記者5月20日從中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所獲悉，該所副研究員王吉亮聯(lián)合國際團(tuán)隊(duì)，首次揭示了甲烷水合物與氣候變化之間的全新反饋機(jī)制，為精準(zhǔn)預(yù)判極地溫室氣體釋放、厘清極區(qū)碳循環(huán)規(guī)律提供了理論基礎(chǔ)。相關(guān)成果近日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·地球科學(xué)》。

作為甲烷的重要“儲(chǔ)存載體”，極區(qū)天然氣水合物的失穩(wěn)釋放與氣候變化密切相關(guān)，直接影響全球氣候穩(wěn)定。厘清其甲烷釋放機(jī)制，是當(dāng)前氣候研究領(lǐng)域的重要課題。此前學(xué)界普遍認(rèn)為，隨著全球變暖或海平面下降，溫度和壓力變化會(huì)導(dǎo)致水合物發(fā)生熱力學(xué)分解，釋放大量甲烷。但估算表明，由于熱傳導(dǎo)速率極低以及潛熱效應(yīng)，升溫引發(fā)的分解和釋放過程可能需要上千年之久。因此，天然氣水合物失穩(wěn)被視為緩慢氣候反饋過程。

此次研究中，團(tuán)隊(duì)依托國際大洋鉆探計(jì)劃400航次的巖心測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)合三維反射地震資料，對(duì)格陵蘭西北部陸架的天然氣水合物系統(tǒng)開展了系統(tǒng)分析。團(tuán)隊(duì)首次證實(shí)，在冰川消退期，融水驅(qū)動(dòng)的地下水沖刷可導(dǎo)致海洋沉積物中的甲烷水合物發(fā)生快速溶解。

團(tuán)隊(duì)提出全新的水合物失穩(wěn)機(jī)制模型：末次冰期旋回中，冰川消融形成的巨大冰下水力梯度驅(qū)動(dòng)了局部地下水的流動(dòng)。由冰川融水轉(zhuǎn)化的大量淡水向下滲透，沖刷冰下沉積物。低鹽度且甲烷未飽和的淡水直接進(jìn)入水合物穩(wěn)定帶，快速引發(fā)水合物溶解，進(jìn)而將大量甲烷釋放入海。

研究結(jié)果顯示，融水沖刷機(jī)制的響應(yīng)極其迅速，只要溫度超過冰點(diǎn)即可啟動(dòng)，遠(yuǎn)快于需要數(shù)千年尺度的傳統(tǒng)分解釋放過程。這也意味著，極地地區(qū)由氣候變暖引發(fā)的溫室氣體釋放，可能比此前科學(xué)界預(yù)期的來得更快、更劇烈。

王吉亮介紹，研究揭示了極區(qū)冰下天然氣水合物甲烷釋放的新機(jī)制，證實(shí)水合物穩(wěn)定帶并不能完全“鎖住”甲烷，極區(qū)水合物系統(tǒng)對(duì)氣候變暖的敏感程度遠(yuǎn)超現(xiàn)有模型預(yù)測(cè)。研究為理解過去、現(xiàn)在及未來氣候背景下溫室氣體的動(dòng)態(tài)演化提供了重要科學(xué)依據(jù)。