记者18日从中国科学院深海科学与工程研究所获悉，该所副研究员王吉亮联合英国曼彻斯特大学、贝尔法斯特女王大学及丹麦和格陵兰地质调查局等国际团队，首次揭示了甲烷水合物与气候变化之间的全新反馈机制，为精准预判极地温室气体释放、厘清极区碳循环规律提供了理论基础。相关成果近日在线发表于国际学术期刊《自然·地球科学》。
全球大陆边缘及多年冻土区储存着约1800吉吨的甲烷，构成全球碳循环中最大的甲烷储库之一。极区天然气水合物作为甲烷的重要“储存载体”，其失稳释放与气候变化密切相关，直接影响全球气候稳定，因此厘清其甲烷释放机制，是当前气候研究领域的重要课题。
此前学界普遍认为，随着全球变暖或海平面下降，温度和压力变化会导致水合物发生热力学分解，进而释放大量甲烷。但受限于热传导速率极低以及潜热效应，基于热力学模型的估算表明，升温引发的分解和释放过程可能需要上千年之久，因此天然气水合物失稳长期被视为百年尺度上影响不大的缓慢气候反馈过程。
此次研究中，研究团队依托国际大洋钻探计划400航次的岩心测试数据，结合三维反射地震资料，对格陵兰西北部陆架的天然气水合物系统开展了系统分析，成功突破了传统研究的认知局限，获取了坚实的实证支撑。
团队首次证实，在冰川消退期，融水驱动的地下水冲刷可导致海洋沉积物中的甲烷水合物发生快速“溶解”（扩散主导），并提出了全新的水合物失稳机制模型：末次冰期旋回中，冰川消融形成的巨大冰下水力梯度驱动了局部地下水的流动，由冰川融水转化的大量淡水向下渗透，冲刷冰下沉积物，低盐度且甲烷未饱和的淡水直接进入水合物稳定带，绕过热压限制，像“温水化糖”一般快速引发水合物溶解，进而将大量甲烷释放入海。
研究结果显示，这一全新机制与传统热力学分解机制存在显著差异——融水冲刷机制的响应极其迅速，只要温度超过冰点即可启动，远快于需要数千年尺度的传统分解释放过程，这也意味着，极地地区由气候变暖引发的温室气体释放，可能比此前科学界预期的来得更快、更剧烈。
王吉亮表示，该研究揭示了极区冰下天然气水合物甲烷释放的新机制，证实水合物稳定带并不能完全“锁住”甲烷，极区水合物系统对气候变暖的敏感程度远超现有模型预测，为理解过去、现在及未来气候背景下温室气体的动态演化，提供了重要的科学依据。
