近日，由美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（U.S. Geological Survey）領(lǐng)導(dǎo)的、發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）期刊上的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，氣候變暖或會(huì)導(dǎo)致淡水濕地釋放的甲烷大幅上升。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)以減少人類溫室氣體排放為重點(diǎn)的氣候緩解戰(zhàn)略具有重大意義。

甲烷是一種在大氣中產(chǎn)生強(qiáng)烈溫室效應(yīng)的氣體。據(jù)估計(jì)，它對(duì)氣候變化導(dǎo)致的氣溫升高貢獻(xiàn)了約25%。但它的工作原理與二氧化碳（眾所周知的溫室氣體）截然不同。甲烷的吸熱能力比二氧化碳強(qiáng)很多倍。但它在大氣中的壽命更短，因?yàn)樗旧蠒?huì)隨著時(shí)間的推移而分解。另一方面，二氧化碳更頑固。它不像甲烷那樣分解，所以二氧化碳可以永遠(yuǎn)留在空氣中。

水生生態(tài)系統(tǒng)中的天然甲烷排放量可能會(huì)因人類引起的氣候變暖而增加，盡管增加的幅度非常不確定。使用一個(gè)超大的甲烷通量數(shù)據(jù)集（約19000個(gè)室內(nèi)測(cè)量值）和遙感信息，研究團(tuán)隊(duì)模擬了北美最大的濕地綜合體——大草原坑洞區(qū)（ Prairie Pothole Region，PPR）的甲烷排放。該地區(qū)是該大陸最大的濕地綜合體（約820000 平方公里），也是世界第十大濕地。它橫跨美國(guó)五個(gè)州和加拿大三個(gè)省。甲烷排放受水文、溫度、植被和濕地大小的影響。歷史上，大草原坑洞區(qū)濕地甲烷排放量在很大程度上取決于濕地總面積。然而，無(wú)論未來(lái)濕地的范圍如何，預(yù)計(jì)到2100年，在中度或嚴(yán)重變暖的情況下，大草原坑洞區(qū)濕地甲烷排放量將分別增加兩倍或三倍。研究結(jié)果表明，減少大氣甲烷濃度的國(guó)際努力應(yīng)共同考慮人為和自然排放，以保持本世紀(jì)末的氣候緩解目標(biāo)。

在這項(xiàng)研究中，北美最大的濕地綜合體預(yù)計(jì)甲烷排放量將大幅增加。研究團(tuán)隊(duì)使用復(fù)雜的計(jì)算機(jī)建模和龐大的數(shù)據(jù)集，他們集中了在收集數(shù)據(jù)的13年期間影響甲烷排放的因素。然后，他們使用該模型預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化將如何影響甲烷排放。該模型表明，水文、溫度、植被和濕地大小都是甲烷排放的驅(qū)動(dòng)因素。濕地大小是決定中型濕地釋放甲烷量的最大因素，中型濕地面積約為5至10英畝（2至4公頃），有機(jī)土壤厚，植被茂密，滯水排放的甲烷比小型或大型濕地排放的甲烷要多得多。在這些濕地，溫度升高導(dǎo)致甲烷排放量急劇增加。

在工業(yè)化之前，天然源排放的甲烷在大氣中的自然分解過(guò)程中得到了平衡，因此它導(dǎo)致了變暖，但不是不受控制的變暖。這類似于一個(gè)人用毯子蓋住自己。一開(kāi)始，它們會(huì)升溫，但隨后它們會(huì)達(dá)到一個(gè)平衡，即毯子捕獲的熱量與空氣中損失的熱量相平衡。當(dāng)今，大氣中的甲烷有一半來(lái)自人類，而剩下的一半來(lái)自沼澤和濕地等自然資源。在這些水生地方，微小的微生物以有機(jī)物質(zhì)為食，產(chǎn)生甲烷作為廢物。它們產(chǎn)生多少甲烷取決于許多因素。

研究人員指出，自從工業(yè)化以來(lái)，人們?cè)诂F(xiàn)有的大氣覆蓋層上又增加了1.5層甲烷，且還在不斷增加。如果人們能夠減少甲烷排放，那么多余的毯子就會(huì)開(kāi)始剝落，讓地球降溫。

甲烷強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)加上它隨著時(shí)間的推移從地球大氣中消失的事實(shí)，創(chuàng)造了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)，通過(guò)關(guān)注甲烷來(lái)減緩氣候變化的速度。隨著甲烷排放量的減少，大氣中的甲烷濃度也會(huì)下降，減緩氣候變暖的速度，給人們更多的呼吸空間來(lái)應(yīng)對(duì)二氧化碳。它就像是應(yīng)對(duì)氣候變化的救生衣。

問(wèn)題是，人類需要削減多少甲烷才能實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標(biāo)，將全球氣溫上升幅度控制在2攝氏度以下？氣溫升高2度是值得注意的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)科學(xué)家都認(rèn)為，在氣候變化產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響之前，地球可以變暖。以100多個(gè)國(guó)家簽署的《全球甲烷承諾》為例，到2030年將甲烷排放量減少30%。這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，如果目標(biāo)僅僅集中于人的排放量，30%可能是不夠的。

研究發(fā)現(xiàn)，在中度到重度變暖的情況下，濕地的排放量，無(wú)論大小，將分別增加2到3倍。如果發(fā)生這種情況，濕地將增加額外的甲烷覆蓋層，就像人類停止增加覆蓋層一樣，抵消所取得的任何收益。這表明，需要減少比以前計(jì)劃的更多的甲烷排放，以保持氣溫下降，并滿足當(dāng)前的氣候緩解目標(biāo)，以使全球變暖不超過(guò)2度。

最后，本研究對(duì)濕地管理也有啟示。甲烷并不是濕地所產(chǎn)生的唯一溫室氣體。濕地中產(chǎn)生甲烷的條件也有利于從大氣中去除和儲(chǔ)存二氧化碳。這需要通過(guò)生物和化學(xué)過(guò)程之間的復(fù)雜相互作用，但最終二氧化碳通過(guò)光合作用從空氣中吸收，轉(zhuǎn)化為活植物，死亡、分解并形成有機(jī)土壤。這些土壤需要很長(zhǎng)時(shí)間才能發(fā)育，因此濕地越老，其儲(chǔ)存的碳就越多。

濕地儲(chǔ)存了相當(dāng)多的碳?？茖W(xué)家估計(jì)，盡管濕地只覆蓋了地球表面的一小部分，但陸地土壤中儲(chǔ)存的有機(jī)碳中，有多達(dá)一半是在濕地中發(fā)現(xiàn)的。老濕地釋放的甲烷與大氣平衡，也就是說(shuō)，它們產(chǎn)生甲烷的速度與分解甲烷的速度相同，但二氧化碳的去除是連續(xù)的。這意味著從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，濕地對(duì)氣候有凈降溫作用，就像每隔這么多年就會(huì)自動(dòng)去除一層毯子。

這項(xiàng)研究表明，在氣候變暖的情況下，排干濕地似乎是防止天然甲烷排放增加的一個(gè)好辦法。然而，被排干的濕地并沒(méi)有生態(tài)功能，因此它們無(wú)法再?gòu)拇髿庵腥コ趸肌８愀獾氖?，?dāng)濕地中發(fā)現(xiàn)的有機(jī)土壤變干時(shí)，它們會(huì)分解，并迅速將所有的二氧化碳釋放回大氣中，這些二氧化碳在幾個(gè)世紀(jì)甚至幾千年中被清除和儲(chǔ)存。

根據(jù)這項(xiàng)研究的結(jié)果，恢復(fù)濕地似乎對(duì)氣候不利。事實(shí)上，沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。小于1英畝（0.5公頃）的小濕地排放的甲烷相對(duì)較少，恢復(fù)這些濕地帶來(lái)了巨大的好處。它們?yōu)橐吧鷦?dòng)物提供棲息地，并去除水體中多余的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。他們甚至可以通過(guò)提供防洪等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)來(lái)幫助附近的社區(qū)。

在進(jìn)行研究的地區(qū)，小濕地占需要恢復(fù)的濕地的大部分。因此，該地區(qū)濕地恢復(fù)的凈收益可能超過(guò)額外甲烷排放的負(fù)面影響。即使是大規(guī)模的濕地恢復(fù)也為人們帶來(lái)了許多好處，只要在氣候緩解規(guī)劃中考慮到甲烷排放，這些好處可能會(huì)超過(guò)對(duì)甲烷排放的擔(dān)憂。

這項(xiàng)研究側(cè)重于甲烷，但二氧化碳和一氧化二氮也是濕地捕獲或釋放的溫室氣體。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局未來(lái)對(duì)這兩種額外溫室氣體的研究將有助于了解濕地如何促進(jìn)或緩解氣候變化的全貌。它還可以揭示哪些類型的濕地通過(guò)排放最少的溫室氣體而捕獲最多的二氧化碳，對(duì)減緩氣候變化最有利。目前，這項(xiàng)研究表明，減少溫室氣體的氣候變化緩解戰(zhàn)略必須考慮自然資源以及氣候變暖將如何影響其排放。