Климатологи впервые оценили парниковый эффект метана с помощью полевых измерений

D. R. Feldman et al./ Nature Geoscience, 2018
Американские климатологи впервые провели прямую экспериментальную оценку парникового эффекта метана в результате полевых измерений. Если предыдущие оценки парниковой активности метана строились на основании расчетов и лабораторных экспериментов, то сейчас радиационный прогрев приповерхностных слоев атмосферы удалось однозначно связать с динамикой концентрации метана непосредственно в результате спектрометрических атмосферных измерений, пишут ученые в Nature Geoscience.
Метан, наряду с углекислым газом и водяным паром, — один из основных и наиболее опасных парниковых газов, который приводит к нагреву атмосферы и последующим изменениям климата. В отличие от углекислого газа, метан — короткоживущий парниковый газ с временем жизни около 10 лет, однако из-за значительно более высокой парниковой активности (по оценкам ученых, она, как минимум, в 25 больше, чем у углекислого газа), его влияние на суммарный разогрев атмосферы достигает 10 процентов, а в будущем может вырасти.
Основным источником метана считается скотоводство — газ вырабатывается в процессе пищеварительной ферментации. В том числе из-за скотоводства с середины XIX века содержание метана в атмосфере выросло в 2,5 раза. При этом, однако, динамика изменения его концентрации немонотонная и зависит от очень большого числа различных факторов: например, от количества гидроксил-радикалов в атмосфере, скорости таяния вечной мерзлоты, направленности сельского хозяйства в той или иной местности или масштабов использования ископаемого топлива. В частности, известно, что концентрация метана в атмосфере держалась примерно на постоянном уровне с 1995 по 2006 год, после чего начала неуклонно расти. Несмотря на то, что однозначного объяснения подобной динамики концентрации метана на данный момент не предложено, понятно, что это поведение должно отразиться и на тепловом балансе атмосферы Земли, в первую очередь за счет поглощения метаном инфракрасного излучения.
Американские климатологи под руководством Даниэля Фельдмана (Daniel Feldman) из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли провели исследование, которое связывает динамику концентрации углекислого газа в атмосфере с радиационным прогревом атмосферы — разницей между энергией поступающего на Землю солнечного излучения и исходящего излучения. В обсерватории, расположенной в южной части Великих равнин, с 2002 по 2013 год проводились независимые измерения концентрации метана в приповерхностном слое атмосферы и его радиационный эффект, который вычислялся с помощью спектрометрических радиометров. Чтобы избежать возможного влияния облаков, измерения радиационного прогрева проводились в ясную погоду.
Радиометрические измерения в инфракрасной области спектра показали, что основной излучательный эффект метана наблюдается для области волновых чисел от 1200 до 1350 обратных сантиметров. Оказалось, что для радиационного прогрева в этой области спектра в среднем (после исключения сезонных колебаний) характерна точно такая же динамика, как и для концентрации метана: до 2006 года радиационный прогрев находился примерно на одном уровне, после чего стал постепенно расти со средней скоростью 26 милливатт на квадратный метр в год.
Ученые отмечают, что на полученные данные могли оказать влияние содержащиеся в атмосфере водяные пары, поэтому в дальнейшем для более точной оценки отдельных вкладов двух газов должны быть проведены дополнительные исследования. Тем не менее, и полученные сейчас результаты измерений связывают данные о концентрации метана с его парниковым эффектом непосредственно с помощью полевых измерений. До этого все подобные оценки проводились или теоретически или в лабораторных экспериментах.
Для детального исследования процесса выбросов метана в атмосферу, динамики его изменения и распределения его концентрации в воздухе ученые разрабатывают все более точные приборы. Например, шведские ученые разработали камеру на основе инфракрасного спектрометра, которая делает видимыми выбросы метана и его движение в воздухе.
Александр Дубов