「海洋與濕地」（OceanWetlands）小編注意到，一篇於2023年12月12日發表的關於「湖泊甲烷排放」的新研究，利用高解析度湖泊地圖揭示了非圖測小湖泊、水生植被和重複計算三個因素對甲烷排放估計的重要影響。新數據顯示，那些未曾被繪製的湖泊，並非傳統研究所描繪的「甲烷排放大戶」。相較之下，它們僅占該地區甲烷排放的約3%，遠低於過去40%的估算。這是一篇很有意思的研究。筆者在參加2022年Ramsar COP14時就曾經有學者叮囑筆者留意國際上關於「濕地甲烷」的動態。為供全球環境治理興趣人士參考，小編編譯分享其資訊如下，供國內學者參考。
該研究對全球湖泊甲烷排放估計提出了修正建議，強調未來研究需要更精細劃分湖泊尺度、改進排放模型，並全面考慮湖泊與周邊生態系統的交互影響，以更準確地估算和理解湖泊甲烷排放的貢獻。
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4個關鍵數據
- （1）高解析度湖泊地圖顯示，非圖測小湖泊（小於0.1平方公里）的面積比之前認為的要少（占總面積的12%），但仍對總排放量有顯著貢獻（12%）。
- （2）非常小的池塘（小於0.001平方公里）僅占總面積的0.5%和總排放量的2.6%，遠低於之前的估計。
- （3）水生植被覆蓋了北極地區8%的湖泊，對甲烷排放有貢獻，但其影響被與濕地的重複計算抵消。
- （4）之前的全球湖泊甲烷排放估計可能過高了。
衛星透視北極，揭秘
傳統甲烷排放計算誤區
近期，一項由布朗大學（Brown University）進行的研究深入剖析了北極湖泊和濕地產生的甲烷排放，為這一富含懸念的問題揭開了面紗。科學家們利用NASA提供的高解析度衛星和機載影像技術，成功突破了北極龐大地域和自然地貌的障礙，對此前鮮有涉獵的領域進行了深入挖掘。這一新發現於最近在《地球物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）期刊上發布。
在全球溫室氣體中，甲烷是其中一個最為重要的貢獻者。其豐富程度不僅巨大，而且在大氣中的溫室效應約為二氧化碳的25倍。北極地區作為全球變暖速度最快的地區，對於追蹤甲烷排放的狀況顯得尤為迫切。
研究的首席科學家Ethan D. Kyzivat表示：「通過這項研究，我們發現那些未曾被繪製的湖泊並非傳統研究所描繪的甲烷排放大戶。相較之下，它們僅占該地區甲烷排放的約3%，遠低於過去40%的估算。」
這一發現顛覆了過去近15年基於解析度較低數據集所作的研究結果。在過去的數據中，研究人員通過對能夠看到的小湖泊的統計推斷出整個地區未繪製地圖的小湖泊的數量以及它們產生的甲烷量的估計。
上圖：研究人員基於人為修正的小湖面積（小於0.5平方千米）在北美苔原北極地區的推斷（黑色虛線），在總體和推斷面積上與WBD驗證數據集（紅線）相似（差異+3.3%）。圖片來源：Ethan Kyzivat等
新的分析顯示，這些未繪製地圖的小湖泊的數量遠少於先前的估計，因此對它們排放的甲烷總量的估計值大大減少。
這個研究聚焦於那些面積約為1/10平方公里、或更小一些的小湖泊，相當於約20個足球場那類。Kyzivat曾在攻讀碩士學位期間開始整理數據，隨後在攻讀博士學位期間進行數據分析和論文撰寫，共耗時兩年有餘。
這個研究最初旨在尋找北極地區的隱藏湖泊，但隨著研究人員對數據進行更深入的檢查，這個研究的目標也隨之逐漸調整、演變。這項努力涉及將高解析度機載數據與北極地區湖泊的全球地圖相結合，意外地，竟然揭示了一些驚喜的結果。
與預期不同的是，研究表明許多小湖泊和大湖泊仍然被重複計算為濕地，這一雙重計算使得該地區的甲烷排放估計增加。然而，考慮到新發現的未繪製的小湖泊較少，研究人員認為這個問題的規模比先前認為的小得多。
上圖：累積分布圖顯示了（a）泛北極湖泊和湖泊水生植被面積；以及（c）參考甲烷排放的分數。插圖（b）突顯了植被曲線的形狀，並使用重新標準化的右側y軸，以便輕鬆閱讀小湖泊的覆蓋率。虛線表示HydroLAKES的0.1平方千米解析度限制，儘管外推（虛線）始於0.5平方千米。圖片來源：Ethan Kyzivat等
上圖：首次泛北極湖泊水生植被的估算，分別以（a）HydroLAKES庫存的百分比和（b）BAWLD格網單元面積的百分比呈現。缺失的數據表示在該格網單元內不存在HydroLAKES湖泊。圖片來源：Ethan Kyzivat等
另一個意外的發現涉及研究方法。在甲烷建模領域，有兩種廣泛接受的方法，一種是「自下而上」的估計，根據地球的地圖來模擬甲烷排放，正如本篇研究的科研人員在這裡所做的。另一種方法是「自上而下」的估計，根據大氣測量來模擬甲烷。布朗大學的Laurence C. Smith教授表示，這兩種方法在過去的十多年裡一直存在著令人困擾的矛盾。
新的分析數據，有望通過縮小這兩種估算方法之間的差距，來幫助解決這一長期存在的問題。Smith教授表示：「可能已經有15~20年的僵局了，但關鍵是，衛星解析度現在足夠好，可以讓『自下而上』的研究人員群體更好地了解實際排放了多少甲烷。」
由於這一點，Kyzivat和Smith認為這項研究的工作是一個概念的證明，並且現在計劃將他們的甲烷建模技術擴展到世界其他地區。這一研究為人類提供了對北極湖泊和濕地甲烷排放的全新視角，同時也為解決甲烷建模領域長期存在的兩種估計方法之間的矛盾提供了新的線索。
【思考題】學而時習之
Q1: 新研究揭示北極湖泊甲烷排放真相，提到之前的全球湖泊甲烷排放估計可能過高，那麼新數據中的具體數值差異是多少？以及，這一差異是否足以引發對氣候模型和政策制定的實質性重新評估？現有的氣候模型是否需要進行重大修正，以更準確地估算全球甲烷排放的貢獻？特別是，這個新的湖泊甲烷排放研究中指出說「非圖測小湖泊雖面積較小、但『貢獻』顯著」，那麼，在全球氣候模型中，我們是否需要更精細劃分湖泊尺度，以便能更準確地估算甲烷排放？
Q2：過去15年的研究基於低解析度數據集，對小湖泊甲烷排放產生了誤導性的高估。這一發現是否也提醒了咱們，對其他關鍵氣候參數的研究，也有可能受到類似的誤導？是否需要重新審視過去的氣候模型和估算方法？
Q3：據上面的研究，水生植被的排放效應受到與濕地的重複計算的抵消，那麼，是否能夠通過更深入的數據分析，了解這一現象的具體機制，以更準確地估算湖泊和濕地系統對甲烷排放的綜合影響？
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來源 | 布朗大學
編譯 | 王芊佳
審核 | Linda
排版 | 綠葉