一项研究发表在《美国国家科学院院刊》上，探讨了撒哈拉沙尘云对大气甲烷的影响。这一发现对于理解全球甲烷收支和大气甲烷加速增长背后的原因具有潜在的深远意义。
这项研究名为“北大西洋矿物粉尘-海洋喷雾气溶胶的光催化氯原子生成”，提出了一种新机制，即将矿物粉尘与海洋喷雾混合，形成矿物粉尘-海洋喷雾气溶胶(MDSA)。
研究结果显示，MDSA在阳光下激活，产生丰富的氯原子，通过光催化氧化大气中的甲烷和对流层臭氧。研究发现，MDSA主要由撒哈拉沙漠的吹尘和海洋的海盐气溶胶组成，是北大西洋大气氯的主要来源。
这项研究结合了全球模型、实验室和实地观测，包括来自巴巴多斯的空气样本。这些样本显示稳定同位素13CO的季节性耗竭，这是一个困扰科学家20年的异常现象。研究人员认为，13CO和C18O的变化是氯原子与甲烷反应的证据，而一氧化碳是大气中甲烷氧化的第一个稳定产物。然而，大气中氯的已知来源至今无法解释13CO的消耗程度。
通过全球三维化学-气候模型(CAM-Chem)，研究小组发现，当模型考虑到MDSA机制中氯的增加时，模拟结果与巴巴多斯的数据非常吻合，并解释了13CO的消耗。
如果北大西洋观察到的MDSA效应可以全球推广，且在其他地区的效率类似(这两个领域尚未得到很好的理解，需要进一步研究)，那么全球大气中氯的研究发现，其浓度可能比先前估计的高出约40%。将这一因素纳入全球甲烷模型可能会改变我们对甲烷排放源相对比例的理解。
甲烷是一种强效温室气体，其20年的全球变暖潜能值是二氧化碳的83倍，100年的全球变暖潜能值是二氧化碳的30倍，约占现代变暖的三分之一。大气中甲烷浓度目前比工业化前时代高出近2.6倍，并且在加速上升，2020年和2021年将出现有记录以来最大的年增幅。
众所周知，人为甲烷排放是导致总体上升的主要原因，此外，人为排放各种气体导致的自然排放和大气化学变化也起到了一定作用。
尽管最近的加速原因尚不清楚，但这项研究可能揭示了一个重要线索。研究得出结论，影响13C的活性氯比之前认为的更多，这表明农业和湿地等生物来源的甲烷可能会增加。这表明生物甲烷的作用可能比之前估计的更大。
“随着全球气温上升，湿地和农业等生物来源的甲烷排放量可能会增加，”美国国家科学院院刊研究的主要作者马丁·范·赫本说。“但最近北非灰尘的增加可能增加了大气中的甲烷氧化，部分掩盖了生物甲烷排放的增长。调整大气模型以考虑到这一点，可能会表明生物来源的甲烷排放量的增长速度比我们想象的要快。”
“当这些发现被纳入甲烷预算时，它可能会增加我们对甲烷来自生物来源的评估，”哥本哈根大学教授马修约翰逊说，他是该研究的合著者。
“虽然从全球甲烷的角度来看，MDSA的甲烷氧化相对较小，但我们的数据显示，它导致甲烷中13C丰度的巨大变化，这是用来确定来源贡献的。过去几年，大气中甲烷的增长速度比以往任何时候都要快，了解其原因很重要。模型需要考虑修订后的氯同位素变化，以清楚地了解生物甲烷的增加，这已被确定为一个关键的临界点。”
该研究认为，MDSA机制在世界其他地区的运作尚不清楚，需要进一步研究。后续研究正在进行中。
“我们目前的研究重点是更好地了解究竟是什么影响了MDSA颗粒从大气中去除多少甲烷，”van Herpen说。
“为了做到这一点，我们正在分析由大气观测站和商船提供的北大西洋空气样本。海员们在穿越非洲尘埃云时给烧瓶灌满空气，帮助推进我们的研究。到目前为止，我们已经收集了500个烧瓶。早期的结果看起来非常令人鼓舞，但我们需要一整年的数据才能得出结论。”
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