的排放清單，模擬濕地甲烷排放，并利用大氣模型將其與地面、空中和衛(wèi)星數(shù)據(jù)相結合。

在加州(和其他一些地區(qū))，研究人員駕駛配備有NASA機載可見光紅外成像光譜儀--下一代，或AVIRIS-NG的飛機，收集高度校準的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被用于加州甲烷調(diào)查，這是一個由NASA、加州空氣資源委員會和加州能源委員會共同資助的項目，用于快速識別和報告甲烷泄漏。

在阿拉斯加和加拿大西北部，NASA研究人員使用衛(wèi)星、飛機和實地研究，以更好地了解來自融化的永久凍土的甲烷排放，作為北極寒帶和脆弱性實驗(ABoVE)的一部分。研究人員發(fā)現(xiàn)，富含碳的永久凍土正在以越來越快的速度解凍，這可能是人類引起的氣候變化的結果，使北極地區(qū)成為甲烷排放的重要潛在來源。根據(jù)科學估計，這個地區(qū)的土壤儲存的碳比過去200年所有人類活動所排放的碳多五倍。

NASA研究人員將來自ABoVE和加州甲烷調(diào)查等任務的數(shù)據(jù)與他們對甲烷在大氣中的行為方式的了解相結合，創(chuàng)建甲烷計算機模型。這些模型可以幫助科學家和政策制定者了解過去、現(xiàn)在和未來的大氣甲烷模式。

減少甲烷排放的途徑

各個領域的研究人員已經(jīng)研究了減少全球甲烷排放的潛在解決方案。例如，沼氣系統(tǒng)通過將牲畜、農(nóng)作物、水和食物的廢物轉(zhuǎn)化為能源來減少甲烷排放。沼氣是通過在垃圾填埋場發(fā)生的相同的自然過程來分解有機廢物產(chǎn)生的。然而，沼氣系統(tǒng)利用產(chǎn)生的氣體，將其作為清潔、可再生和可靠的能源，而不是讓其作為溫室氣體釋放到大氣中。

由加州大學戴維斯分校的 Ermias Kebreab 教授領導的一項研究發(fā)現(xiàn)，在牛的飲食中加入幾盎司的海藻可以將它們的甲烷排放量減少 82% 以上。

這些類型的技術和生物創(chuàng)新可能為決策者、牧場主和其他人提供更多管理我們未來甲烷的選擇。

關鍵詞： NASA 科學家 溫室效應 甲烷