Метан, выбрасываемый людьми, значительно недооценен

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, сотрудник докторской диссертации в лаборатории профессора наук о Земле и окружающей среде Василия Петренко, и их сотрудники измерили уровни метана в пробах древнего воздуха и обнаружили, что ученые значительно недооценивают количество метана, выделяемого человеком. выброс в атмосферу через ископаемое топливо. В статье, опубликованной в журнале «Nature» , исследователи указывают, что сокращение использования ископаемого топлива является ключевой целью в борьбе с изменением 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, обусловленным деятельностью 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; в атмосфере он длится в среднем всего девять лет, в то время как углекислый газ, например, может сохраняться в атмосфере около столетия. Это делает метан особенно подходящей целью для ограничения уровней выбросов 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 очень 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 секвестрировался 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 могут точно количественно определить общее количество метана, выбрасываемого в атмосферу каждый год, но трудно разбить это количество на отдельные компоненты: какие части происходят из ископаемых источников, а какие являются биологическими? Сколько метана выделяется естественным путем и сколько выделяется человеческой деятельностью?

«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 крупных компонентов выбросов, но было сложно определить это, поскольку в современной 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, сверляя и собирая ледяные керны из Гренландии. Образцы ледяного керна 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 не начали использовать ископаемое топливо в значительных количествах до середины 19-го века. Измерение уровней выбросов до этого периода времени позволяет исследователям идентифицировать естественные выбросы без выбросов от ископаемого топлива, которые присутствуют в современной атмосфере. Нет никаких свидетельств 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 своей природе примерно до 1870 года. Именно тогда ископаемый компонент 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, измеренный сегодня, 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, сокращение выбросов в результате деятельности человека, такой как добыча и использование ископаемого топлива, окажет большее влияние на сдерживание будущего глобального потепления, чем предполагали ученые.

Для Хмиэля, это действительно хорошая новость. «Я не хочу быть слишком безнадежным в этом, потому что мои данные имеют 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 истории:

Материалы предоставлены Рочестерским университетом . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.


Ссылка на журнал :

  1. Бенджамин Хмиэль, В. В. Петренко, М. Н. Дионисий, К. Буйзерт, А. М. Смит, П. Ф. Плейс, С. Харт, Р. Бодетт, К. Хуа, Б. Ян, И. Вимонт, С. Э. Мишель, Дж. П. Северингхаус, Д. Этеридж, Т Bromley, J. Schmitt, X. Faïn, RF Weiss, E. Dlugokencky. Доиндустриальный 14CH4 указывает на большие антропогенные выбросы ископаемого CH4 . Природа , 2020; 578 (7795): 409 DOI: 10.1038 / s41586-020-1991-8