对旧碳库释放大量温室气体的担忧被夸大了

在南极的泰勒冰川收集的冰芯的一小部分。冰芯样本中包含微小的气泡，并在其中捕获了少量的古代空气。研究人员使用熔化室从气泡中提取古代空气，然后研究其化学成分。罗切斯特（Rochester）的研究重点是测量从8,000-15,000年前地球最后一次冰消期开始的空气成分。此时间段与今天类似。

土壤中的永久冻土和海洋深处的甲烷水合物是古代碳的大型储集层。随着土壤和海洋温度的升高，储层可能会崩溃，释放出大量的强效温室气体甲烷。但是这种甲烷会真正进入大气吗？

罗彻斯特大学的研究人员（包括地球与环境科学教授Vasilii Petrenko实验室的研究生Michael Dyonisius）及其合作者研究了地球历史上一段时期的甲烷排放，部分类似于今天的地球变暖。他们发表在《科学》杂志上的研究表明，即使这些大型自然仓库因变暖而释放出甲烷，也很少能真正排放到大气中。

Dyonisius说：“我们的要点之一是，我们需要更加关注人为排放（源于人类活动的排放）而不是自然反馈。”

什么是甲烷水合物和多年冻土？

植物死亡后，会分解为土壤中的碳基有机物。在极冷的条件下，有机物中的碳冻结并被捕获，而不是排放到大气中。这形成了多年冻土，这种土壤甚至在夏季也被连续冻结了一年以上。多年冻土主要存在于陆地上，主要分布在西伯利亚，阿拉斯加和加拿大北部。

与有机碳一起，永久冻土中还有大量的水冰。当多年冻土层在高温下解冻时，冰融化，下面的土壤变得涝渍，从而帮助创造了低氧条件-土壤中微生物消耗碳并产生甲烷的理想环境。

另一方面，甲烷水合物主要存在于大陆边缘的海洋沉积物中。在甲烷水合物中，水分子的笼子将甲烷分子捕获在内部。甲烷水合物只能在高压和低温下形成，因此它们主要存在于海洋深处。如果海洋温度升高，甲烷水合物所在的海洋沉积物的温度也会升高。然后，水合物将不稳定，分解并释放出甲烷气体。

佩特连科说：“即使其中的一小部分迅速失稳并且甲烷被转移到大气中，我们也会对温室气体产生巨大的影响，因为甲烷是一种非常强大的温室气体。”“担忧确实与随着气候继续变暖而从这些库存中释放出真正大量的碳有关。”

从冰芯收集数据

为了确定在变暖条件下古代碳沉积物中可能释放出多少甲烷，Dyonisius和他的同事们转向了地球过去的模式。他们从南极的泰勒冰川（Taylor Glacier）钻取并收集了冰芯。冰芯样本的行为就像时间胶囊：它们包含微小的气泡，并在其中捕获了少量的古代空气。研究人员使用熔化室从气泡中提取古代空气，然后研究其化学成分。

Dyonisius的研究专注于测量8,000-15,000年前地球上一次冰消期以来的空气成分。

迪奥尼修斯说：“这个时间段与今天的部分相似，当时地球从寒冷的状态变成了温暖的状态。”“但是在最后一次冰消期间，变化是自然的。现在，变化是由人类活动推动的，我们正从温暖的状态转变为更加温暖的状态。”

通过分析样品中甲烷的碳14同位素，研究小组发现古代碳储层的甲烷排放量很小。因此，戴奥尼修斯总结说：“如今，这些旧碳库不稳定并产生大量积极的变暖反馈的可能性也很小。”

Dyonisius和他的合作者还得出结论，释放的甲烷不会大量进入大气。研究人员认为，这是由于几种天然的“缓冲液”造成的。

缓冲液防止释放到大气中

在甲烷水合物的情况下，如果甲烷释放到深海中，则大部分甲烷会在到达大气层之前被海洋微生物溶解并氧化。如果多年冻土中的甲烷在土壤中形成足够深的深度，则它可能会被食用甲烷的细菌氧化，或者永久冻土中的碳可能永远不会转化为甲烷，而是会以二氧化碳的形式释放。

佩特连科说：“看来，无论采用什么天然缓冲剂，都可以确保释放出的甲烷量不多。”

数据还显示，在上一次冰消期，湿地甲烷排放量随着气候变化而增加，并且随着当今世界继续变暖，湿地甲烷排放量可能会增加。

佩特连科说，即便如此，“目前人为产生的甲烷排放量比湿地排放量大两倍左右，我们的数据表明，我们不必担心大型碳库中大量甲烷的释放以应对未来的变暖；我们应该更加关注人类活动中释放出的甲烷。”

参考：MN Dyonisius，VV Petrenko，AM Smith，Q.Hua，B.Yang，J.Schmitt，J.Beck，B.Seth，M.Bock，B.Hmiel所著的“冰期甲烷预算中的旧碳库并不重要” ，I。Vimont，JA Menking，SA沙克尔顿，D。Baggenstos，TK Bauska，RH Rhodes，P.Sperlich，R.Beaudette，C.Harth，M.Kalk，EJ Brook，H.Fischer，JP Severinghaus和RF Weiss， 2020年2月21日，Science.DOI：
10.1126 / science.aax0504

这项研究得到了美国国家科学基金会和戴维·露西尔·帕卡德基金会的支持。