气候变化导致了更多的极端天气事件——从更强烈的飓风和暴洪到破纪录的气温和持续的干旱。(照片：S. Kesari/Unsplash)

从融化的冰川和缩小的湖泊到毁坏的收成和增加的健康风险，气候变化的影响是看得见摸得着的。一个特定地点的气候可以描述为一段重要时期内的平均天气状况，而气候变化是指这些天气模式的变化。气温升高正在改变天气模式，破坏自然平衡和我们的日常生活。

根据世界气象组织 (WMO) 的数据，全球气温已上升至比工业化前水平高出约 1.1 摄氏度，过去七年是有记录以来最热的一年。然而，气温升高只是故事的开始。

“气候变化正在改变我们世界的面貌，”WMO 高级科学官 Oksana Tarasova 说。“通过气温升高、海平面上升、极端事件强度增加，气候变化影响着我们的生命和财产。”

虽然火山爆发和植物分解等自然因素会影响气候，但科学家们一致认为人类活动是气候变化的主要驱动力。燃烧化石燃料——即煤炭、石油和天然气——以及开垦土地和森林会产生温室气体 (GHG) 排放，例如二氧化碳 (CO 2 ) 和甲烷，这些气体会吸收热量并导致温度升高。

最新的 WMO 报告证实，温室气体浓度在 2021 年达到历史新高。全球二氧化碳浓度为 415.7 ppm，比工业化前水平高出约 50%。

“减少人类对气候的影响意味着解决温室气体排放问题，”塔拉索娃说。“问题是：我们怎样才能以最有效的方式做到这一点?”

答案就在空气中，由稳定同位素揭示。

稳定同位素

稳定同位素是原子的非放射性形式。核技术用于测量物质中同位素的数量和比例，而这一信息——同位素特征——可用于确定它们的来源。

为了应对气候变化，科学家们正在研究空气样本并使用核技术来确定问题的根源。“我们需要了解二氧化碳的来源、汇(即从大气中吸收的碳多于释放的任何碳)和同位素组成或同位素特征，”国际原子能机构陆地环境放射化学研究所所长曼弗雷德·格罗宁说实验室。“空气样本中二氧化碳的同位素组成就像一张身份证，可以显示它是来自自然过程还是工业过程。”

通过确定排放源，可以采取更有效和高效的措施来针对污染者并减少大气中的温室气体。“一个地区可能发生野火，另一个地区可能发生农业活动和植物退化，然后是化石燃料的燃烧。所有这些都会影响气候变化的复杂性，”Gröning 说。“我们希望科学地确定这些排放源。”

参考资料

气候变化没有国界，影响着地球的所有部分。全球监测的统一方法取决于同位素测量的标准化，而这正是 IAEA 发挥主要作用的地方。

“原子能机构不仅拥有同位素分析方面的专家，而且还拥有开发参考材料方面的专家，”原子能机构参考材料专家 Federica Camin 说。参考材料是用于校准实验室设备的物理标准。自 1960 年代以来，原子能机构为实验室开发和分发参考材料，以协助使用核分析技术对结果进行质量保证。

“在测量质量时，千克是测量标准。在测量 GHG 时，参考材料提供了该标准，以便实验室在相同的测量尺度上保持一致，而与地点无关。这就是全球监控系统所需要的，”卡明说。国际原子能机构开发了一种碳酸盐标准品，其形式为装在小瓶中的白色粉末。“从这种粉状固体碳酸盐中，实验室可以产生二氧化碳气体来校准他们的分析仪器，”她说。

为改善用户获取 CO 2参考材料的途径，国际原子能机构正在生产更便于实验室使用的气态参考材料。“世界上大约有 40 个实验室带头测量大气中温室气体中的稳定同位素。这些实验室需要标准，”卡明说。“我们正在开发三种新的 CO 2气体参考材料，以便更多实验室可以使用它们，从而为全球温室气体的高质量数据集做出贡献。” 新的参考资料预计将于 2024 年分发。

实验室支持

Gröning 说，准确测量大气中的 GHG 浓度及其同位素比率极其复杂。这些测量需要足够的实验室设备、协议和人力资源，以确保数据具有可比性。只有少数机构有资格测量同位素以跟踪和追踪温室气体排放至其确切来源。2021 年，为帮助缩小全球测量方面的差距，原子能机构和世界气象组织启动了他们的第一个联合技术合作项目，以帮助建立同位素测量能力，特别是非洲、亚洲和太平洋、欧洲、拉丁美洲和美洲的甲烷排放测量能力加勒比。

“在接下来的几十年里，更多的甲烷将从融化的永久冻土中释放到大气中，”Gröning 警告说。在全球范围内，了解甲烷的释放如何发展以及甲烷如何转移、腐烂或销毁将有助于让科学家了解减缓气候变化所需的过程和措施。原子能机构正在开发甲烷气体参考材料。

通过发展使用同位素技术监测测量的能力，可以收集更多数据并将其添加到 WMO 的全球大气监视网。该计划用于监测地球大气层中的温室气体趋势。“我们需要更多的测量和更高质量的数据来了解我们在未来几年和几十年的前景，”Gröning 补充道。“这需要时间，但取得成果的可能性很大，”他说。