Уровень метана резко возрос в начале 2020-х годов, когда атмосфера временно утратила большую часть своей способности уничтожать газ.
После 2020 года уровень метана резко возрос, когда более чистая атмосфера и более влажный мир неожиданно позволили газу быстро накапливаться. Фото: Shutterstock
В начале 2020-х годов концентрация метана в атмосфере росла беспрецедентными темпами из-за сочетания более слабого естественного удаления и растущих выбросов в результате потепления водно-болотных угодий, рек, озер и сельскохозяйственных районов. Международная группа исследователей опубликовала результаты своих исследований в журнале Science, указывая на изменения как в химическом составе атмосферы, так и в климатических условиях.
Одной из главных причин стало резкое снижение содержания гидроксильных радикалов, которые являются основными химическими веществами, ответственными за расщепление метана в воздухе. В течение 2020-2021 годов этот процесс очистки атмосферы резко замедлился. По словам исследовательской группы, в состав которой входит профессор наук о земле и окружающей среде Бостонского колледжа Ханцинь Тянь, это снижение на 80% объясняет ежегодные изменения в скорости накопления метана.
Влажные условия способствовали выработке метана
В то же время продолжительная фаза Ла-Нинья с 2020 по 2023 год привела к тому, что на большей части тропиков установилась более влажная погода, чем обычно. Эти условия привели к расширению затопленных ландшафтов, которые являются идеальной средой для микробов, вырабатывающих метан. В результате увеличились выбросы из водно-болотных угодий, рек, озер и сельскохозяйственных угодий, что привело к накоплению метана, второго по значимости парникового газа после монооксида углерода.
Измерения показывают, что содержание метана в атмосфере выросло на 55 частей на миллиард в период с 2019 по 2023 год, достигнув рекордного уровня в 1921 миллиард на миллион в 2023 году. Самый быстрый рост произошел в 2021 году, когда уровень метана увеличился почти на 18 частей на миллиард. Этот скачок на 84 процента превысил рост, наблюдавшийся в 2019 году.
«По мере того как планета становится теплее и влажнее, выбросы метана из водно-болотных угодий, внутренних водоемов и рисовых плантаций будут все больше влиять на изменение климата в ближайшей перспективе», — сказал Тянь. «Наши выводы подчеркивают, что Глобальная программа по метану должна учитывать источники метана, обусловленные изменением климата, наряду с антропогенным контролем, если мы хотим достичь целей по смягчению последствий».
Важны как природные, так и управляемые системы
Всплеск не ограничивался естественными водно-болотными угодьями. Также значительный вклад внесли такие регулируемые среды, как рисовые поля и внутренние водоемы. По словам Тиана, который является директором Центра изучения земной системы и глобальной устойчивости в Институте интегрированной науки и общества Шиллера, эти источники часто недостаточно представлены в глобальных моделях метана.
Наибольшее увеличение выбросов наблюдалось в тропической Африке и Юго-Восточной Азии. Арктические водно-болотные угодья и озера также показали заметный рост, поскольку повышение температуры способствовало активизации микробной деятельности. Напротив, выбросы метана в водно-болотных угодьях Южной Америки сократились в 2023 году во время сильной засухи, связанной с Эль-Ниньо. Этот контраст подчеркивает, насколько чувствителен выброс метана к экстремальным климатическим явлениям, отмечается в отчете.
Как исследователи отслеживали всплеск метана
Тянь и его коллеги сыграли ключевую роль в выявлении и измерении того, как водно-болотные угодья, реки, озера, водохранилища и мировое рисоводство способствовали быстрому росту содержания метана в атмосфере. Связав наземные, пресноводные и атмосферные процессы в современных моделях земной системы, команда Бостонского колледжа продемонстрировала, как изменчивость климата увеличивает выбросы в связанных экосистемах.
Исследование также показало, что использование ископаемого топлива и лесные пожары сыграли лишь незначительную роль в недавнем увеличении выбросов метана. Химический анализ показывает, что большинство наблюдаемых изменений были вызваны микробиологическими источниками, включая водно-болотные угодья, внутренние воды, водохранилища и сельское хозяйство.
«Предоставляя самый современный глобальный бюджет по метану на период до 2023 года, это исследование проясняет, почему уровень метана в атмосфере повышался так быстро», — сказал ведущий автор исследования Филипп Сиаис из Версальского университета Сен-Кантен-ан-Ивелин. «Это также показывает, что будущие тенденции в отношении метана будут зависеть не только от контроля за выбросами, но и от климатических изменений в природных и управляемых источниках метана».
Основные выводы Исследования
- Этот всплеск метана в начале 2020-х годов был вызван главным образом ослаблением химического состава атмосферы, а не чрезмерными выбросами.
- Временное снижение содержания гидроксильных радикалов (OH) — основного «очистителя» атмосферы от метана — в течение 2020-2021 годов объясняет примерно 80-85% ежегодных колебаний в росте концентрации метана.
- Ключевую роль сыграли изменения в загрязнении воздуха, связанные с COVID-19.
- Сокращение содержания оксидов азота (noₓ) во время карантина в связи с пандемией привело к снижению уровня OH, что позволило метану быстрее накапливаться в атмосфере.
- Выбросы, обусловленные изменением климата, в водно-болотных угодьях усилили этот всплеск.
- Исключительно влажные условия во время продолжительного периода Ла-Нинья (2020-2023 гг.) привели к увеличению выбросов метана из водно-болотных угодий и внутренних водоемов, особенно в тропической Африке и Юго-Восточной Азии, а также к дополнительному увеличению выбросов в арктических регионах.
- Выбросы ископаемого топлива и пожары не были основными факторами.
- Изменения в выбросах метана при сжигании ископаемого топлива и биомассы были сравнительно небольшими и не могут объяснить наблюдаемый глобальный всплеск метана.
- Существующие модели выбросов по принципу «снизу вверх» для естественных затопленных экосистем не учитывают критическую динамику.
- Многие широко используемые модели недооценивали выбросы из водно-болотных угодий и внутренних водоемов и их динамику во время паводка, подчеркивая серьезные пробелы в мониторинге затопленных экосистем и процессов микробиологического выделения метана.