Компьютерное моделирование подтверждает связь между изменением климата и высвобождением подводного метана

Уникальное компьютерное моделирование, воспроизводящее реальные наблюдения за пузырьками метана, поднимающимися со дна Северного Ледовитого океана, предоставляет дополнительные доказательства того, что потепление океанов может высвободить огромные количества метана, захваченного в гидратных залежах под морским дном.

Моделирование, проведенное учеными из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, сосредоточено на океанических газовых гидратах — твердых кристаллических соединениях в донных отложениях. Ученые обеспокоены, что потепление океана из-за изменения климата может вызвать распад гидратов, потенциально высвобождая большие объемы метана в атмосферу и ускоряя климатические изменения. Для лучшего понимания этого процесса исследователи Джордж Моридис и Мэттью Рейган провели самое масштабное на сегодня моделирование распада океанических газовых гидратов.

Их симуляция основана на участке морского дна у побережья Шпицбергена, где недавняя экспедиция наблюдала более 250 метановых факелов. Эти факелы были обнаружены как раз на той глубине, где вода становится слишком теплой для стабильного существования гидратов метана. Ученые предположили, что это может быть первым видимым признаком диссоциации (распада) гидратных залежей из-за изменения климата.

Чтобы проверить эту гипотезу, ученые создали модель, соответствующую наклону и глубине дна на пятикилометровом двумерном срезе. В модели они повысили температуру воды на 3°C за 100-летний период, что соответствует зафиксированному с 1908 года потеплению вод у Шпицбергена, а затем удерживали температуру постоянной еще 100 лет. По мере потепления воды граница зоны стабильности гидратов смещалась вглубь по склону, диссоциируя гидраты в осадках и создавая линию отступающих газовых факелов. К моменту достижения в модели текущей температуры воды у Шпицбергена эта граница остановилась именно на той глубине, где экспедиция наблюдала факелы.

«Наши симуляции согласуются с предположениями, сделанными на основе полевых наблюдений: метан поступает в результате диссоциации неглубоких гидратов метана», — говорит Джордж Моридис. Мэттью Рейган добавляет: «Местоположение метановых факелов совпадает с отступающей зоной стабильности газовых гидратов в нашей симуляции, что для нас стало „уликой“».

Моделирование использует код TOUGH+HYDRATE, разработанный в Беркли, который позволяет с высокой детализацией (300 000 расчетных ячеек) моделировать диссоциацию гидратов и миграцию газа в осадках. Эта работа помогает укрепить понимание потенциального воздействия метановых гидратов на климат. «Наши симуляции затем могут быть связаны с моделями океанической циркуляции и атмосферы, что в конечном итоге даст нам оценку возможного влияния на глобальный климат», — поясняет Рейган. Исследование было представлено на ежегодной встрече Американского геофизического союза и опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.