在秘鲁海岸，日落时可以看到尘土飞扬。来源:Jan-Berend Stuut (NIOZ)

这项研究包括提出一种新的机制，即吹矿物粉尘与海洋喷雾混合形成矿物粉尘-海洋喷雾气溶胶(MDSA)。

根据研究结果，阳光触发MDSA，导致大量氯原子的产生。这些原子反过来又通过一种称为光催化的过程氧化大气中的甲烷和对流层中的臭氧。该研究确定MDSA是北大西洋大气中氯的主要来源，主要由来自撒哈拉沙漠的空气粉尘和来自海洋的海盐气溶胶混合而成。

这项研究依赖于全球模型、实验室和实地观测的结合，包括来自巴巴多斯的空气样本，该样本显示稳定同位素13CO的季节性耗竭，这是一个困扰科学家20年的异常现象。他们知道观察到的13CO和C18O的变化是氯原子与甲烷反应的证据，而一氧化碳是大气中甲烷氧化的第一个稳定产物。但直到现在，大气中氯的已知来源还不能解释13CO的消耗程度。

van Herpen等人使用全球三维化学-气候模型(CAM-Chem)发现，当MDSA机制中氯的增加被纳入模型时，结果与巴巴多斯的数据非常吻合，并解释了13CO的消耗。

研究发现，如果在北大西洋观察到的MDSA效应外推到全球，如果其效率在世界其他地区(这两个领域尚未得到很好的了解，需要进一步研究)相似，那么全球大气中的氯浓度可能比先前估计的高出大约40%。将这一因素纳入全球甲烷模型可能会改变我们对甲烷排放源相对比例的理解。

撒哈拉沙尘暴在大西洋上空移动的卫星图像。来源:美国国家航空航天局

甲烷是一种强效温室气体，其20年的全球变暖潜能值(GWP)是二氧化碳的83倍，100年的全球变暖潜能值是二氧化碳的30倍，约占现代变暖的三分之一。大气甲烷浓度目前比工业化前时代高出近2.6倍，并在加速上升，2020年和2021年将出现有记录以来最大的年增幅。众所周知，人为的甲烷排放是造成总体上升的主要原因，此外，人为排放各种气体导致的自然排放和大气化学变化也起到了一定作用。

虽然最近加速的原因尚不清楚，但van Herpen等人的研究可能发现了一个重要的线索。它得出的结论是，影响13C的活性氯比之前认为的要多，这表明农业和湿地等生物来源的甲烷可能会增加。这表明生物甲烷的作用可能比之前估计的要大一些。

“随着全球气温上升，湿地和农业等生物来源的甲烷排放量可能会增加，”美国国家科学院院刊研究的主要作者马丁·范·赫本说。“但最近北非灰尘的增加可能增加了大气中的甲烷氧化，部分掩盖了生物甲烷排放的增长。调整大气模型以考虑到这一点，可能会表明生物来源的甲烷排放量的增长速度比我们想象的要快。”

“当这些发现被纳入甲烷预算时，它可能会增加我们对甲烷来自生物来源的评估，”哥本哈根大学教授马修约翰逊说，他是该研究的合著者。“虽然从全球甲烷的角度来看，MDSA的甲烷氧化相对较小，但我们的数据显示，它导致甲烷中13C丰度的巨大变化，这是用来确定来源贡献的。过去几年，大气中甲烷的增长速度比以往任何时候都要快，了解其原因很重要。模型需要考虑修订后的氯同位素变化，以清楚地了解生物甲烷的增加，这已被确定为一个关键的临界点。”

该研究认为，MDSA机制在世界其他地区如何运作尚不清楚，需要进一步研究。后续研究正在进行中。

“我们目前的研究重点是更好地了解究竟是什么影响了MDSA颗粒从大气中去除多少甲烷，”van Herpen说，“为了做到这一点，我们正在分析由大气观测站和商船提供的北大西洋空气样本。海员们在穿越非洲尘埃云时给烧瓶灌满空气，帮助推进我们的研究。到目前为止，我们已经收集了500个烧瓶。早期的结果看起来非常令人鼓舞，但我们需要一整年的数据才能得出结论。”

参考文献:《北大西洋矿物粉尘-海洋雾化气溶胶的光催化氯原子生成》，作者:Maarten M. J. W. van Herpen, Qinyi Li, Alfonso Saiz-Lopez, Jesper B. Liisberg, Thomas R?ckmann, Carlos A. Cuevas, Rafael P. Fernandez, John E. Mak, Natalie M. Mahowald, Peter Hess, Daphne Meidan, Jan-Berend W. Stuut和Matthew S. Johnson, 2023年7月24日，《美国国家科学院学报》。DOI: 10.1073 / pnas.2303974120

这项研究的部分资金由非政府组织“星火气候解决方案”提供。