城环学院彭书时团队与合作者揭示2020年代初期大气甲烷激增关键机制
发布时间: 2026-02-20 11:47:38
2026年2月5日，北京大学城市与环境学院彭书时研究团队联合国内外合作者在《科学》（ Science ）发表了题为《2020年代初大气甲烷浓度为何激增》（“Why methane surged in the atmosphere during the early 2020s”）的研究长文（Science, 2026, 391, adx8262）。该研究系统阐明了2020年代初期全球大气甲烷浓度空前快速增长的关键驱动机制：一是大气氧化甲烷的“自净”能力减弱，二是在气候年际变化影响下自然湿地和内陆水体甲烷排放量增加。
甲烷（CH4）是仅次于二氧化碳的第二大温室气体。自2007年以来，大气中甲烷浓度持续稳步上升，但在2020—2022年期间出现陡增，随后在2023年回落。这一剧烈波动引发了科学界广泛关注，然而传统假说在解释此类短期剧变时常存争议，难以界定其主因究竟是排放源增强还是大气清除减弱（大气汇减小）。
在之前工作基础上（Nature, 2022, 612, 477—482），彭书时研究团队联合多所国内外研究机构，对此谜题展开深入探究。研究团队整合了GOSAT卫星观测、NOAA全球地面监测网络数据、基于两种方法估算的大气OH自由基浓度以及三套大气反演模型，从多维度对全球甲烷收支进行了定量分析。研究发现，2020年至2021年，大气中OH自由基的浓度出现显著下降。作为清除甲烷的主要氧化剂，OH自由基浓度降低直接削弱了对大气甲烷的去除能力。这一下降主要与同期全球氮氧化物（NOx）等OH自由基前体物的排放减少有关。OH自由基浓度的变化，解释了2019—2023年间约80%的甲烷增长率年际变异。另一方面，2020—2022年持续的拉尼娜（La Niña）事件为全球多个地区带来了异常充沛的降水，促使热带湿地与内陆水域面积显著扩大，尤其在非洲和亚洲的热带区域更为明显。这一变化导致湿地甲烷排放量大幅增加。与此同时，北极地区湿地的甲烷排放也在上升。两者共同作用，进一步推高了大气中的甲烷浓度。2023年甲烷增速的放缓则主要源于大气OH自由基浓度回升，以及厄尔尼诺事件引发的干旱对部分自然排放的抑制作用。
2020年代初期大气甲烷激增的归因
该成果不仅是甲烷循环研究领域的重大发现，更是国际科技交流合作联合攻关的结晶。正是得益于多个研究团队在OH自由基估算、全球排放反演以及湿地甲烷模拟等领域的深度交叉与鼎力支持，才使得研究能够在如此短的时间内从多维度定量破解甲烷激增之谜。这种跨国界、跨学科的协同努力，为应对全球环境挑战提供了坚实的科学支撑。
同期《科学》杂志配发了由著名学者Euan G. Nisbet教授与Martin R. Manning撰写的评述文章“What is causing the methane surge”，对该研究给予高度肯定。该成果不仅清晰阐释了近期全球甲烷浓度异常波动的主要原因，为制定更具针对性的甲烷减排与气候变化应对策略提供了关键科学依据，同时也为今后完善全球甲烷收支评估、提升模型预测能力指明了方向。
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