Метан из Северного Ледовитого океана не достигает атмосферы

250 метановых факелов высвобождают климатически активный газ метан со дна в Северный Ледовитый океан. Летом это приводит к повышению концентрации метана в океане. Однако, вопреки ожиданиям, лишь очень незначительная часть газа, поднимающегося через толщу воды, достигает атмосферы.

"Наши результаты захватывающие и спорные", — заявляет старший научный сотрудник Катрин Лунд Мюре из NILU — Норвежского института исследований воздуха, сотрудничающего с CAGE в рамках проекта MOCA.

Летом 2014 года учёные провели масштабную судовую и авиационную кампанию у берегов архипелага Шпицберген, выполнив одновременные измерения у морского дна, в толще океана и в атмосфере. Три независимые модели, использующие эти данные, показывают, что выбросы метана со дна моря в этом районе не оказали значительного влияния на атмосферу.

Это важное сообщение для дебатов о состоянии океанической и атмосферной системы в Арктике. В последние годы Арктика переживает серьёзные изменения со средними температурами, значительно превышающими норму. Тщательное описание текущего состояния арктической среды, возможное только при наличии адекватных измерений, крайне важно для обнаружения будущих изменений потенциально глобального значения.

Рост содержания метана с 2006 года

Уровни метана в атмосфере с 2006 года растут в среднем на 6 частей на миллиард (ppb) в год в глобальном масштабе, и несколько больше — над Арктикой и Норвегией. Поскольку метан — важнейший парниковый газ после CO₂, крайне важно выяснить причину этого роста.

Огромные количества метана хранятся под морским дном в виде похожих на лёд соединений — гидратов метана. Одно из возможных объяснений роста концентрации метана в атмосфере — растворение этих гидратов по мере потепления океанов. Учёты хотят выяснить, увеличиваются ли эти выбросы и какое количество метана достигает атмосферы.

Оценки запасов метана в виде гидратов под морским дном сильно разнятся. Согласно недавнему расчёту, речь идёт о 74 000 гигатонн. Если в результате изменения климата часть этого метана будет высвобождена в атмосферу, это может оказать глобальное воздействие, дополнительно усилив потепление.

Почему метан не попадает в атмосферу?

Морской лёд, очевидное препятствие для таких выбросов, летом в этом районе отсутствует. Так что же останавливает метан? Выбросы со дна хорошо видны как на дне, так и в толще воды. Речь идёт о 250 активных источниках на относительно малых глубинах: от 90 до 150 метров.

По мнению учёных, само море создаёт летом препятствия для выхода метана в атмосферу. Погода в это время обычно спокойная, с малым количеством ветра. Это приводит к стратификации (расслоению) водной толщи, когда формируются слои разной плотности. В результате обмен водными массами между поверхностным слоем и слоями под ним отсутствует или очень мал. Возникает естественный барьер, действующий как потолок и препятствующий подъёму метана к поверхности.

Однако это состояние не длится вечно: ветер, дующий над океаном, может перемешать эти слои, и барьер исчезнет. Тогда метан может прорваться на поверхность и попасть в атмосферу. Многое остаётся неизвестным о сезонных вариациях. Метан также может переноситься водными массами, растворяться или потребляться бактериями в океане. Поэтому для понимания выбросов в течение года необходимы долгосрочные наблюдения с помощью обсерваторий, размещённых на морском дне.

Уникальное научное сотрудничество

Чтобы определить, достигает ли метан из подводных источников атмосферы, в 2013 году было создано уникальное норвежское сотрудничество. Учёные из NILU, CAGE и CICERO провели обширные исследования выбросов газа со дна к западу от Шпицбергена с июня по август 2014 года и смоделировали потоки. Наблюдения проводились на морском дне, в толще воды, на поверхности океана и в атмосфере с судов, самолётов и наземных станций.

Благодаря сотрудничеству с партнёрами из университетов Кембриджа и Манчестера учёные получили доступ к одному из лучших в мире исследовательских самолётов. С помощью различных моделей они рассчитали максимально возможные выбросы метана из этого района. Результаты были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.