В начале 2000-х годов ученые-экологи, изучающие выбросы метана, заметили кое-что неожиданное: глобальные концентрации атмосферного метана (CH4), которые увеличивались в течение десятилетий из-за выбросов метана от ископаемого топлива и сельского хозяйства, необъяснимым образом выровнялись.
Уровни метана оставались стабильными в течение нескольких лет, а затем снова начали расти в 2007 году. Предыдущие исследования предполагали множество потенциальных виновников возобновления подъема: увеличение выбросов от водно-болотных угодий в высоких широтах, увеличение выбросов от ископаемого топлива или рост сельского хозяйства в Азии..
Тем не менее, новое моделирование, проведенное исследователями из Калифорнийского технологического института и Гарвардского университета, предполагает, что выбросы метана в 2007 году, возможно, не увеличились резко. Вместо этого наиболее вероятное объяснение связано не столько с выбросами метана, сколько с изменением доступности гидроксильного (ОН) радикала, который расщепляет метан в атмосфере. Таким образом, количество гидроксила в атмосфере определяет количество метана. Исследователи говорят, что если глобальные уровни гидроксила снизятся, глобальные концентрации метана возрастут, даже если выбросы метана останутся постоянными.
Метан является вторым наиболее распространенным парниковым газом после углекислого газа. Тем не менее, бесцветный газ без запаха может быть трудно отследить, и он происходит из самых разных источников, от разложения биологического материала до утечек в трубопроводах природного газа.
Когда атмосферные концентрации метана увеличиваются, может быть неправильно связывать это исключительно с увеличением выбросов метана, говорит Кристиан Франкенберг из Калифорнийского технологического института, соавтор исследования десятилетних тенденций концентраций метана, которое было опубликовано на неделе 17 апреля в раннем онлайн-издании Proceedings of the National Academy of Sciences.
Франкенберг - адъюнкт-профессор экологических наук и техники в Калифорнийском технологическом институте и научный сотрудник Лаборатории реактивного движения, которая находится в ведении Калифорнийского технологического института для НАСА. Его коллегами по статье являются Пол Веннберг, профессор химии атмосферы, наук об окружающей среде и инженерии Р. Стэнтона Эйвери в Калифорнийском технологическом институте, а также Александр Тернер и Дэниел Джейкоб из Гарварда.
«Думайте об атмосфере, как о кухонной раковине с работающим краном», - объясняет Франкенберг. «Когда уровень воды в раковине поднимается, это может означать, что вы больше открыли кран. Или это может означать, что слив забит. Вы должны смотреть на оба."
В этой аналогии гидроксил представляет собой часть дренажного механизма в раковине. Гидроксил представляет собой нейтральную форму отрицательно заряженной молекулы гидроксида (OH−). Его называют «радикалом», потому что он очень реакционноспособен и действует как моющее средство в атмосфере, расщепляя метан на кислород и водяной пар.
Отслеживая десятилетние тенденции как метана, так и гидроксила, Франкенберг и его коллеги отметили, что колебания концентрации гидроксила сильно коррелируют с колебаниями содержания метана.
Однако у авторов пока нет механистического объяснения глобальных изменений концентрации гидроксила за последнее десятилетие. По словам Франкенберга, необходимы дальнейшие исследования для дальнейшего изучения этого вопроса. Исследователи также хотели бы, чтобы обнаруженные ими тенденции были подтверждены более подробным изучением как источников, так и поглотителей метана.
«Тропики - самая сложная часть», - говорит Франкенберг. «Они очень сложны с точки зрения выбросов и разрушения метана». Метан имеет самое короткое время жизни в тропиках из-за большого количества водяного пара и радиации. Но, поскольку тропические районы часто удалены и покрыты облаками (препятствующими спутниковому наблюдению), они остаются недостаточно изученными, говорит Франкенберг.
Александр Тернер, аспирант Гарвардского университета, является ведущим автором. Соавторами являются Кристиан Франкенберг и Пол Веннберг из Калифорнийского технологического института и Дэниел Джейкоб из Гарварда. Это исследование финансировалось Министерством энергетики и грантом NASA Carbon Monitoring System.