揭示碳中和背景下全球大氣氧化性增強及對甲烷溫室效應(yīng)的影響

文章來源:北大環(huán)境學(xué)院劉明旭、宋宇和朱2024-04-17 11:02

羥基（OH）自由基是大氣對流層中最為重要的氧化劑，不僅對臭氧和顆粒物污染的形成起到重要作用，而且會影響甲烷等多種溫室氣體的壽命，進(jìn)而改變溫室效應(yīng)。臭氧光解產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)氧原子與水汽分子的反應(yīng)是對流層羥基自由基的主要來源。

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全球在實現(xiàn)碳中和目標(biāo)過程中，會大幅削減人為污染源排放，改變大氣臭氧濃度。此外，氣候變化也會影響大氣溫度和水汽含量的變化。未來全球大氣羥基自由基水平如何演變，以及如何影響甲烷壽命，都是亟需回答的科學(xué)問題。

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圖1. 模型預(yù)測2015-2100年全球?qū)α鲗拥趸?/span>（a）、一氧化碳（b）、臭氧（c）和羥基自由基（d）濃度趨勢，及羥基自由基匯過程（e）和水汽含量變化（f）。本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com

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北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院劉明旭、宋宇、朱彤及合作者，基于第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）中三組地球系統(tǒng)模型的預(yù)測結(jié)果，分析了在采取不同氣候變化應(yīng)對路徑下對流層羥基自由基含量的演變趨勢和驅(qū)動因素，解析了人類排放和自然過程反饋對羥基自由基的不同影響（圖1）。最后通過羥基自由基影響的甲烷壽命動態(tài)響應(yīng)模型，重建了未來甲烷的大氣輻射強迫。

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出乎預(yù)期的是，三組模擬結(jié)果均表明，在實現(xiàn)碳中和進(jìn)程中，人為源排放的大幅度降低使得全球平均羥基自由基濃度在2015至2100年間呈顯著增加趨勢（0.071?0.16% yr-1），主要原因是甲烷和一氧化碳排放的下降導(dǎo)致羥基自由基匯的減弱，抵消了其化學(xué)生成來源的下降。羥基自由基增加趨勢進(jìn)一步緩解了甲烷的溫室效應(yīng)（?0.08 W m-2）。相反，如果采取的氣候減緩策略不合理，可能會顯著降低羥基自由基濃度，從而將增加甲烷的溫室效應(yīng)。本+文`內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

研究結(jié)果為未來減緩氣候變化提供了新思路，即需要以大氣氧化能力為指標(biāo)，開展人為源污染物和短壽命溫室氣體的協(xié)同精準(zhǔn)減排，達(dá)到空氣質(zhì)量改善和應(yīng)對氣候變化的雙贏目的。

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該工作近日以“Enhanced atmospheric oxidation toward carbon neutrality reduces methane’s climate forcing”為題發(fā)表于Nature Communications上。劉明旭研究員為論文第一作者，朱彤教授和日本名古屋大學(xué)Hitoshi Matsui教授為共同通訊作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金項目的資助。本@文$內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om