全球變暖的“惡果”:北極二甲基硫醚的增加

二甲基硫醚(DMS)是海洋微生物食物網產生的一種氣體,它能促進大氣中氣溶膠的形成,有助於雲的形成,改變降水,進而影響地球的熱量交換。

由於氣候變暖,北極海冰覆蓋面積減少,海洋微生物產生的氣體排放量增加,包括二甲基硫醚。DMS的大氣氧化產物(甲烷磺酸)形成氣溶膠,能增加大氣雲凝結核數量,提高雲層對太陽光的反射率,使全球熱量收入減少,對CO2等氣體引起的溫室效應有一定的減緩、抵消作用。

最近的一項研究表明:DMS控制夏季北極大氣中氣溶膠的形成,並發現在1998-2016年間,在北緯70度以北,夏季無冰水域的DMS以平均13.36±6.7Gg(每年約33%)的速度增長。同時在對大氣中甲烷磺酸(DMS氧化產物)測量也發現有增加的趨勢。而造成這一趨勢的原因主要是海冰範圍的縮小。我們知道海冰範圍的縮小與氣候變化有直接的關係。

並且北極地區變暖的速度是全球平均速度的兩倍多,在未來幾十年裡,無冰的夏季可能成為現實,海冰的消失促進了海洋和大氣之間的能量、氣體和粒子的交換,對海洋生態系統和氣候將會產生巨大的影響。如果北極的冰量繼續減少,將來有一天北極無冰的話,DMS要比目前的排放量增加2.4倍。

全球變暖的“惡果”:北極二甲基硫醚的增加

1998-2003年(黑線)和2011-2016年(紅線)代表EDMS平均值;1998-2016年期間的EDMS趨勢(黑色方塊)。

在3個北極站(Barrow, Alaska; Alert, Nunavut; Mt. Zeppelin, Svalbard)中,1998年至2009年的七月和八月間,氣溶膠樣品中甲烷磺酸(MSA)的濃度以45%~83%的速率增加。雖然DMS對於氣候反饋作用仍有爭議,若DMS能夠導致雲層增厚、大氣降溫,那麼暖年DMS濃度增加及其海氣通量提高能夠緩解高緯地區的變暖現象。

參考文獻:

Li C X, Wang B D, Wang Z C, et al. Spatial and interannual variability in distributions and cycling of summer biogenic sulfur in the Bering Sea[J]. Geophysical Research Letters, 2019, 46: 4816-4825.

Galí M, Devred E, Babin M, et al. Decadal increase in Arctic dimethylsulfide emission[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019, 116(39): 19311-19317.


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