Кліматичний шок від метану, другий; Рибний блог; SciLogs
Я повинен коротко повернутися до теми мого передостаннього внеску - хоча мої послідовники попереджали марсіанську тектоніку - точніше до невеликого підпорядкованого речення, яке заслуговує на детальний розгляд. На тлі того, що апокаліптичний зворотний зв’язок з метаном, мабуть, не відбувається, я вказав на сильний і загадковий ріст метану за останні десять років.
Концентрація метану в атмосфері значно зросла приблизно з 2007 року, після того, як він раніше стабілізувався на плато. Розвиток подій настільки різкий, що може підірвати кліматичні цілі Паризької угоди просто тому, що метан є таким потужним парниковим газом. Діоксид вуглецю є більш важливим у довгостроковій перспективі, оскільки його концентрація перевищує його в 200 разів, і він довго залишається в атмосфері. З іншого боку, метан набагато ефективніше стримує тепло протягом короткого часу.
Залежно від того, як довго триває збільшення, наскільки висока концентрація потім підвищується, і земна система реагує на цей додатковий тепловий імпульс без розслаблення, можливі різні наслідки. Одним із сценаріїв було б, що - загалом кажучи - одна з цих зловісних точок перелому в кліматичній системі, наприклад, досягнута кількома десятиліттями раніше.
Звідки береться весь цей метан?
У пошуках походження метану є кілька головних підозрюваних, перш за все, звичайно, галузь сланцевого газу в США. Це сприяє великій кількості метану, тому думка, і якщо скрізь витікають невеликі кількості, це додається. Спочатку звучить правдоподібно, але насправді майже все, що роблять люди, певним чином виробляє метан: смітники, рисові поля, вугільні ями плюс усі види галузей, що використовують природний газ. Загалом до 60 відсотків метану в атмосфері надходить з людських джерел.
Ось чому метан був першим парниковим газом, який накопичувався в атмосфері. Підйом розпочався приблизно в 1750 р., До промислової революції [1] і приблизно за століття до початку підйому вуглекислого газу. До 1980-х рр. Концентрація зросла з трохи менше 700 ppb до 1500 ppb, тоді рівновага між викидами та деградацією повільно встановлювалася, а концентрація метану вирівнювалася трохи вище 1750 ppb в кінці 1990-х.
Цей розвиток подій навряд чи є менш дивовижним, ніж новий приріст, оскільки про світовий бюджет метану відомо загалом так мало. Які фактори сприяли зростанню за останні два століття, а потім закінчили, можливо, виявити навіть важче, ніж походження поточного метану. Зрештою, є також дані про регіональні концентрації метану за останні 20 років.
Окрім людських джерел, існує також кілька великих виробників природного метану. Фактичні виробники дуже малі, а саме бактерії, які в основному є на болотах. Навіть до високих широт вічна мерзлота, зокрема тропічні та субтропічні болота, є значними джерелами метану. Дивно, але люди також беруть участь у всіх трьох пунктах, з одного боку через зміну клімату, а з іншого - через землекористування.
Якщо слідувати попередньому досвіду з джерелами метану, ці природні джерела спочатку є дещо підозрілішими, ніж наші власні викиди. Причина - їхня динамічність. Прямі людські викиди метану зростають поступово, тоді як різкі зміни частіше виникають внаслідок природних джерел, які по-різному реагують на тепло і вологу з року в рік. [2]
Більше виходу, менше деградації?
Але є і зовсім інший варіант: викиди залишаються незмінними, тоді як менше метану розщеплюється. Це відбувається головним чином тому, що газ реагує з дуже реактивними гідроксильними радикалами (· OH), які постійно створюються в атмосфері. Гідроксил також реагує з великою кількістю інших речовин, так що, з одного боку, він має лише дуже короткий термін життя, а з іншого - це вирішальний момент - він негайно менше реагує з метаном, як тільки інший партнер по реакції стає більш частим.
Розвиток концентрації метану в атмосфері з 1980-х років.
Знімок екрана з сайту methanelevels.org.
Короткий термін служби означає, що гідроксил не можна виміряти безпосередньо. Ось чому концентрація молекул, які тривалий час залишаються в повітрі і в основному реагують подібно метану з гідроксилом, використовується як непрямий показник. Одним з них є трихлоретан. Різні аналізи останніх років фактично вказують на те, що щось заважає гідроксилу розщеплювати цю молекулу, а отже і метан, так ефективно, як раніше.
На жаль, ви можете добре виміряти трихлоретан, але ви лише дуже точно знаєте, скільки речовин потрапляє в атмосферу і наскільки ці кількості коливаються. У цьому відношенні це в кращому випадку свідчить про те, що метан останнім часом деградується менше. Поки що немає чітких основних підозрюваних, які могли б раптово і різко захопити з радикалу більше радикалів з 2007 року.
Що стосується викидів, то картина також насправді не є чіткішою. Можливо, виявляється, що збільшення розподілилося на дві фази з 2007 року: концентрація метану в атмосфері зросла значно швидше, ніж раніше, приблизно з 2014 року. Або того року було додано нове джерело, або зовнішній фактор знову підштовхнув існуючий розвиток.
Тропічні водно-болотні угіддя та їх бактерії
Роки з 2014 року також були дуже теплими у всьому світі, принаймні наводячий збіг обставин. Можливо, що тропічні водно-болотні угіддя виділяють значно більше метану через загалом підвищені температури і, можливо, також частіші повені від сильних дощів.
Це підтверджується тим фактом, що аналіз просторового розподілу джерел метану продемонстрував перехід до південних тропіків з 2014 року, де розташовано багато з цих заболочених територій; однак для цього їх викиди метану повинні були б бути набагато більшими в залежності від температури, ніж припускають більшість моделей. [3] Сільськогосподарська діяльність, особливо тваринництво, також може сприяти зростанню. Адже він значно зріс після рубежу тисячоліть.
Ще одним кандидатом, у якого достатньо метану, щоб пояснити недавній сплеск, є виробництво викопного палива. На самому фронті, звичайно, сланцевий газ, який також добре вписувався б у терміни. Але це досліджувалося більш докладно протягом деякого часу, оскільки ідея настільки очевидна, а результати говорять проти фрекінгу як основного джерела.
Окрім того, при слабшому нагляді, існує класичне видобуток нафти і газу, і видобуток вугілля також відіграє певну роль. У той же час кінцеві споживачі також можуть втратити більше газу, ніж вважалося раніше. Сучасне дослідження показує, що кількість викидів тут занижена.
Є лише дві невеликі проблеми: Чим меншою є те, що просторовий розподіл метану не зовсім збігається з ним [4], тим більшими є ізотопи вуглецю. Викопне паливо містить значно більшу частку 13 С у порівнянні з більшістю природних джерел. Його частка в атмосферному метані, який раніше піднімався протягом двох століть, падає з 2007 року - не остаточний смертельний удар для підозрюваного внеску копалин у поточне зростання, але ознака того, що ця проста картина не може бути правильною. Є ймовірність того, що одночасно буде спалено значно менше біомаси. Вироблений метан має частку 13 С між природними та викопними джерелами.
Дані ізотопу як вказівка на джерело
З іншого боку, припущення, що метан повільніше руйнується за рахунок меншої кількості гідроксильних радикалів, відповідало б даним ізотопів. Причиною цього є кінетичний ефект ізотопу: важкі молекули реагують дещо повільніше, завдяки чому легший метан розщеплюється швидше (з тієї ж причини метан від спалювання біомаси настільки важкий). Якщо метан руйнується повільніше, більша частина легкого ізотопу вуглецю залишатиметься в атмосфері.
Розподіл додаткового метану також не говорить проти цього: гідроксильні радикали найбільш активні в тропіках, де можна побачити найсильніший ефект. Суть цієї гіпотези полягає лише в тому, що вам потрібні трохи більше доказів для таких швидких і чітких змін в хімії атмосфери, особливо в порівнянні з заплутаними та мінливими, але добре відомими.
У цьому відношенні мені здається найбільш правдоподібним в цілому, що принаймні значна частина ефекту пов'язана з додатковим метаном з природних джерел, а головним чином на тропічних болотах. Наприклад, поточні вимірювання в Африці, схоже, не суперечать цій гіпотезі, як і той факт, що викиди в тропіках зростають швидше, ніж на крайній півночі. Звичайно, досі існують різні питання без відповіді, особливо щодо ролі глобального потепління. Значно тепліші роки приблизно з 2014 року, швидше за все, зіграли свою роль у прискоренні з тих пір, але те, що сталося з 2007 року, не кажучи вже про десять років без збільшення метану - немає ідеї.
Але все одно не сказано, що розвиток безпосередньо зумовлений конкретними умовами відповідного року. Цілком можливо, що тропічні болота зі свого боку пройшли точку неповернення до позитивних відгуків на рубежі тисячоліть [5], так само, як це приписують Арктиці. За винятком того, що метанокаліпсис тропічного болота має трохи більше потенціалу, ніж Арктика: приблизно в 2007 р. Його частка природних викидів була втричі більша, ніж частка вічної мерзлоти.