Klimatický šok z metánu, druhý; Blog o rybách; SciLogs
Musím sa krátko vrátiť k téme môjho predposledného príspevku - hoci moji nasledovníci varovali pred tektonikou Marsu - presnejšie k malej podriadenej doložke, ktorá si zaslúži bližší pohľad. Na pozadí toho, že apokalyptická spätná väzba na metán permafrostu pravdepodobne neprebieha, som poukázal na silný a záhadný nárast metánu za posledných desať rokov.
Koncentrácia metánu v atmosfére sa významne zvýšila od roku 2007, potom, čo sa už predtým zdalo, že sa stabilizoval na náhornej plošine. Vývoj je taký drastický, že môže narušiť klimatické ciele Parížskej dohody už len preto, že metán je taký silný skleníkový plyn. Oxid uhličitý je z dlhodobého hľadiska dôležitejší, pretože jeho koncentrácia je viac ako 200-násobná a zostáva v atmosfére dlho. Na druhej strane je metán omnoho účinnejší pri krátkodobom zadržiavaní tepla.
Podľa toho, ako dlho zvýšenie trvá, ako vysoká potom stúpa koncentrácia a systém zeme reaguje na tento ďalší tepelný impulz bez relaxácie, sú možné rôzne následky. Jedným zo scenárov by bolo, že - všeobecne - jeden z týchto hrozivých zlomových bodov v klimatickom systéme sa napríklad dosiahne o niekoľko desaťročí skôr.
Odkiaľ pochádza všetok tento metán?
Pri hľadaní pôvodu metánu existuje niekoľko hlavných podozrivých osôb, predovšetkým však priemysel bridlicového plynu v USA. Podporuje veľké množstvo metánu, takže táto myšlienka, a ak všade unikne malé množstvo, sa sčítava. Znie to najskôr spoľahlivo, ale v skutočnosti takmer všetko, čo ľudia robia, nejakým spôsobom produkuje metán: skládky, ryžové polia, uhoľné bane, plus všetky druhy priemyselných odvetví, ktoré využívajú zemný plyn. Celkovo až 60 percent metánu v atmosfére pochádza z ľudských zdrojov.
Preto bol metán prvým skleníkovým plynom, ktorý sa akumuloval v atmosfére. Nárast začal okolo roku 1750, pred priemyselnou revolúciou [1] a zhruba storočie pred začiatkom rastu oxidu uhličitého. Do 80. rokov 20. storočia koncentrácia stúpla z necelých 700 ppb na 1 500 ppb, potom sa pomaly javila rovnováha medzi emisiami a degradáciou a koncentrácia metánu sa na konci 90. rokov ustálila na niečo vyše 1750 ppb.
Tento vývoj je sotva menej zarážajúci ako nové zvýšenie, pretože o globálnom rozpočte na metán sa všeobecne vie tak málo. Ktoré faktory do akej miery prispeli k vzostupu posledných dvoch storočí a potom sa skončili, je pravdepodobne ešte ťažšie zistiť ako pôvod súčasného metánu. Nakoniec existujú aj údaje o regionálnych koncentráciách metánu z posledných 20 rokov.
Okrem ľudských zdrojov existuje aj niekoľko väčších producentov prírodného metánu. Skutoční producenti sú veľmi malí, konkrétne baktérie, ktoré sa väčšinou vyskytujú v močiaroch. Už pred vysokými zemepisnými šírkami permafrostu sú dôležitými zdrojmi metánu najmä tropické a subtropické mokrade. Je prekvapujúce, že ľudia majú tiež podiel na všetkých troch bodoch, na jednej strane zmenou podnebia a na druhej strane využívaním pôdy.
Ak budete postupovať podľa predchádzajúcich skúseností so zdrojmi metánu, sú tieto prírodné zdroje spočiatku o niečo podozrivejšie ako naše vlastné emisie. Dôvodom je ich dynamika. Priame emisie ľudského metánu sa postupne zvyšujú, zatiaľ čo prudké zmeny sú pravdepodobnejšie výsledkom prírodných zdrojov, ktoré z roka na rok reagujú odlišne na teplo a vlhkosť. [2]
Vyšší výkon, menšia degradácia?
Existuje však aj úplne iná možnosť: Emisie zostávajú rovnaké, zatiaľ čo sa rozkladá menej metánu. Stáva sa to hlavne preto, že plyn reaguje s veľmi reaktívnymi hydroxylovými radikálmi (· OH), ktoré sa trvalo vytvárajú v atmosfére. Hydroxyl reaguje aj s mnohými ďalšími vecami, takže na jednej strane má iba veľmi krátku životnosť a na druhej strane - to je rozhodujúci bod - okamžite reaguje menej s metánom, akonáhle sa stane častejším ďalší partner reakcie.
Vývoj koncentrácie metánu v atmosfére od 80. rokov.
Screenshot z methanelevels.org.
Krátka životnosť znamená, že hydroxyl nie je možné merať priamo. Preto sa ako nepriamy indikátor používa koncentrácia molekúl, ktoré zostávajú vo vzduchu dlho a hlavne reagujú ako metán s hydroxylom. Jedným z nich je trichlóretán. Rôzne analýzy v posledných rokoch skutočne naznačujú, že niečo bráni hydroxylu v rozložení tejto molekuly, a teda metánu, tak účinne, ako to bolo v minulosti.
Bohužiaľ, trichlóretán môžete dobre zmerať, ale iba veľmi nepresne viete, koľko z týchto látok sa dostáva do atmosféry a koľko tieto množstvá kolíšu. V tejto súvislosti je to prinajlepšom údaj o tom, že metán sa v poslednej dobe degradoval menej. Zatiaľ neexistujú jasné hlavné podozrivé osoby, ktoré by od roku 2007 mohli náhle a dramaticky zachytiť viac radikálov z atmosféry.
Pokiaľ ide o emisie, obraz však tiež nie je skutočne jasnejší. Môže sa odhaľovať, že od roku 2007 bol nárast rozdelený do dvoch fáz: koncentrácia metánu v atmosfére rástla od roku 2014 výrazne rýchlejšie ako predtým. V tom roku bol pridaný nový zdroj alebo existujúci vývoj opäť posunul externý faktor.
Tropické mokrade a ich baktérie
Roky od roku 2014 boli tiež globálne veľmi teplé, prinajmenšom sugestívna zhoda okolností. Je možné, že tropické mokrade emitujú podstatne viac metánu v dôsledku všeobecne zvýšených teplôt a pravdepodobne aj častejších povodní z dôvodu silných dažďov.
Podporuje to skutočnosť, že analýzy priestorového rozloženia zdrojov metánu preukázali od roku 2014 posun do južných trópov, kde sa nachádzajú mnohé z týchto mokradí; kvôli tomu by však ich emisie metánu museli závisieť oveľa viac od teploty, ako predpokladá väčšina modelov. [3] K nárastu môžu prispieť aj poľnohospodárske činnosti, najmä chov hospodárskych zvierat. Napokon, po prelome milénia sa výrazne zvýšil.
Ďalším kandidátom, ktorý má dostatok metánu na vysvetlenie nedávneho nárastu, je výroba fosílnych palív. Hneď vpredu je samozrejme bridlicový plyn, ktorý by tiež dobre zapadol do načasovania. Toto sa však už nejaký čas podrobnejšie skúma, pretože myšlienka je taká zrejmá a výsledky hovoria ako hlavný zdroj o frakovaní.
Okrem toho sa pri horšom dohľade klasicky ťaží ropa a plyn a svoju úlohu zohráva aj ťažba uhlia. Koneční spotrebitelia by zároveň mohli stratiť viac plynu, ako sa doteraz myslelo. Aktuálna štúdia naznačuje, že tu emitované množstvá sú podhodnotené.
Existujú iba dva malé problémy: Čím menší je, že priestorové rozdelenie metánu sa s ním celkom nezhoduje [4], tým väčšie sú izotopy uhlíka. Fosílne palivá obsahujú výrazne vyšší podiel 13 C v porovnaní s väčšinou prírodných zdrojov. Jeho podiel na atmosférickom metáne, ktorý predtým rástol celé dve storočia, klesá od roku 2007 - nejde o definitívnu smrteľnú ranu pre údajný príspevok fosílií k súčasnému rastu, ale o znak, že tento jednoduchý obraz nemôže byť správny. Existuje možnosť, že sa súčasne bude spaľovať podstatne menej biomasy. Vyrobený metán má podiel 13 C medzi prírodnými a fosílnymi zdrojmi.
Údaje o izotopoch ako údaj o zdroji
Na druhej strane predpoklad izotopových údajov by zodpovedal predpokladu, že metán je pomalšie degradovaný menším počtom hydroxylových radikálov. Dôvodom je kinetický izotopový efekt: ťažké molekuly reagujú o niečo pomalšie, takže ľahší metán sa rozkladá rýchlejšie (z rovnakého dôvodu je metán zo spaľovania biomasy taký ťažký). Ak sa metán rozkladá pomalšie, v atmosfére zostane viac izotopu ľahkého uhlíka.
Proti nemu nehovorí ani distribúcia ďalšieho metánu: Hydroxylové radikály sú najaktívnejšie v trópoch, kde by človek zaznamenal najsilnejší účinok. Háčik tejto hypotézy je jednoducho v tom, že potrebujete toľko dôkazov o takej rýchlej a jasnej zmene v atmosférickej chémii, najmä v porovnaní s neprehľadnými a premenlivými, ale dobre známymi emisiami.
V tomto ohľade sa mi celkovo zdá najpravdepodobnejšie, že prinajmenšom značná časť účinku je spôsobená ďalším metánom z prírodných zdrojov, a to hlavne z tropických mokradí. Zdá sa, že napríklad súčasné merania z Afriky nie sú v rozpore s touto hypotézou, rovnako ako skutočnosť, že emisie v trópoch rastú rýchlejšie ako na ďalekom severe. Samozrejme, stále ostávajú nezodpovedané rôzne otázky, najmä pokiaľ ide o úlohu globálneho otepľovania. Výrazne teplejšie roky od roku 2014 pravdepodobne odvtedy zohrali svoju úlohu pri akcelerácii, ale čo sa stalo od roku 2007, nehovoriac o desiatich rokoch bez nárastu metánu - netuším.
Ale aj tak sa nehovorí, že vývoj je priamo riadený konkrétnymi podmienkami v príslušnom roku. Je možné, že tropické mokrade zo svojej strany prešli bodom, z ktorého niet návratu pozitívnej spätnej väzby na prelome tisícročí [5], rovnako ako sa to pripisuje Arktíde. Ibaže metanokalypsa v tropických močiaroch má o niečo väčší potenciál ako Arktída: okolo roku 2007 bol jej podiel prírodných emisií trikrát vyšší ako v prípade permafrostu.