Dlaczego metan gwałtownie wzrósł w 2020 r
Kiedy NOAA opublikowała swoje dane dotyczące metanu atmosferycznego na rok 2020, wielu naukowców było zaskoczonych.
Chociaż dane ekonomiczne wykazały, że blokady związane z COVID-19 doprowadziły do poprawy jakości powietrza i redukcji emisji dwutlenku węgla, metan w atmosferze nadal gwałtownie wzrastał – ponad 1900 części na miliard i prawie trzykrotnie wyższy niż przed erą przemysłową. Roczna stopa wzrostu w 2020 r. była najwyższa, jaką naukowcy odnotowali od czasu rozpoczęcia systematycznych rocznych pomiarów metanu w 1983 r. – wzrost o 15 części na miliard, który został ponownie przekroczony w 2021 r.
Klimatolodzy uważają metan za drugi najważniejszy antropogeniczny gaz cieplarniany po dwutlenku węgla. Dwadzieścia osiem razy silniejszy niż dwutlenek węgla w ciągu 100 lat, przyczynił się od 15 do 45 procent ocieplenia Ziemi o 1,1°C (2°F) od 1880 r. Gaz przyczynia się również do tworzenia ozonu troposferycznego, które mogą szkodzić zdrowiu ludzkiemu i rolnictwu.
„Wzrost tempa wzrostu w 2020 roku był duży, nieoczekiwany i niepokojący” – powiedział Ben Poulter, naukowiec zajmujący się Ziemią w Centrum Lotów Kosmicznych Goddard NASA. Stężenia metanu utrzymywały się na stałym poziomie w latach 2000-2006, ale gdy zaczęły rosnąć w latach 2007-2019, roczna stopa wzrostu oscylowała wokół 9 części na miliard rocznie.
Przez lata naukowcy starali się dokładnie wyjaśnić, dlaczego stężenie metanu w atmosferze rośnie tak szybko, częściowo z powodu tego, jak wiele różnych procesów wytwarza gaz, a częściowo dlatego, że procesy usuwania są trudne do zmierzenia. Rozkład materii organicznej na terenach podmokłych, wydobycie i wykorzystanie paliw kopalnych, trawienie przez przeżuwacze, spalanie biomasy w pożarach, topnienie wiecznej zmarzliny, rozkład materiałów na wysypiskach, wycieki do oceanów i jezior słodkowodnych, a nawet termity należą do wielu źródeł gazu.
„Nie mamy wszystkich danych i możliwości monitorowania, których potrzebujemy, aby uzyskać całkowicie ostateczną odpowiedź na pytanie, dlaczego stężenie metanu rośnie tak szybko” – powiedział Poulter. „Ale dzięki posiadanym informacjom widzimy mocne dowody na to, że wzrost w 2020 r. był spowodowany gwałtownym wzrostem emisji z terenów podmokłych, a także, paradoksalnie, spadkiem emisji zanieczyszczeń tlenkiem azotu (NOx) z powodu COVID-19” blokady, które pośrednio spowolniły usuwanie metanu z atmosfery”.
Międzynarodowa grupa naukowców, w tym badacze z Uniwersytetu Pekińskiego, Le Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE), The Norwegian Institute for Air Research, NOAA, NASA, California Institute of Technology, University of Maryland i Tsinghua University poinformowała ich odkrycia w Nature w grudniu 2022 r.
Zespół doszedł do swoich wniosków, analizując kombinację „oddolnych” inwentaryzacji emisji z danych dotyczących działalności człowieka i symulacji modeli biogeochemicznych oraz szacunków modelowania „odgórnego” na podstawie danych z obserwacji metanu atmosferycznego, wyjaśnił naukowiec zajmujący się atmosferą, Xin Lin z LSCE, który współpracownik – kierował badaniem. Wykorzystali również dane z japońskiego satelity obserwującego gazy cieplarniane (GOSAT) i satelity NASA, aby pomóc zweryfikować ustalenia.
Zespół badawczy przypisał około połowę wzrostu tempa wzrostu w 2020 r. zwiększonym emisjom z terenów podmokłych. „Większość terenów podmokłych na świecie była narażona na niezwykle wysokie temperatury i więcej opadów niż zwykle w 2020 r., szczególnie na półkuli północnej. Północne tereny podmokłe były o około pół stopnia cieplejsze w porównaniu z 2019 r., a opady na globalnych terenach podmokłych wzrosły o 2 do 11 procent” – wyjaśnił Shushi Peng, naukowiec zajmujący się systemami ziemskimi na Uniwersytecie Pekińskim i główny autor badania. To prawdopodobnie spowodowało ekspansję terenów podmokłych, przyniosło wcześniejsze roztopy gleby i późniejsze terminy zamarzania gleby oraz mogło zwiększyć emisje z wiecznej zmarzliny i jezior termokrasowych.
Naukowcy przypisali drugą połowę wzrostu tempa wzrostu spadkowi emisji NOx z powodu blokad COVID-19. NOx, zanieczyszczenie powietrza uwalniane przez spalanie paliw kopalnych, wyzwala łańcuch reakcji chemicznych, w wyniku których powstaje reaktywny związek zwany hydroksylem (OH), który służy jako „detergent” atmosferyczny, reagując z metanem i usuwając go z atmosfery, wyjaśnił Lin.
Mapa u góry strony przedstawia globalny widok pokazujący, gdzie spadły emisje NOx w 2020 r. z powodu ograniczenia transportu i działalności przemysłowej w pierwszym roku pandemii COVID-19. Gęsto zaludnione obszary w Ameryce Północnej, Europie i Azji odnotowały znaczne spadki (kolor fioletowy). Mapa jest oparta na danych z Community Emissions Data System, który jest częściowo wspierany przez Program Modelowania i Analizy Składu Atmosfery NASA. Został przedłużony do 2020 r. w oparciu o antropogeniczne emisje w czasie zbliżonym do rzeczywistego z Carbon Monitor.
„Ludzie mają tendencję do skupiania się na źródłach emisji metanu, ale jest to przypomnienie, że procesy, które usuwają metan z atmosfery, zwłaszcza ilość grup hydroksylowych w atmosferze, są niezwykle ważne dla kontrolowania metanu atmosferycznego” – powiedział Poulter.
Możliwe, że zmiany w grupie hydroksylowej miały wpływ na plateau emisji na początku XXI wieku, chociaż naukowcy wysunęli teorię, że susze i lepsza kontrola wycieków metanu również mogły odegrać pewną rolę. „Nikt nie może definitywnie powiedzieć, co stało się przyczyną tego plateau – a nauka poszła dalej, aby zrozumieć ponowny wzrost” – dodał Poulter.
„Nasze badania dotyczące gwałtownego wzrostu w 2020 r. przypominają również, że decydenci polityczni nie mogą rozpatrywać zanieczyszczeń w izolacji. Z oczyszczaniem NOx wiąże się efekt falowania, który muszą wziąć pod uwagę, myśląc o zarządzaniu emisjami metanu” – powiedział Poulter.
Ponieważ metan jest tak silnym gazem cieplarnianym, zwłaszcza w krótkim okresie, wielu klimatologów twierdzi, że ograniczenie emisji metanu jest jedną z najbardziej obiecujących metod spowolnienia tempa globalnego ocieplenia i osiągnięcia celu, jakim jest ograniczenie tego ocieplenia do 1,5–2 °C powyżej temperatur sprzed epoki przemysłowej.
Ale niewiele jeszcze wskazuje na to, by tak się stało. Tempo wzrostu metanu w 2021 r. było nawet wyższe niż w 2020 r., wzrastając z 15,3 części na miliard w 2020 r. do 17 części na miliard w 2021 r. „Musimy przeprowadzić więcej analiz, aby to potwierdzić, ale obawiam się, że widzimy początek niepokojącego cyklu zwrotnego, w którym zmiany klimatu prowadzą do bardziej intensywnych deszczy i wyższych temperatur, co prowadzi do większej emisji metanu z terenów podmokłych, co prowadzi do jeszcze większego ocieplenia i tak dalej” – powiedział Poulter.
Zdjęcia NASA Earth Observatory autorstwa Joshua Stevensa, z wykorzystaniem danych uzyskanych dzięki uprzejmości Peng, S. i in. (2022). Film, wyprodukowany przez Kathleen Gaeta i Marka Subbaro, został pierwotnie opublikowany przez Science Visualization Studio NASA. Historia autorstwa Adama Voilanda, z weryfikacją faktów przez Benjamina Poultera (NASA).
Zobacz również nasze szczegółowe prognozy:
