Метан является мощным парниковым газом и вносит большой вклад в глобальное потепление. За последние три столетия выбросы метана в атмосферу увеличились примерно на 150 процентов, но исследователям было трудно точно определить, откуда происходят эти выбросы: улавливающие тепло газы, такие как метан, могут выделяться как естественным путем, так и в результате деятельности человека.
Исследователи из Университета Рочестера Бенджамин Хмиль, докторант в лаборатории профессора Василия Петренко, профессора наук о Земле и окружающей среде, и их сотрудники измерили уровни метана в пробах древнего воздуха и обнаружили, что ученые значительно недооценивают количество метана, выбрасываемого людьми в атмосферу через ископаемое топливо. В статье, опубликованной в журнале Nature, исследователи указывают на то, что сокращение использования ископаемого топлива является ключевым в сдерживании изменения климата.
Профессор, директор аспирантуры, наук о Земле и окружающей среде Василий Петренко Постдокторант Бенджамин Хмиэль
«Введение более строгих правил по выбросам метана в отрасли ископаемого топлива будет иметь потенциал для уменьшения будущего глобального потепления в большей степени, чем предполагалось ранее», — говорит Хмиэль.
Два типа метана
Метан является вторым по величине антропогенным веществом, полученным в результате деятельности человека, и является источником глобального потепления после углекислого газа. Но по сравнению с углекислым газом, а также другими улавливающими тепло газами, метан имеет относительно короткий срок годности. Так, в атмосфере он сохраняется в среднем всего девять лет, в то время как углекислый газ, например, может храниться в атмосфере около столетия. Это делает метан особенно подходящей «мишенью» для ограничения уровня выбросов газов в короткие сроки.
«Если бы сегодня мы прекратили выделять весь углекислый газ, высокий уровень углекислого газа в атмосфере сохранялся бы еще долго», — говорит Хмиэль. «Метан важен для изучения, потому что, если мы внесем изменения в наши текущие выбросы метана, он будет отражаться быстрее».
Метан, выбрасываемый в атмосферу, можно разделить на две категории, основываясь на его признаке углерода-14, редкого радиоактивного изотопа. Существует ископаемый метан, который был изолирован в течение миллионов лет в древних залежах углеводородов и больше не содержит углерод-14, потому что изотоп распался. И есть биологический метан, который находится в контакте с растениями и дикой природой на поверхности планеты и содержит углерод-14. Биологический метан может высвобождаться естественным путем из таких источников, как водно-болотные угодья, или из антропогенных источников, таких как свалки, рисовые поля и домашний скот. Ископаемый метан, который является предметом исследования Хмиэля, может выделяться через естественные геологические утечки или в результате извлечения людьми и использования ископаемого топлива, включая нефть, газ и уголь.
Ученые точно могут количественно определить общее количество метана, выбрасываемого в атмосферу каждый год, но трудно разбить это общее количество на отдельные компоненты: какие части происходят из ископаемых источников, а какие являются биологическими? Сколько метана выделяется естественным путем и сколько выделяется благодаря человеческой деятельности?
«Как научное сообщество, мы изо всех сил пытались понять, сколько именно метана мы, люди, выбрасываем в атмосферу», — говорит Петренко, соавтор исследования. «Мы знаем, что компонент ископаемого топлива является одним из наших самых больших компонентов выбросов, но было сложно определить это, потому что сейчас в атмосфере природные и антропогенные компоненты выбросов ископаемых выглядят одинаково, изотопно».
Обращаясь к прошлому
Чтобы более точно отделить природные и антропогенные компоненты, Хмиэль и его коллеги обратились к прошлому, высверливая и собирая ледяные «сердцевины» из Гренландии. Образцы ледяного «сердечника» действуют как капсулы времени: они содержат пузырьки воздуха, внутри которых содержится небольшое количество древнего воздуха. Исследователи используют плавильную камеру для извлечения древнего воздуха из пузырьков, а затем изучают его химический состав.
Исследования Хмиэля были сосредоточены на измерении состава воздуха с начала 18-го века (до начала промышленной революции) — до наших дней. Люди до середины 19-го века не использовали ископаемое топливо в значительных количествах. Измерение уровней выбросов до этого периода времени позволяет исследователям идентифицировать естественные выбросы без выбросов от ископаемого топлива, которые присутствуют в атмосфере сегодня. Нет никаких свидетельств и подтверждений того, что выбросы природного ископаемого метана могут изменяться в течение нескольких столетий.
Измеряя изотопы углерода-14 в воздухе более 200 лет назад, исследователи обнаружили, что почти весь метан, выбрасываемый в атмосферу, был биологическим по природе своей примерно до 1870 года. Именно тогда ископаемый компонент в атмосфере начал быстро расти. Время совпадает с резким увеличением использования ископаемого топлива.
Уровни естественного выделения ископаемого метана примерно в 10 раз ниже, чем сообщалось в предыдущих исследованиях. Учитывая общий объем выбросов ископаемых в атмосферу, который был измерян, Хмиэль и его коллеги пришли к выводу, что ископаемый компонент, созданный человеком, выше, чем ожидалось, — они обнаружили, что он на 25-40 процентов выше.
Последствия изменения климата
Эти данные имеют важное значение для исследований климата: если антропогенные выбросы метана составляют большую часть общего объема, то сокращение выбросов в результате деятельности человека и использование ископаемого топлива, окажет большее влияние на сдерживание будущего глобального потепления, чем ранее предполагали ученые.
Для Хмиэля, это действительно хорошая новость. «Я не хочу быть слишком безнадежным в том, чтобы мои данные имели положительное значение: большая часть выбросов метана антропогенная, поэтому у нас больше контроля. Если мы сможем сократить наши выбросы, это окажет большее влияние».
Это исследование было поддержано Национальным научным фондом США и Фондом Дэвида и Люсиль Паккард.
Источник: Science Daily
____________________
Подписывайтесь на наш канал телеграм
