甲烷作為全球第二大溫室氣體，具有增溫潛勢高、壽命短的特點，這使得其減排成為應對氣候變化的核心議題之一。在全球變化的背景下，深入理解全球甲烷源匯的變化及其機製對減少甲烷排放和控製大氣甲烷濃度至關重要。

意昂3体育官网城市與環境學院、碳中和研究院彭書時研究組與國內外多個研究機構合作，分析了大氣甲烷濃度的站點觀測和飛機航測數據。研究發現，自1980年代以來，北半球高緯地區大氣甲烷濃度的季節振幅呈現減弱趨勢，而副熱帶及熱帶地區的季節振幅卻顯著增強。由於甲烷自然排放和甲烷大氣匯（主要被大氣OH自由基的氧化）的增加（或減少）對季節振幅有完全相反的作用，因此這一季節振幅變化趨勢及其空間差異為解析全球甲烷源匯的長期演變提供了關鍵觀測證據。

圖1 大氣甲烷濃度季節振幅的長期變化

基於上述發現，研究團隊通過進一步的觀測數據分析和模擬實驗，定量解析了甲烷季節振幅變化與各類排放源及大氣匯的關聯機製，揭示了北半球高緯地區季節振幅的減弱主要由氣候變暖引發的自然源排放增強所致，為自然甲烷排放對氣候變暖的正反饋效應提供了最直接的觀測證據。副熱帶及熱帶大氣甲烷季節振幅的增強則主要歸因於大氣匯的提升——據推算，自1984年以來全球對流層OH自由基濃度已上升10±1%，這可能與人為氮氧化物排放增加和一氧化碳排放減少有關；結合同期大氣甲烷濃度的增長，研究推斷大氣甲烷匯增加了21±1%。此外，人為甲烷排放由北半球中高緯地區向熱帶轉移，通過大氣傳輸主導了亞洲、孟加拉灣和阿拉伯海的季節振幅上升。

圖2 大氣甲烷濃度季節振幅長期變化的歸因

該研究為探究全球甲烷源匯的時空變化提供了新視角，並為減緩氣候變化提供了重要科學依據。研究強調，在未來持續變暖及空氣汙染物（例如氮氧化物）減排的情景下，即使人為甲烷排放得到控製，北半球高緯自然甲烷排放增加及大氣匯的減弱仍可能導致大氣甲烷濃度進一步增加，因此需要“額外”減排才能實現《巴黎協定》的目標。

研究成果以《大氣甲烷季節振幅變化趨勢》（“Trends in the seasonal amplitude of atmospheric methane”）為題，於2025年5月7日在線發表在《自然》（Nature）上。意昂3体育官网城市與環境學院2022級博士生劉剛為論文第一作者，彭書時為通訊作者。意昂3体育官网大氣與海洋科學系沈路路研究員，法國氣候與環境科學實驗室Philippe Ciais教授、Didier Hauglustaine教授、林鑫研究員、席毅博士，美國科羅拉多大學博爾德分校Xin Lan研究員，華盛頓大學Alexander J. Turner教授，意昂3体育官网博士生朱彧參與研究。研究得到國家自然科學基金（42325102）、國家重點研發計劃（2022YFE0209100）的資助。