甲烷是一种温室气体，虽然在大气中的含量比二氧化碳低，但单位质量的增温效应很强。在北极快速变暖的背景下，西伯利亚地区多年冻土持续退化、野火活动加剧，就像一个有着“漏气”隐患的“天然甲烷仓库”。问题是，它“漏气”有多快？会给全球甲烷减排带来多大影响？
8月7日凌晨，国际学术期刊《科学》发表了来自中国科学院大气物理研究所（以下简称“大气所”）刘毅研究员团队及其国际合作者的论文。他们聚焦气候变化背景下西伯利亚地区甲烷排放演变过程研究，揭示了大气环流诱发野火提升甲烷释放、导致近期甲烷排放显著增加的机理。
研究显示，2010年至2023年，西伯利亚年甲烷排放量增加约1200±190万吨，平均每年增加约5%，即约110±10万吨。虽然西伯利亚甲烷排放只占全球总量约5%，但它的增长速度和潜在影响不容忽视。
把一笔“糊涂账”算得更清楚
西伯利亚地域辽阔、气候严酷，观测资料又很有限。过去，不同研究算出的甲烷排放量差别很大，科学家甚至难以判断它究竟是在增加，还是只是在短期波动。
为此，论文第一作者、大气所朱思虹博士利用自主研发的甲烷排放同化反演系统，融合温室气体观测卫星和全球近地面观测数据，将西伯利亚甲烷排放总量和趋势的估算不确定性降低至10%左右。通俗地说，就是根据大气中测到的甲烷浓度，循着痕迹找源头，反推出各地排放了多少甲烷。目前，当地甲烷年均增量已相当于同期全球湿地年均增量的92%，而湿地的排放增量又约占全球甲烷排放总量的三分之一。
“早在2021年，我们就发现了西伯利亚甲烷排放的上升趋势。”然而刘毅研究员并没有急着下结论，而是继续追问：反演结果可靠吗？排放增长背后的物理机制是什么？此后数年的工作，正是为这两个问题寻找答案。
谁是甲烷增排的“罪魁祸首”
研究发现，以叶尼塞河为界，西伯利亚东西两侧正在呈现出两种不同的气候图景：西部更湿，东部更暖更干。两地甲烷排放增长的核心驱动机制存在显著差异。
西西伯利亚主要受到冬季斯堪的纳维亚型大气环流影响，增加的海洋水汽和热量输送加剧该地季节性冻土融化，促进甲烷释放；东西伯利亚则与北极涛动（AO）引发的高压异常有关，高压系统带来的持续性暖干化加剧野火强度和频次，加速永久冻土突发性解冻，进而增加甲烷排放。
大气环流影响甲烷排放的季节演变机制示意图（科学概念：大气所团队；制图：中国科学院国际合作局）
同时，甲烷排放并不是随着最高气温上涨而匀速上涨，而是出现了轻微的加速上升。研究估算，在高排放情景下，到本世纪中叶，西伯利亚新增的甲烷排放可能抵消全球预期人为甲烷减排量的五分之一。其中，东西伯利亚的甲烷排放增加的幅度和概率较大。
刘毅研究员强调，如果忽略这种区域性的、非线性的反馈，全球甲烷预算将出现严重偏差，全球减排努力也可能被自然源变化“抵消”一部分。“因此，全球气候评估工作必须重视此类‘超调效应’，即增温引发的额外自然源甲烷排放进一步加剧温室效应，使实际升温幅度可能超出原有预测，并将这一反馈更充分地纳入未来气候预测与风险评估。”
值得警惕的是，西伯利亚多年冻土中储存的碳即便只有一小部分释放到大气中，也可能会对全球气候目标构成严峻挑战。这类气候驱动的自然源甲烷反馈可能削弱人为甲烷减排的气候效益，并成为全球甲烷治理中的重要不确定因素。相关发现对我国参与全球气候治理、完善温室气体综合观测体系，以及提升气候反馈与风险预估能力具有重要启示。
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