Метан, выбрасываемый людьми, значительно недооценен

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.

«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.

Иллюстрация молекул метана, vchalup (Adobe Stock)

«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 


Больше на Granite of science

Подпишитесь, чтобы получать последние записи по электронной почте.

Добавить комментарий

Больше на Granite of science

Оформите подписку, чтобы продолжить чтение и получить доступ к полному архиву.

Читать дальше