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m8820世紀(jì)80年代以來，全球山地冰川加速融化，我國山地冰川也正在經(jīng)歷強烈消融，冰川徑流總體呈現(xiàn)增加趨勢。冰川加速融化是否會促進底部的溫室氣體釋放至大氣，以及冰川退縮后融水系統(tǒng)是否會釋放或吸收溫室氣體？冰川融水橫向遷移過程會對下游補給區(qū)水生生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)帶來怎樣的影響？這些科學(xué)問題在中、低緯度山地冰川鮮有報道，需要進行基礎(chǔ)性監(jiān)測和深入研究。?

這份發(fā)表于2024年7月的研究結(jié)果顯示，冰川末端冰洞內(nèi)存在較高的甲烷累積現(xiàn)象（高達5.7 ppm，比大氣中甲烷濃度高約3倍)，對應(yīng)于較低的二氧化碳濃度（低至168 ppm，比大氣中二氧化碳濃度低約2.5倍），數(shù)據(jù)表明冰川消融伴隨著甲烷的排放和二氧化碳的吸收。此外，研究發(fā)現(xiàn)，冰川末端融水亦存在甲烷的排放（3.7-108.3μmol m-2 day?1）和二氧化碳（?65.76?-8.32 mmol m?2 day?1）的吸收現(xiàn)象。值得關(guān)注的是，冰川融水中甲烷的排放和二氧化碳的吸收隨著融水向下游遷移，甲烷的排放和二氧化碳的吸收表現(xiàn)出減弱的特點。

甲烷作為地球的第二大溫室氣體，在全球變暖過程中導(dǎo)致的增溫強度遠高于二氧化碳。該研究成果為更好地認識山地冰川融水區(qū)以及下游河流或溪流溫室氣體排放之間的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。研究證實了山地冰川消融過程中伴隨著甲烷的排放和二氧化碳的吸收；未來仍需進一步加強冰川消融與溫室氣體源匯過程研究，特別是隨著冰川不斷加速消融，冰川及融水系統(tǒng)溫室氣體源匯如何變化、未來溫室氣體排放量級等科學(xué)問題亟需進一步研究。

該成果以“Characteristics of methane and carbon dioxide in ice caves at a high-mountain glacier of China”為題發(fā)表在期刊Science of the Total Environment。西北研究院杜志恒副研究員為第一作者，北京師范大學(xué)王磊博士后為通訊作者。該研究獲國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會項目和冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室自主項目等聯(lián)合資助，以及祁連山冰凍圈與生態(tài)環(huán)境綜合觀測研究站的支持。

基于此，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院（以下簡稱“西北研究院”）冰凍圈科學(xué)與凍土工程重點實驗室杜志恒副研究員聯(lián)合北京師范大學(xué)、蘭州大學(xué)和中國科學(xué)院大學(xué)等單位科研人員，選取我國祁連山最大的大陸性冰川——老虎溝12號冰川作為研究對象。首次對我國山地冰川不同消融季節(jié)冰川末端冰洞、冰川融水中甲烷和二氧化碳濃度及其同位素等指標(biāo)開展了原位在線監(jiān)測。

同位素研究結(jié)果表明，甲烷的生成主要歸于乙酸發(fā)酵型，但是熱成因甲烷生成方式并不能排除。本研究強調(diào)，山地冰川如同一個個“煙囪”正在向大氣排放甲烷，但是與高緯度極地地區(qū)發(fā)育的大冰川相比，其濃度和通量大小處于“中等水平”。特別是中低緯度山地冰川退縮區(qū)，溫室氣體排放后與大氣中溫室氣體快速混合，如何準(zhǔn)確并系統(tǒng)化地監(jiān)測山地冰川溫室氣體排放量是目前最大的挑戰(zhàn)。