據(jù)外媒報道，今天，人類活動排放的甲烷占全球排放總量的 60%，主要來自化石燃料的燃燒、垃圾填埋場的分解和農(nóng)業(yè)部門。近四分之一的甲烷排放可歸因于農(nóng)業(yè)，其中大部分是來自飼養(yǎng)牲畜。水稻種植和食物浪費也是農(nóng)業(yè)甲烷的重要來源，因為為人類消費而生產(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(yù)算，以更好地了解甲烷排放的主要來源，以及它們?nèi)绾未龠M(jìn)氣候變化。

　　除了人類來源之外，甲烷也在自然環(huán)境中產(chǎn)生。最大的甲烷自然來源是濕地，它占全球甲烷排放量的 30%。其他甲烷排放的自然來源包括海洋、白蟻、永久凍土、植被和野火。

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

　　NASA 新的甲烷三維畫像顯示了世界上第二大溫室變暖的貢獻(xiàn)者在大氣中的流動。將來自排放清單和濕地模擬的多個數(shù)據(jù)集結(jié)合到一個高分辨率的計算機(jī)模型中，研究人員現(xiàn)在有了一個額外的工具來了解這種復(fù)雜的氣體及其在地球的碳循環(huán)、大氣成分和氣候系統(tǒng)中的作用。新的數(shù)據(jù)可視化建立了一個更全面的畫面，顯示了地面上甲烷來源的多樣性，以及該氣體在大氣中移動時的行為。

　　溫室效應(yīng)和甲烷

　　溫室氣體，包括甲烷，有助于化學(xué)反應(yīng)和氣候反饋。溫室氣體分子通過像熱毯一樣的作用來捕獲太陽能。來自太陽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。被吸收的能量也會以紅外線的波長重新發(fā)射出來。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。隨著時間的推移，捕獲的熱量使我們的氣候變暖，使全球氣溫上升。

　　人類活動驅(qū)動的溫度上升會對自然來源釋放的甲烷產(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，但由于人類活動造成的變暖，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(xiàn)者”，僅次于二氧化碳。盡管二氧化碳在大氣中比甲烷更豐富，但單個甲烷分子比單個二氧化碳分子更有效地捕獲熱量。

　　然而，一個甲烷分子的壽命比一個二氧化碳分子短，因為自然的化學(xué)過程比二氧化碳更快地將甲烷從大氣中清除。這意味著，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(nèi)大幅減少。減少投入大氣層的甲烷數(shù)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。

　　為什么奶牛會產(chǎn)生甲烷

　　牛是反芻動物，意味著它們有專門的消化系統(tǒng)，可以處理人類和大多數(shù)其他動物無法消化的食物，如新鮮的草和未煮熟的谷物。當(dāng)食物進(jìn)入牛的胃部時，會經(jīng)歷一個稱為腸道發(fā)酵的過程：微生物和細(xì)菌部分分解食物顆粒，然后在胃部稱為瘤胃的部分發(fā)酵。隨著食物顆粒的發(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測到，但排放量必須根據(jù)各種因素來推斷。NASA 科學(xué)家使用各種方法來跟蹤甲烷的排放。為了得到最準(zhǔn)確的估計，他們使用來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(wèi)星數(shù)據(jù)相結(jié)合。

　　在加州(和其他一些地區(qū))，研究人員駕駛配備有 NASA 機(jī)載可見光紅外成像光譜儀--下一代，或 AVIRIS-NG 的飛機(jī)，收集高度校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被用于加州甲烷調(diào)查，這是一個由 NASA、加州空氣資源委員會和加州能源委員會共同資助的項目，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(wèi)星、飛機(jī)和實地研究，以更好地了解來自融化的永久凍土的甲烷排放，作為北極寒帶和脆弱性實驗(ABoVE)的一部分。研究人員發(fā)現(xiàn)，富含碳的永久凍土正在以越來越快的速度解凍，這可能是人類引起的氣候變化的結(jié)果，使北極地區(qū)成為甲烷排放的重要潛在來源。根據(jù)科學(xué)估計，這個地區(qū)的土壤儲存的碳比過去 200 年所有人類活動所排放的碳多五倍。

　　NASA 研究人員將來自 ABoVE 和加州甲烷調(diào)查等任務(wù)的數(shù)據(jù)與他們對甲烷在大氣中的行為方式的了解相結(jié)合，創(chuàng)建甲烷計算機(jī)模型。這些模型可以幫助科學(xué)家和政策制定者了解過去、現(xiàn)在和未來的大氣甲烷模式。

　　減少甲烷排放的途徑

　　各個領(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(tǒng)通過將牲畜、農(nóng)作物、水和食物的廢物轉(zhuǎn)化為能源來減少甲烷排放。沼氣是通過在垃圾填埋場發(fā)生的相同的自然過程來分解有機(jī)廢物產(chǎn)生的。然而，沼氣系統(tǒng)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(dǎo)的一項研究發(fā)現(xiàn)，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。

　　這些類型的技術(shù)和生物創(chuàng)新可能為決策者、牧場主和其他人提供更多管理我們未來甲烷的選擇。
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