湿地是指位于陆地生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带，是生长着很多水生生态植物的独特生态系统。湿地具有强大的生态功能，如调控洪水、保护生物多样性和固定二氧化碳等，因此被称为“地球之肾”。
湿地另一个重要特征是其土壤浸泡在水中，土壤中的微生物在异氧及一定温度条件下会释放出大量甲烷。甲烷是一种强效温室气体，对全球变暖的增温贡献仅次于二氧化碳。因此，预测未来全球湿地甲烷的排放及其对气候变化的可能影响，对于保护气候及环境等具有重要的意义。
日前，中国科学院西北研究院遥感室张臻博士、李新研究员、黄春林研究员，兰州大学朱高峰教授联合瑞士苏黎世联邦理工大学及NASA（美国航空航天局）组成的国际合作团队，收集了目前最为完整先进的38个全球模式对未来气候变化的预测结果，开发了一套计算机模型，模拟了陆地表面生态系统的动态变化及其对地球气候系统的影响，系统性估算了IPCC（政府间气候变化专门委员会）报告中四种主要的不同气候变化情景下（不同的人类活动预测，包括碳减排力度、人口和全球经济增长），未来全球湿地面积和甲烷排放的变化。
为了检验研究的可靠性，团队还利用数学统计方法评估了结果的不确定性（估算的可能范围）。
图a显示了湿地甲烷和人为甲烷排放引起的全球暖化潜势在21世纪的变化特征。全球暖化潜势的计算是从1765年作为排放零点，利用simple sustained pluse-response model进行计算。
图b显示了暖化潜势主导指数在21世纪的变化。其中，暖化潜势主导指数是以湿地暖化潜势与人源排放潜势的比值来计算，图中显示在未来气候情景RCP26下，由于气候变化引起的湿地甲烷辐射强迫会在2040s超出人源排放的效果。图中的阴影面积为估算不确定性范围。
研究结果预测：由于冻土融化，北半球高纬度地区的湿地和泥炭地的甲烷在非生长季大幅增加，北半球高纬度地区的湿地逐渐向更高纬度地区扩张；热带湿地面积减少，但热带湿地的甲烷仍占全球湿地排放的一半以上。同时，热带湿地甲烷排放会在增温2摄氏度之后，大幅度增加甲烷排放的速度。湿地甲烷对全球变暖的贡献在21世纪之内最高可达到0.12摄氏度。
研究结果还发现：在严格控制温室气体排放的情况下（气候情景RCP2.6），全球变暖引起的湿地甲烷排放增加对气候变暖的影响，会在2040年代超过人类活动（排放甲烷）造成的影响；到21世纪末期，湿地甲烷排放对全球变暖的影响将是人类活动（排放甲烷）引起的变暖效应的1.4-1.6倍。这意味着在气候变暖的大背景下，湿地甲烷排放随之增加。如果需要做到《巴黎协定》所要求的控制全球升温2摄氏度以内的目标，我们需要减排更多的甲烷来达成这一目标。
此项研究对湿地面积动态及其与气候变化的相互作用提供了完整的定量评估，使人们更深入的认识全球变暖背景下湿地在气候变化中起到的作用。
在过去的气候历史中，湿地排放的甲烷在地球暖周期时曾扮演了重要的角色。在未来，湿地可能在气候变化中再次发挥作用。
相关研究成果发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）。张臻博士为论文第一作者和通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（T411391001& 91425303）、中科院地球大数据工程项目的资助。
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