甲烷（CH₄）是大氣中豐富的碳?xì)浠衔铩１睒O苔原是北冰洋海岸與泰加林之間廣闊的凍土沼澤帶，在全球碳循環(huán)中發(fā)揮重要作用。近年來(lái)，北極變暖速率比全球其它區(qū)域快，溫度升高加速苔原凍土中有機(jī)碳的分解，導(dǎo)致更多甲烷排放。最近的研究發(fā)現(xiàn)，北極增溫效應(yīng)在非生長(zhǎng)季比生長(zhǎng)季表現(xiàn)得更顯著。因此，在氣候變化背景下，北極苔原的非生長(zhǎng)季，特別是過(guò)渡季的甲烷排放引起更多學(xué)者的關(guān)注。然而，由于北極過(guò)渡季甲烷觀測(cè)數(shù)據(jù)較少，學(xué)者尚不清楚該階段甲烷的排放過(guò)程和影響機(jī)制。

近日，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所東亞中心博士包韜、副研究員徐希燕、研究員賈根鎖和合作者，基于北極苔原區(qū)多站點(diǎn)甲烷通量觀測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)用隨機(jī)森林機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)非生長(zhǎng)季數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)，揭示北極苔原春秋過(guò)渡季甲烷排放的特征和機(jī)制。

研究發(fā)現(xiàn)，北極苔原過(guò)渡季甲烷排放總量約占全年累計(jì)排放總量的四分之一，且秋季過(guò)渡季甲烷排放貢獻(xiàn)是春季過(guò)渡季的三至四倍。相對(duì)于春季過(guò)渡季，秋季過(guò)渡季有更高的排放通量及更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間。兩個(gè)過(guò)渡季的顯著差異歸因于不同的土壤水分、有機(jī)質(zhì)含量及微生物組成與活性，春季解凍過(guò)程和秋季凍結(jié)過(guò)程的差異影響甲烷從土壤向大氣輸送（圖1）。此外，北極苔原表層土壤溫度不能反映土壤深層的凍融過(guò)程，且對(duì)甲烷季節(jié)性排放有滯后影響（圖2）。該研究對(duì)理解苔原區(qū)域凍融過(guò)程對(duì)甲烷排放的影響提供理論依據(jù)，有利于提高科研人員對(duì)變暖情景下北極苔原碳排放與氣候系統(tǒng)反饋的認(rèn)識(shí)。

相關(guān)研究成果以Much stronger tundra methane emissions during autumn-freeze than spring-thaw為題，發(fā)表在Global Change Biology上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)子課題的支持。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/gcb.15421

圖1.北極苔原春（a）、秋（b）過(guò)渡季凍融過(guò)程和甲烷排放的差異

圖2.北極苔原表層土壤溫度對(duì)甲烷季節(jié)性排放的滯后影響