编者按：“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，一篇于2023年12月12日发表的关于“湖泊甲烷排放”的新研究，利用高分辨率湖泊地图揭示了非图测小湖泊、水生植被和重复计算三个因素对甲烷排放估计的重要影响。新数据显示，那些未曾被绘制的湖泊，并非传统研究所描绘的“甲烷排放大户”。相较之下，它们仅占该地区甲烷排放的约3%，远低于过去40%的估算。这是一篇很有意思的研究。笔者在参加2022年Ramsar COP14时就曾经有学者叮嘱笔者留意国际上关于“湿地甲烷”的动态。为供全球环境治理兴趣人士参考，小编编译分享其资讯如下，供国内学者参考。

该研究对全球湖泊甲烷排放估计提出了修正建议，强调未来研究需要更精细划分湖泊尺度、改进排放模型，并全面考虑湖泊与周边生态系统的交互影响，以更准确地估算和理解湖泊甲烷排放的贡献。

4个关键数据

（1）高分辨率湖泊地图显示，非图测小湖泊（小于0.1平方公里）的面积比之前认为的要少（占总面积的12%），但仍对总排放量有显著贡献（12%）。
（2）非常小的池塘（小于0.001平方公里）仅占总面积的0.5%和总排放量的2.6%，远低于之前的估计。
（3）水生植被覆盖了北极地区8%的湖泊，对甲烷排放有贡献，但其影响被与湿地的重复计算抵消。
（4）之前的全球湖泊甲烷排放估计可能过高了。

卫星透视北极，揭秘传统甲烷排放计算误区

近期，一项由布朗大学（Brown University）进行的研究深入剖析了北极湖泊和湿地产生的甲烷排放，为这一富含悬念的问题揭开了面纱。科学家们利用NASA提供的高分辨率卫星和机载影像技术，成功突破了北极庞大地域和自然地貌的障碍，对此前鲜有涉猎的领域进行了深入挖掘。这一新发现于最近在《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）期刊上发布。

在全球温室气体中，甲烷是其中一个最为重要的贡献者。其丰富程度不仅巨大，而且在大气中的温室效应约为二氧化碳的25倍。北极地区作为全球变暖速度最快的地区，对于追踪甲烷排放的状况显得尤为迫切。

研究的首席科学家Ethan D. Kyzivat表示：“通过这项研究，我们发现那些未曾被绘制的湖泊并非传统研究所描绘的甲烷排放大户。相较之下，它们仅占该地区甲烷排放的约3%，远低于过去40%的估算。”

这一发现颠覆了过去近15年基于分辨率较低数据集所作的研究结果。在过去的数据中，研究人员通过对能够看到的小湖泊的统计推断出整个地区未绘制地图的小湖泊的数量以及它们产生的甲烷量的估计。

上图：研究人员基于人为修正的小湖面积（小于0.5平方千米）在北美苔原北极地区的推断（黑色虚线），在总体和推断面积上与WBD验证数据集（红线）相似（差异+3.3%）。图片来源：Ethan Kyzivat等

新的分析显示，这些未绘制地图的小湖泊的数量远少于先前的估计，因此对它们排放的甲烷总量的估计值大大减少。

这个研究聚焦于那些面积约为1/10平方公里、或更小一些的小湖泊，相当于约20个足球场那类。Kyzivat曾在攻读硕士学位期间开始整理数据，随后在攻读博士学位期间进行数据分析和论文撰写，共耗时两年有余。

这个研究最初旨在寻找北极地区的隐藏湖泊，但随着研究人员对数据进行更深入的检查，这个研究的目标也随之逐渐调整、演变。这项努力涉及将高分辨率机载数据与北极地区湖泊的全球地图相结合，意外地，竟然揭示了一些惊喜的结果。

与预期不同的是，研究表明许多小湖泊和大湖泊仍然被重复计算为湿地，这一双重计算使得该地区的甲烷排放估计增加。然而，考虑到新发现的未绘制的小湖泊较少，研究人员认为这个问题的规模比先前认为的小得多。

上图：累积分布图显示了（a）泛北极湖泊和湖泊水生植被面积；以及（c）参考甲烷排放的分数。插图（b）突显了植被曲线的形状，并使用重新标准化的右侧y轴，以便轻松阅读小湖泊的覆盖率。虚线表示HydroLAKES的0.1平方千米分辨率限制，尽管外推（虚线）始于0.5平方千米。图片来源：Ethan Kyzivat等

上图：首次泛北极湖泊水生植被的估算，分别以（a）HydroLAKES库存的百分比和（b）BAWLD格网单元面积的百分比呈现。缺失的数据表示在该格网单元内不存在HydroLAKES湖泊。图片来源：Ethan Kyzivat等

另一个意外的发现涉及研究方法。在甲烷建模领域，有两种广泛接受的方法，一种是“自下而上”的估计，根据地球的地图来模拟甲烷排放，正如本篇研究的科研人员在这里所做的。另一种方法是“自上而下”的估计，根据大气测量来模拟甲烷。布朗大学的Laurence C. Smith教授表示，这两种方法在过去的十多年里一直存在着令人困扰的矛盾。

新的分析数据，有望通过缩小这两种估算方法之间的差距，来帮助解决这一长期存在的问题。Smith教授表示：“可能已经有15~20年的僵局了，但关键是，卫星分辨率现在足够好，可以让‘自下而上’的研究人员群体更好地了解实际排放了多少甲烷。”

由于这一点，Kyzivat和Smith认为这项研究的工作是一个概念的证明，并且现在计划将他们的甲烷建模技术扩展到世界其他地区。这一研究为人类提供了对北极湖泊和湿地甲烷排放的全新视角，同时也为解决甲烷建模领域长期存在的两种估计方法之间的矛盾提供了新的线索。

【思考题】学而时习之

Q1: 新研究揭示北极湖泊甲烷排放真相，提到之前的全球湖泊甲烷排放估计可能过高，那么新数据中的具体数值差异是多少？以及，这一差异是否足以引发对气候模型和政策制定的实质性重新评估？现有的气候模型是否需要进行重大修正，以更准确地估算全球甲烷排放的贡献？特别是，这个新的湖泊甲烷排放研究中指出说“非图测小湖泊虽面积较小、但‘贡献’显著”，那么，在全球气候模型中，我们是否需要更精细划分湖泊尺度，以便能更准确地估算甲烷排放？

Q2：过去15年的研究基于低分辨率数据集，对小湖泊甲烷排放产生了误导性的高估。这一发现是否也提醒了咱们，对其他关键气候参数的研究，也有可能受到类似的误导？是否需要重新审视过去的气候模型和估算方法？

Q3：据上面的研究，水生植被的排放效应受到与湿地的重复计算的抵消，那么，是否能够通过更深入的数据分析，了解这一现象的具体机制，以更准确地估算湖泊和湿地系统对甲烷排放的综合影响？

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来源 | 布朗大学

编译 | 王芊佳

审核 | Linda

排版 | 绿叶

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【参考资料】

1. 研究全文参见：
A Closer Look at the Effects of Lake Area, Aquatic Vegetation, and Double‐Counted Wetlands on Pan‐Arctic Lake Methane Emissions Estimates, Geophysical Research Letters (2023). DOI: 10.1029/2023GL104825

2. https://phys.org/news/2023-12-methane-arctic-lakes-wetlands.html

来源: 海洋与湿地