近日,中國地質調查局青島海洋地質研究所段曉勇研究員、印萍研究員團隊在《科學通報》(一區TOP)上發表題為“海洋甲烷監測技術全鏈條標準化:全球數據可比性的挑戰與路徑”的研究論文。該研究系統剖析了當前近岸海域甲烷監測從樣品采集、分析測試到通量測量全鏈條中存在的標準化瓶頸,并首次提出了構建全球可比數據體系的系統性路徑。
據介紹,海洋甲烷作為增溫潛勢達二氧化碳近30倍的強效溫室氣體,其源匯過程深刻影響全球氣候變化。然而,由于海洋環境的時空異質性、甲烷濃度梯度跨越多個數量級,以及監測技術的碎片化,全球海洋甲烷數據的可比性長期面臨嚴峻挑戰。研究指出,當前近岸海域甲烷監測在多個環節存在標準化缺失。在樣品采集方面,海水、沉積物和大氣采樣缺乏統一規范,低濃度樣品保存與處理流程不一致;在分析測試環節,低濃度甲烷精準測量困難,同位素標準物質嚴重缺失,不同技術間系統偏差顯著;在通量測量中,不同方法(如渦度協方差法、箱式法、梯度法)結果差異可達數量級,生物擾動與氣泡傳輸等關鍵過程缺乏標準化校正模型。
針對上述問題,研究團隊提出了“三大支撐體系+四大技術環節+兩大服務目標”的標準化實施路徑,以“三大支撐體系”(國際協同治理體系、低成本技術方案、多級質控驗證體系)為核心載體。依托國際協同治理體系整合現有標準資源(如GAW/GOOS),并通過低成本技術方案推動資源薄弱區域的參與;在“四大技術環節”層面,重點突破樣品采集標準化(如保壓沉積物采樣協議、低濃度原位富集流程)、實驗室分析標準化(δ13C-VPDB溯源統一與基質干擾校正)、通量測量標準化(分選型標準與生物擾動校正模型)、數據整合應用(區塊鏈元數據溯源、AI驅動多源數據融合)。最終,該路徑將服務于兩大目標——科學目標(精確約束全球甲烷收支)與應用目標(海底災變風險預警),為全球碳中和路徑提供可驗證的量化數據支撐。強調通過國際協同治理整合現有標準資源,構建多級質控驗證機制,并推動低成本技術研發,以提升全球數據的覆蓋范圍與可比性。
該研究首次系統構建了近岸海域甲烷監測全鏈條標準化實施路徑,不僅為解決全球近岸海域甲烷數據可比性難題提供了中國方案,更將為精準約束全球甲烷收支、解析氣候反饋機制、預警海底地質災害提供高質量數據支撐,為全球碳中和路徑制定與氣候行動提供科學依據。
該研究由青島海洋地質研究所段曉勇研究員、印萍研究員(共同通訊作者)等科研人員完成,得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目聯合資助。
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信息來源:青島海洋地質研究所。
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