甲烷（CH₄）是仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体，其大气浓度变化同时受到排放源和大气汇的共同调控。21世纪初，随着全球经济快速扩张，能源消费、农业生产和废弃物处理等活动持续增长，人为甲烷排放随之增加；然而，1999—2006年间大气甲烷浓度却反常地停滞不前，形成了一个令人困惑的“大气甲烷平台期”。过去二十年间，这一反常现象的机制始终未能阐明，成为地球科学领域悬而未决的难题。

3p视频 彭书时研究团队联合3p视频 物理3p视频 大气与海洋科学系沈路路研究团队及国内外合作者，首次阐明了甲烷平台期的维持机制。研究发现，该平台期主要由人为氮氧化物（NO_x）排放的增长及其向低纬地区转移所驱动，这一过程显著提升了大气甲烷主要氧化剂OH自由基的浓度，从而增强了大气甲烷汇。研究团队综合运用了GEOS-Chem全球大气化学模拟、甲烷浓度与碳同位素观测以及甲烷收支箱式模型，系统解析了1999—2006年全球甲烷源汇的变化格局。

针对上述机制，研究团队进一步量化了NO_x排放变化的驱动作用。结果表明，该时期全球人为NO_x排放增速达到20世纪90年代的5.8倍，主要受到全球经济增长和国际航运扩张的推动；与此同时，NO_x排放重心逐渐由北半球中高纬地区向低纬地区和海洋转移。大气化学模拟显示，相较于1999年，2000—2006年全球对流层OH浓度平均上升1.4±0.4%，使全球甲烷化学汇平均增强了2.2±0.7%；其中，全球甲烷化学汇增量的76%出现在热带地区。这主要是由于热带和海洋地区光照强、水汽充足、背景NOx浓度较低，使得这些区域的OH生成效率更为高效。因此，NO_x排放总量的增长及其向低纬与海洋地区转移，共同增强了全球大气氧化能力和甲烷清除能力。

图1. 1999—2006年全球对流层OH自由基（大气甲烷主要氧化剂）浓度变化，及陆地、航运和航空排放的贡献

研究团队进一步利用大气甲烷浓度及其碳同位素观测，发现1999—2006年人为甲烷排放总体增长主要来自化石燃料和废弃物处理等部门；然而，同时期OH浓度增长带来的甲烷汇增强，完全可以抵消人为排放增长的影响，从而维持了观测到的甲烷平台期。相较于以往研究，本工作首次从物理化学机制层面，阐明了该时期全球大气氧化能力增强的驱动过程，为这一悬而未决的学术难题提供了有力解释。

图2. 1999—2006年大气甲烷平台期的源汇归

该研究揭示了人为污染物排放的总量及其空间分布变化，通过调控大气氧化能力进而影响甲烷化学汇的完整机制，为1999—2006年大气甲烷平台期的维持提供了定量归因。这一发现表明，未来在制定空气污染治理和温室气体减排政策时，必须充分考虑大气氧化能力的动态响应，从而为实现《巴黎协定》和“全球甲烷承诺”目标提供更准确的科学依据。

该研究成果以《氮氧化物排放增长及南移维持了大气甲烷平台期》（“Atmospheric CH4 plateau sustained by NO_x emission rise and southward shift”）为题，于2026年9月2日发表于《自然》（Nature）。3p视频 2023级博士生朱彧为论文第一作者，3p视频 彭书时教授和3p视频 物理3p视频 大气与海洋科学系沈路路研究员为共同通讯作者。3p视频 博士生刘刚、蔡雨辛以及美国科罗拉多大学博尔德分校Kelvin H. Bates参与了研究。该研究得到国家自然科学基金（42325102、42275194）、云南省西南联合研究生院科技项目（202302AP370001）以及教育部基础学科和交叉学科突破计划（JYB2025XDXM909）的资助。

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//doi.org/10.1038/s41586-026-10983-w

供稿 | 科研外事办公室

排版 | 王伊彤