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.
[penci_related_posts title=”Вам также может быть интересно” number=”4″ style=”list” align=”none” displayby=”cat” orderby=”random”]
Исследователи из Университета Рочестера, Бенджамин Хмиль и сотрудники лаборатории профессора наук о Земле и окружающей среде Василия Петренко измерили уровни метана в пробах древнего воздуха и обнаружили, что ученые значительно недооценивают количество метана, выделяемого человеком 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 находится 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, его высокий уровень в атмосфере сохранялся бы еще долго», – говорит Хмиэль. «Метан очень важен для изучения, потому что, если мы внесем изменения в наши текущие выбросы метана, то и результат получим 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 очень 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 компонент созданный человеком, на 25-40 процентов выше чем ожидалось.
Последствия изменения климата
Эти данные имеют очень важное значение для исследования климата: если антропогенные выбросы метана составляют большую часть от общего объема, то сокращение выбросов в результате деятельности человека, такой как добыча и использование ископаемого топлива, окажет гораздо большее влияние на сдерживание будущего глобального потепления.
Источник:
Рочестерский университет
Фото: © BillionPhotos.com / Adobe Stock