Загрязнение воздуха оксидами азота снизило концентрацию метана в атмосфере

За последние 15 лет в атмосфере оказалось почти на два миллиона тонн меньше метана, чем могло бы быть., и произошло это благодаря окислению метана гидроксильным радикалом. Этот радикал образуется преимущественно из тропосферного озона, который попадает в воздух в результате загрязнения оксидами азота — например, из-за выбросов транспорта. Такие выводы содержит статья, опубликованная в журнале Nature.

Метан — второй по значимости парниковый газ из числа антропогенных, люди ответственны за две трети его выбросов. Концентрация CH₄ в атмосфере на порядки ниже, чем у CO₂, но потенциал усиления потепления — выше в 28–34 раза. Сейчас его вклад в потепление оценивают приблизительно в 0,5 градуса, а его содержание в воздухе в 2,6 раза превышает доиндустриальные значения. При этом, в отличие от углекислого газа, который может сохраняться в атмосфере на сотни лет, метан нельзя назвать долгоживущим — он легко окисляется под действием гидроксильного радикала •OH.

Гидроксильный радикал еще менее устойчив и может существовать лишь в течение считанных секунд, но он постоянно образуется вновь из прекурсоров — оксида углерода, оксидов азота, озона, водяного пара и неметановых летучих органических соединений. Эти вещества — распространенные поллютанты, которые постоянно поступают в атмосферу из-за антропогенного загрязнения воздуха.

Ученые под руководством Чжао Юаньхун (Yuanhong Zhao) из Океанского университета Китая исследовали, как загрязнение воздуха отразилось на концентрации метана в атмосфере с 2005 по 2021 годы. Для этого они использовали данные спутниковых наблюдений за концентрациями метана, гидроксильного радикала и его прекурсоров, метеоданные и моделирование химического состава атмосферы с помощью моделей CESM1 CAM4-chem и GEOSCCM.

С 2005 по 2021 годы концентрация гидроксильного радикала в атмосфере выросла на величину от (0,30 ± 0,06) × 10⁵ до (0,50 ± 0,09) × 10⁵ молекул на кубический сантиметр воздуха (или на 0,2–0,4 процента). В те периоды, когда она снижалась (например, во время пандемии COVID-19 в 2020 и 2021 годы), концентрация метана в атмосфере резко возрастала. Сток метана, то есть его окисление до углекислого газа под действием гидроксильного радикала, вырос за это время на 1,3-2 миллиона тонн в год — то есть каждый год метана в атмосфере было на эту величину меньше, чем было бы без загрязнения воздуха.

Основную роль в сдерживании темпов роста концентрации метана сыграл тропосферный озон, его вклад авторы оценили в 40 процентов. Он не является частью озонового слоя, а находится в приземном слое воздуха и образуется там в результате фотохимических преобразований загрязняющих веществ — например, оксидов азота. Во время пандемии его концентрация в воздухе резко сократилась из-за уменьшения выбросов оксидов азота от транспорта. При этом сильнее всего эффекты как стока метана, так и роста его концентрации в годы с более чистым воздухом были выражены в тропических широтах.

Это не первое исследование, которое указывает на отрицательную связь между загрязнением воздуха и потеплением климата. Так, год назад ученые выяснили, что после падения выбросов диоксида серы в 2020 году в атмосфере стало снижаться количество аэрозолей, которые рассеивают солнечную радиацию. Оно произошло из-за ужесточения требований к чистоте корабельного топлива и теперь чревато дополнительным потеплением на 0,16 градуса.