加州大学欧文分校（UC Irvine）研究人员表示，气候变化正在改变一氧化二氮（N₂O）在大气中的分解过程，使其在大气中的寿命缩短速度快于此前预期，从而为本世纪剩余时间的气候预测带来新的不确定性。

研究团队利用美国国家航空航天局（NASA）微波边缘探测仪（Microwave Limb Sounder）2004年至2024年的卫星观测数据发现，N₂O的大气寿命正以每十年1.4%的速度缩短。研究人员称，这一变化与气候变化引发的平流层环流与温度变化有关，其影响幅度与政府间气候变化专门委员会（IPCC）在气候评估中采用的不同排放情景之间的差异相当。相关论文已发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）。

论文合著者、UC Irvine地球系统科学教授迈克尔·普拉瑟（Michael Prather）表示，关于N₂O在大气中寿命变化的影响长期被忽视。以往研究多聚焦于人类活动导致的排放变化，但该研究显示，气候变化本身正在改变N₂O在平流层中的分解速度，这一效应在未来气候评估中不应被忽略。

研究人员指出，一氧化二氮是继二氧化碳和甲烷之后第三大重要的长寿命温室气体，同时也是当前人类活动产生的主要臭氧消耗物质。普拉瑟称，2024年N₂O在大气中的浓度约为337亿分之一，并以每十年约3%的速度增长。

研究认为，预测未来大气中N₂O的丰度不仅取决于农业、工业及自然源排放，还需要纳入气候变化对其“平流层汇”（即在平流层被破坏的过程）的影响。平流层位于地表上方约10至50公里。

论文给出的估算显示，目前N₂O的平均寿命约为117年，并以每十年减少约一年半的速度缩短。研究人员称，这一趋势与观测到的平流层环流和温度模式变化一致；若推算至2100年，寿命变化对N₂O浓度的影响可相当于IPCC温室气体排放情景中的一次“重大转变”。

研究还指出，尽管二氧化碳累积会推升地表温度，但二氧化碳会导致平流层冷却，从而影响破坏N₂O并生成消耗臭氧的氮氧化物的相关化学反应。合著者、UC Irvine地球系统科学研究生卡勒姆·威尔逊（Calum Wilson）表示，平流层冷却叠加环流模式变化，会加快N₂O向其被破坏区域的输送，形成反馈过程并增加气候预测复杂性。

研究团队进一步称，N₂O寿命变化带来的不确定性，规模可与不同共享社会经济路径（SSP）情景之间的不确定性相当。论文举例称，若观测到的寿命缩短趋势持续，模型对未来N₂O水平的预测将被“压低”，其效果可相当于在排放量不变的情况下，从高排放情景（SSP3-7.0）转向中等排放情景（SSP1-2.6或SSP2-4.5）。

在机理层面，研究人员介绍，N₂O在低层大气中累积，来源包括土壤和海洋等自然源，以及农业、化石燃料燃烧和工业过程等人类活动；随后经全球环流输送至热带平流层，在紫外辐射与化学反应作用下被破坏。其主要清除机制约占90%，发生在中高层平流层（约地表上方25至40公里）的光解过程；其余约10%通过与激发态氧原子的反应被清除。部分N₂O在反应链中生成可催化臭氧破坏的氮氧化物，使其成为氯氟烃在《蒙特利尔议定书》框架下逐步淘汰后，人类排放中最重要的臭氧消耗物质。

研究作者表示，尽管观测分析与理论理解均指向“气候驱动的N₂O寿命变化”，但仍需开展更全面的化学—气候模型实验，以量化包括“N₂O—氮氧化物—臭氧—N₂O光解及寿命变化”在内的完整反馈链条，并进一步研究平流层环流的区域差异、与其他大气成分变化的相互作用，以及在不同气候情景下的精细化预测。普拉瑟称，平流层化学与动力过程带来的不确定性可能与不同排放情景之间的不确定性同样显著，相关效应需要被纳入用于国际气候评估的模型体系。