Ученые, изучающие, как антропогенное увеличение содержания метана в атмосфере также увеличивает количество солнечной энергии, поглощаемой этим газом в нашей климатической системе, обнаружили, что это поглощение в 10 раз сильнее в пустынных регионах, таких как пустыня Сахара и Аравийский полуостров. чем где-либо на Земле, и почти в три раза мощнее при наличии облаков.
Исследовательская группа из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США (Berkeley Lab) пришла к такому выводу после оценки наблюдений Юпитера и Титана (спутника Сатурна), где концентрации метана более чем в тысячу раз превышают на Земле, чтобы количественно оценить коротковолновое излучение метана здесь, на Земле.
Эти результаты были опубликованы в Интернете сегодня в журнале Science Advances в статье, озаглавленной «Крупное региональное коротковолновое воздействие антропогенного метана, основанное на наблюдениях Юпитера». В документе указывается на большую региональную изменчивость в том, как метан действует как поглотитель солнечного излучения, и обнаруживается, что поглощение метана или «радиационное воздействие» в значительной степени зависит от ярких особенностей поверхности и облаков..
«Когда мы измеряем влияние выбросов метана на планету, мы ошибочно полагаем, что легко применить расчеты метана, взятые на местном уровне, для прогнозирования глобального воздействия газа», - сказал Уильям Коллинз, ведущий автор исследования. и директор отдела наук о климате и экосистемах лаборатории Беркли. «В нашей работе важно учитывать влияние метана и других парниковых газов не только в целом, но и с региональной определенностью».
Являясь парниковыми газами, двуокись углерода и метан в первую очередь поглощают тепло или длинноволновое излучение, испускаемое в космос атмосферой Земли. Однако метан и другие газы также поглощают поступающую солнечную энергию или коротковолновое излучение и преобразуют его в тепло, тем самым нагревая атмосферу еще на 25 процентов и одновременно охлаждая поверхность Земли..
О коротковолновом воздействии углекислого газа известно больше, чем о метане, в основном потому, что относительно сложная тетраэдрическая форма метана делает его характеристики физического поглощения чрезвычайно трудными для количественного определения в лаборатории. Исследовательская группа лаборатории Беркли решила оценить, пострадали ли предыдущие оценки климата из-за неопределенностей в расчетах антропогенного коротковолнового воздействия метана, который считается вторым по важности парниковым газом после более распространенного углекислого газа из-за чрезвычайной активности метана.
Ученые проанализировали данные о поглощении метана из предыдущих наблюдений планеты Юпитер и Титана, крупнейшего спутника Сатурна. Концентрации метана в атмосферах этой юпитерианской планеты и спутника как минимум на три порядка выше, чем на Земле, что позволяет легко обнаруживать поглощающие свойства метана с помощью измерений затмения.
Этот анализ показал, что оценки воздействия с использованием неполных данных о поглощении метана из земных лабораторий согласуются с оценками с использованием гораздо более полных данных о поглощении метана, собранных с Юпитера и Титана. Основываясь на этом открытии, современная спектроскопия достаточна для расчета радиационного воздействия метана в исторических анализах климата и прогнозах на будущее.
Их работа также положила конец ранее нерешенному вопросу о том, что климатические модели могут недооценивать коротковолновое радиационное воздействие метана из-за ограничений существующих лабораторных измерений этого газа. Измерения с Юпитера и Титана показывают, что можно точно рассчитать степень радиационного воздействия метана при оценке климата, и что современные климатические модели делают это..
Результат затем позволил команде использовать существующие возможности для проведения первых глобальных расчетов этого воздействия с пространственным разрешением с реалистичными атмосферными и граничными условиями. Они вышли за рамки существующей глобальной среднегодовой оценки воздействия метана, разрешив его сезонную и заметную пространственную изменчивость.
Не весь метан создан равным
Их анализ показал, что воздействие метана вообще пространственно неоднородно и демонстрирует замечательные региональные закономерности. Самый поразительный вывод из первых всесторонних расчетов воздействия метана заключается в том, что, поскольку пустынные районы в низких широтах имеют яркие открытые поверхности, которые отражают свет вверх, чтобы улучшить поглощающие свойства метана, может быть 10-кратное увеличение локализованной коротковолновой метановой волны. принуждение.
Этот эффект наиболее заметен в таких местах, как пустыня Сахара или Аравийский полуостров. Эти регионы получают больше всего солнечного света из-за их близости к экватору и отличаются исключительно низкой относительной влажностью, что способствует еще большему усилению воздействия метана.
Облачный покров также влияет на радиационные эффекты газа. Было обнаружено, что повышенное воздействие на метан, лежащий над облаками, почти в три раза больше, чем глобальное годовое воздействие, и было связано с слоями океанических слоистых облаков к западу от юга Африки и Северной и Южной Америки, а также с облачными системами в зоне межтропической конвергенции вблизи экватор. Высокогорные облака могут уменьшить солнечный поток, падающий на метан в нижних слоях тропосферы, уменьшая его воздействие по сравнению с условиями ясного неба, но почти на 90 процентах поверхности Земли радиационные эффекты облаков усиливают радиационное воздействие метана..
Исследователи считают, что эта информация о влиянии метана на поступающую солнечную энергию полезна для продвижения стратегий смягчения последствий изменения климата как для учета относительной силы парникового эффекта между углекислым газом и метаном, так и для определения относительной уязвимости различных регионов мира к потеплению атмосферы.
Соавторы исследования - исследователи из лаборатории Беркли Дэниел Фельдман, Чейнси Куо и Ньютон Нгуен; Сейчас Нгуен работает в Калифорнийском технологическом институте. Исследование финансировалось Управлением науки Министерства энергетики.