北极甲烷:是怎么回事?

北极。当你听到这些词时,脑海中会浮现什么?北极熊、冰山、冰冻的温度?如今,你可能还会想到不断减少的海冰,以及西北航道开通的可能性。

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北极。当你听到这些词时,脑海中会浮现什么?北极熊、冰山、冰冻的温度?如今,你可能还会想到不断减少的海冰,以及西北航道开通的可能性。事实上,北极的升温速度是全球平均速度的两倍,所以你现在可能会把北极与“变暖”以及“冰冻”联系起来。

北极升温速度快于其他地区的一个原因是“正反馈”,即任何升温都会加剧升温。例如,较温暖的夏季意味着更多的海冰融化。海冰是白色的,将阳光反射回太空,而裸露的海水是黑色的,这意味着它会吸收更多的阳光,变得更加温暖。另一个正反馈来自温室气体甲烷。湿地释放的甲烷量会随着温度升高而增加。由于甲烷是一种温室气体,更多的甲烷会导致更多的升温,从而导致释放更多的甲烷。小的变化可能会被这些正反馈放大,因此尝试量化——甚至可能预测——它们就显得尤为重要。

我们正在MAMM项目(代表北极甲烷 - 测量与建模)中试图理解的正是甲烷排放。北极是一个相对未被探索的荒野,因为它地域广阔,而且大部分地区难以到达。有一些站点在持续测量北极空气中的甲烷,但是数量远远不够,无法很好地了解情况。


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今年夏天,我们将前往北极,试图收集足够的数据,以便更好地了解有多少甲烷被释放出来,以及最终的去向。在地面上,我们将有一支勇敢的科学家团队在湿地中(至少在面对巨蚊时是勇敢的),测量不同类型的湿地植被释放的甲烷量,基本上是通过在一个地块上放置一个容器,然后测量容器中捕获的甲烷量。湿地甲烷来自土壤中的微生物,它们将其作为新陈代谢的副产品产生。

然后是公路旅行,我们当中一些更喜欢冒险的人将开车在欧洲北极的偏远地区行驶,沿途收集空气样本。当然,这些不仅仅是你在超市里买的那种塑料袋——它们是密封的,并且涂有不粘、无反应的材料(就像你家里的煎锅),因此空气可以保持原样,并被带回实验室进行分析。

我们将分析的其中一件事是甲烷中的同位素特征,这有点像采集空气样本的指纹。不同的甲烷来源(CH4)具有不同的碳-13同位素(具有7个中子而不是更常见的6个中子的碳)比例,因此通过测量样品中碳-13的含量,你可以判断它是来自湿地等生物来源,还是来自化石燃料等其他来源。

例如,我们家中燃烧的天然气与湿地甲烷相比,具有更高的碳-13比例。这是一种极其强大的方法,可以了解你所测量的甲烷的来源,因此我们将能够判断我们测量的任何甲烷是否来自湿地、气田或其他来源。

湿地测量将详细观察局部甲烷,然后公路旅行将在整个区域进行采样,最后我们将乘坐英国的大气研究飞机(ARA)在更广阔的北极地区进行测量。这架由空中大气测量设施(FAAM)运营的改装喷气式飞机,大部分乘客座椅都被大型仪器取代,用于测量大气。有一个名为量子级联激光器的令人兴奋的仪器,它测量从外部吸入仪器中的空气中的甲烷。其他仪器测量飞机下方一定距离的甲烷(“遥感”),或从样品中测量。飞机上的这些仪器将帮助我们了解更大的情况,尝试扩大详细的局部测量,并了解北极对全球甲烷的影响。我们将使用计算机模型以及测量结果来帮助我们做到这一点。

ARA将从瑞典北部基律纳机场起飞和降落,因此MAMM团队的大部分成员将于2013年8月和9月在那里工作。该团队由以下人员组成:负责维护和校准机载仪器的仪器科学家;运行飞机的团队,包括飞行员、工程师和机组人员(科学家需要咖啡因和晕机药才能正常工作,尤其是在有点颠簸的时候!);以及任务科学家,他们协调飞行地点以获得最佳数据,并确保整个过程顺利进行。无论是天气不佳、晕机,还是在不恰当的时候损坏了一些必要的设备,通常总有一些事情让我们忙碌!尽管我们希望进行超精确和准确的测量,但我们仍然必须进入现实世界才能获得数据,而且我们都知道现实世界有多么混乱!但是处理这些问题是工作的一部分,也是乐趣的一部分。

通过关注此博客并收听气压计播客上的音频日记,了解我们在现场的进展情况:http://thebarometer.podbean.com

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北极甲烷:欢迎来到MAMM博客

Michelle Cain is a postdoctoral researcher at the Centre for Atmospheric Science in the Department of Chemistry at the University of Cambridge, UK, and a Natural Environment Research Council policy placement fellow at the Department for Environment, Food and Rural Affairs, UK. She completed her doctorate at the Department of Meteorology at the University of Reading, where she used both computer models and measurement data to study the transport of pollutants in the atmosphere. She is currently using these techniques to study pollutants in the atmosphere globally, including methane emissions in the Arctic. Posts will come from both Michelle and her colleagues working on the Arctic field work.

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