新研究发现多年冻土区深部碳酸盐层释放温室气体

　　2021年8月10日，PNAS杂志发表文章《2020年热浪期间和之后，西伯利亚多年冻土区碳酸盐岩层中的甲烷释放》（MethanereleasefromcarbonaterockformationsintheSiberianpermafrostareaduringandafterthe2020heatwave）称，在多年冻土区，不仅土壤层中存储的甲烷会在气候变暖的情况下会被解冻释放，冻土层下部的碳酸盐岩层也可能成为温室气体的重要来源。
　　多年冻土区覆盖北半球大片地区，气候变暖背景下，多年冻土的解冻使得存储在其中的二氧化碳、甲烷等温室气体被释放出来，放大了人为的温室气体效应。其中，甲烷被认为比二氧化碳的变暖潜力更大，后果更为严重，因此，学界悲观主义者已经多次提及迫在眉睫的甲烷炸弹问题。不过，部分研究预测称，即使到了2100年，冻土解冻产生的温室气体仅仅会导致全球增温0。2。但是德国伯恩大学研究人员基于对2020年夏季热浪对西伯利亚多年冻土区的研究，对这一预测结果提出了挑战。新研究称，以前的大多数研究只涉及多年冻土中植物和动物遗骸腐烂产生的排放。但是，该研究基于PULSE（一款2020年发布的基于卫星光谱学的大气甲烷浓度交互式地图）研究了甲烷浓度的演变，他们发现在西伯利亚北部的两个地区泰米尔褶皱带和西伯利亚地台边缘甲烷浓度显著升高。研究人员发现，这两条拉长的甲烷浓度带同深部的碳酸盐岩的露头和分布具有很强的关联性。在这两个地区，土壤地层非常薄，部分甚至根本不存在，因此有机土壤物质腐烂产生的甲烷排放的可能性不大。因此，研究人员判断称，这两条高浓度甲烷条带是被深部岩层的甲烷排放控制，属于来自地下的热源性甲烷，而这种释放过程实际上同多年冻土解冻也有一定的关系。因为，冻结的多年冻土保护了深部的甲烷稳定性，热浪则引起多年冻土的变化，导致浅层甲烷气体稳定性降低，从而导致在岩层裂缝中释放。
　　研究人员称，该项研究证实了多年冻土的解冻引发的甲烷排放过程不仅仅是来自冻土的土壤层内部，更有可能激活冻土下部的热源性甲烷。因此，多年冻土与甲烷的反馈作用可能要比单纯考虑微生物甲烷的研究更加严重。因为，据估计，地球多年冻土层中的气体水合物含有20Gt的碳。此外，该项研究还将有助于支撑多年冻土层下的天然气储层开发研究。研究人员展望称，为了弄清这些来源的甲烷转移到大气的速度，迫切需要进行进一步的研究，包括监测空气成分、跟踪空气运动、收集空气样本以分析产热喷口示踪剂，模拟水合物的不稳定过程。
　　转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2021年第16期，刘文浩编译。