Новое 3D-изображение метана отслеживает источники
Новая трехмерная модель NASA, отображающая концентрации метана, показывает второго по величине виновника парникового потепления, разнообразие его источников на поверхности и поведение газа при движении в атмосфере. Объединив несколько наборов данных из инвентаризаций выбросов (от ископаемого топлива, сельского хозяйства, сжигания биомассы и биотоплива) и моделирования источников на водно-болотных угодьях в высокоразрешающую компьютерную модель, исследователи получили дополнительный инструмент для понимания этого сложного газа и его роли в углеродном цикле Земли, составе атмосферы и климатической системе.
С начала промышленной революции концентрации метана в атмосфере более чем удвоились. После диоксида углерода (CO₂) метан является вторым по влиянию парниковым газом, ответственным за 20–30% роста температур на планете к настоящему моменту.
«Существует настоятельная необходимость понять, откуда берутся источники, чтобы мы могли быть лучше подготовлены к сокращению выбросов метана там, где для этого есть возможности», — заявил научный сотрудник Бен Полтер из Центра космических полетов имени Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд.
Одна молекула метана улавливает тепло эффективнее, чем молекула CO₂, но из-за более короткого времени жизни метана в атмосфере и гораздо более высоких концентраций CO₂ именно последний остается главным фактором изменения климата. У метана также гораздо больше источников, чем у CO₂: энергетический и сельскохозяйственный сектора, а также природные источники — различные типы водно-болотных угодий и водоемов.
«Метан — это газ, который образуется в анаэробных условиях, то есть при отсутствии кислорода», — пояснил Полтер. Помимо деятельности, связанной с ископаемым топливом (в основном уголь, нефть и газ), источниками метана являются океан, затопленные почвы на заросших растительностью болотах вдоль рек и озер, сельское хозяйство (например, выращивание риса) и пищеварительная система жвачных животных, включая крупный рогатый скот.
«По оценкам, до 60% текущего потока метана с суши в атмосферу является результатом деятельности человека», — сказал Абхишек Чаттерджи, специалист по углеродному циклу из Ассоциации университетских космических исследований, работающий в Годдарде. Подобно CO₂, деятельность человека в долгосрочной перспективе увеличивает атмосферные концентрации метана быстрее, чем их могут компенсировать естественные «поглотители».
Для создания глобальной картины метана исследователи использовали данные из инвентаризаций выбросов, полевых кампаний NASA (например, эксперимента ABoVE в арктических и бореальных регионах), а также наблюдения спутника GOSAT Ibuki Японского агентства аэрокосмических исследований и инструмента TROPOMI на спутнике Sentinel-5P Европейского космического агентства. Эти наборы данных объединили с компьютерной моделью, которая оценивает выбросы метана на основе известных процессов для определенных типов земного покрова (например, болот), и с метеорологической моделью для отслеживания переноса метана в атмосфере.
Визуализация результатов показывает эфемерное движение метана и проясняет его сложность как в пространстве над различными ландшафтами, так и в зависимости от сезона. В Южной Америке бассейн реки Амазонки и прилегающие водно-болотные угодья, затапливаемые сезонно, создают бедную кислородом среду — значительный источник метана. В Европе сигнал метана не такой сильный, как над Амазонией; на его источники влияет деятельность человека, а также разведка и транспортировка нефти, газа и угля. В Индии основными источниками являются выращивание риса и животноводство. В Китае высокий спрос на нефть, газ и уголь для промышленности, а также сельскохозяйственное производство, обусловленные экономическим ростом и большой численностью населения, лежат в основе выбросов метана.
Арктика и регионы высоких широт ответственны примерно за 20% глобальных выбросов метана. «То, что происходит в Арктике, не всегда остается в Арктике», — отметила исследователь-метеоролог Лесли Отт. — Там хранится огромное количество углерода. Ученых очень беспокоит вопрос, может ли больше этого углерода высвободиться в атмосферу по мере прогрева почв».
«Одна из проблем в понимании глобального баланса метана заключалась в согласовании атмосферной перспективы (откуда, как мы думаем, производится метан) с перспективой «снизу вверх» (как мы используем отчетность на уровне стран или модели поверхности суши для оценки выбросов)», — сказал Полтер. — Наша визуализация может помочь понять это расхождение и уменьшить неопределенности в нашем понимании глобального бюджета метана».
Данные модели о источниках и переносе метана также помогут в планировании будущих полевых и спутниковых миссий. В настоящее время NASA планирует запуск спутника GeoCarb около 2023 года для получения геостационарных космических наблюдений за метаном в атмосфере над большей частью Западного полушария.