據外媒報道，今天，人類(lèi)活動(dòng)排放的甲烷占全球排放總量的 60%，主要來(lái)自化石燃料的燃燒、垃圾填埋場(chǎng)的分解和農業(yè)部門(mén)。近四分之一的甲烷排放可歸因于農業(yè)，其中大部分是來(lái)自飼養牲畜。水稻種植和食物浪費也是農業(yè)甲烷的重要來(lái)源，因為為人類(lèi)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(xué)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(lái)源，以及它們如何促進(jìn)氣候變化。

　　除了人類(lèi)來(lái)源之外，甲烷也在自然環(huán)境中產(chǎn)生。最大的甲烷自然來(lái)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(lái)源包括海洋、白蟻、永久凍土、植被和野火。

　　自工業(yè)革命以來(lái)，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(shí)明顯放緩，但自 2006 年以來(lái)，濃度一直在大幅增加，這可能是由于飼養牲畜、重新依賴(lài)天然氣以及近年來(lái)的濕地和全球變暖所造成的排放上升。

　　NASA 新的甲烷三維畫(huà)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(dòng)。將來(lái)自排放清單和濕地模擬的多個(gè)數據集結合到一個(gè)高分辨率的計算機模型中，研究人員現在有了一個(gè)額外的工具來(lái)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中的作用。新的數據可視化建立了一個(gè)更全面的畫(huà)面，顯示了地面上甲烷來(lái)源的多樣性，以及該氣體在大氣中移動(dòng)時(shí)的行為。

　　溫室效應和甲烷

　　溫室氣體，包括甲烷，有助于化學(xué)反應和氣候反饋。溫室氣體分子通過(guò)像熱毯一樣的作用來(lái)捕獲太陽(yáng)能。來(lái)自太陽(yáng)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(huì )以紅外線(xiàn)的波長(cháng)重新發(fā)射出來(lái)。一些反射和再發(fā)射的能量重新進(jìn)入空間，但其余的被溫室氣體困在大氣中。隨著(zhù)時(shí)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(lèi)活動(dòng)驅動(dòng)的溫度上升會(huì )對自然來(lái)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(lèi)活動(dòng)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(gè)甲烷分子比單個(gè)二氧化碳分子更有效地捕獲熱量。

　　然而，一個(gè)甲烷分子的壽命比一個(gè)二氧化碳分子短，因為自然的化學(xué)過(guò)程比二氧化碳更快地將甲烷從大氣中清除。這意味著(zhù)，如果甲烷排放量下降，并保持對甲烷的自然化學(xué)洗滌，大氣中的甲烷可能在短短十年內大幅減少。減少投入大氣層的甲烷數量，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(huì )產(chǎn)生甲烷

　　牛是反芻動(dòng)物，意味著(zhù)它們有專(zhuān)門(mén)的消化系統，可以處理人類(lèi)和大多數其他動(dòng)物無(wú)法消化的食物，如新鮮的草和未煮熟的谷物。當食物進(jìn)入牛的胃部時(shí)，會(huì )經(jīng)歷一個(gè)稱(chēng)為腸道發(fā)酵的過(guò)程：微生物和細菌部分分解食物顆粒，然后在胃部稱(chēng)為瘤胃的部分發(fā)酵。隨著(zhù)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(huì )被排出并進(jìn)入大氣層，在那里它是一種溫室氣體。

　　NASA 對甲烷的關(guān)注

　　雖然甲烷濃度被很好地觀(guān)測到，但排放量必須根據各種因素來(lái)推斷。NASA 科學(xué)家使用各種方法來(lái)跟蹤甲烷的排放。為了得到最準確的估計，他們使用來(lái)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、空中和衛星數據相結合。

　　在加州(和其他一些地區)，研究人員駕駛配備有 NASA 機載可見(jiàn)光紅外成像光譜儀--下一代，或 AVIRIS-NG 的飛機，收集高度校準的數據。這些數據被用于加州甲烷調查，這是一個(gè)由 NASA、加州空氣資源委員會(huì )和加州能源委員會(huì )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 研究人員使用衛星、飛機和實(shí)地研究，以更好地了解來(lái)自融化的永久凍土的甲烷排放，作為北極寒帶和脆弱性實(shí)驗(ABoVE)的一部分。研究人員發(fā)現，富含碳的永久凍土正在以越來(lái)越快的速度解凍，這可能是人類(lèi)引起的氣候變化的結果，使北極地區成為甲烷排放的重要潛在來(lái)源。根據科學(xué)估計，這個(gè)地區的土壤儲存的碳比過(guò)去 200 年所有人類(lèi)活動(dòng)所排放的碳多五倍。

　　NASA 研究人員將來(lái)自 ABoVE 和加州甲烷調查等任務(wù)的數據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(xué)家和政策制定者了解過(guò)去、現在和未來(lái)的大氣甲烷模式。

　　減少甲烷排放的途徑

　　各個(gè)領(lǐng)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，沼氣系統通過(guò)將牲畜、農作物、水和食物的廢物轉化為能源來(lái)減少甲烷排放。沼氣是通過(guò)在垃圾填埋場(chǎng)發(fā)生的相同的自然過(guò)程來(lái)分解有機廢物產(chǎn)生的。然而，沼氣系統利用產(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(xué)戴維斯分校的 Ermias Kebreab 教授領(lǐng)導的一項研究發(fā)現，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(lèi)型的技術(shù)和生物創(chuàng )新可能為決策者、牧場(chǎng)主和其他人提供更多管理我們未來(lái)甲烷的選擇。
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