Метан в атмосфере находится на рекордно высоком уровне. Что это значит для изменения климата?

Согласно измерениям, проведенным Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA) США, содержание метана недавно достигло 1900 частей на миллиард (ppb) в атмосфере Земли. Это сопоставимо с примерно 700 частями на миллиард до промышленной революции

Метан является мощным парниковым газом, сохраняясь в воздухе около девяти лет. Включая побочные эффекты, которые он оказывает на другие газы, его общее воздействие на глобальное потепление с 1750 года примерно вдвое меньше, чем у CO₂. И хотя после резкого роста в 1980-х и 1990-х годах содержание метана в атмосфере стабилизировалось, рост этого показателя возобновился в 2007 году и ускорился в последние годы — самый резкий рост за всю историю наблюдений произошел в 2020 году. Этого не ожидалось, когда мировые лидеры подписывали Парижское соглашение 2015 года. Тем не менее, метан становится самым большим отклонением от траекторий выбросов, необходимых для достижения цели соглашения. Так что же стоит за недавним всплеском, и есть ли способ обратить его вспять?

Фото: http://wildwildworld.net.ua/

Откуда берется метан

Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 600 миллионов тонн метана. По оценкам, две пятых этих выбросов происходят из естественных источников, в основном из-за гниющей растительности на болотах. Остальные три пятых выбросов происходят из источников, связанных с деятельностью человека.

Выбросы от производства ископаемого топлива составляют более 100 миллионов тонн в год и быстро росли в 1980-х годах. Природный газ, который отапливает дома и вырабатывает примерно половину электроэнергии, в основном состоит из метана. Утечки в газовой промышленности широко распространены на колодцах и трубопроводах, а также из распределительных труб под улицами и бытовыми котлами. В период с 2000 по 2017 год на угольную промышленность приходилось до одной трети выбросов ископаемого топлива через вентиляционные шахты, а также при транспортировке и дроблении угля для электростанций.

Сельское хозяйство, производящее около 150 миллионов тонн метана в год, является крупнейшим общим источником. Как и городские свалки и канализационные системы, на которые приходится около 70 миллионов тонн ежегодно. Ученые могут определить источники метана, изучая соотношение углерода-12 и углерода-13 в атмосфере. Эти разные формы углерода — химически похожие, но с разной массой — известны как изотопы. Биогенный метан, производимый микробами из гниющей растительности или коровьих желудков, относительно богат углеродом-12, в то время как метан от ископаемого топлива и пожаров содержит сравнительно больше углерода-13.

В течение двух столетий быстро развивающаяся газовая, угольная и нефтяная промышленность неуклонно увеличивала содержание атмосферного метана в углероде-13. С 2007 года эта тенденция изменилась, и доля углерода-13 в атмосферном метане уменьшилась. Хотя выбросы ископаемого топлива все еще могут расти, резкий рост выбросов метана в настоящее время в основном является результатом более быстрого роста биогенных источников.

Фото: https://7ogorod.ru/

Почему растут биогенные выбросы?

Глобальный мониторинг показывает, что в течение многих лет, начиная с 2007 года, рост метана в атмосфере происходил из источников в тропиках и субтропиках. В некоторые годы высокие северные широты также вносили важный вклад. От тропических болот в бассейнах Амазонки, Нила и Конго до тундры в России и мускусных болот в Канаде водно-болотные угодья выделяют около 200 миллионов тонн метана в год. По мере повышения глобальной температуры увеличивается скорость, с которой водно-болотные угодья производят и разлагают биомассу, и эти среды выделяют больше метана. Выбросы метана ускоряют изменение климата, а изменение климата вызывает выделение большего количества метана – положительная обратная связь потепления, подпитывающая еще большее потепление.

Микробы в желудках жвачных животных, таких как крупный рогатый скот, овцы, козы и верблюды, похожи на микробы водно-болотных угодий. По сути, коровы — это ходячие болота. Жвачные животные производят почти столько же метана, сколько выбрасывает ископаемое топливо, примерно 115 миллионов тонн в год. Во всем мире около двух третей сельскохозяйственных угодий составляют пастбища для животных.

В то время как выбросы со свалок во многих странах Европы сократились, в Западной Европе выбрасывается много метана из биореакторов, которые перерабатывают городские пищевые и садовые отходы в удобрения. В Африке и Индии расширяющиеся города создают новые свалки, в то время как сельские районы сжигают огромное количество отходов урожая и травы, вызывая широкомасштабное загрязнение воздуха, но исследований их выбросов мало.

Удаление метана

Короткий срок службы метана означает, что сокращение выбросов быстро уменьшает воздействие на парниковый эффект. Утечки газа являются очевидными целями, как в скважинах, так и в прохудившихся уличных трубах. Прекращение использования угольной промышленности является неотложным глобальным приоритетом не только для сокращения выбросов метана, но и для сокращения выбросов CO₂ и загрязнения воздуха. В краткосрочной перспективе удаление метана из вентиляции угольных шахт и животноводческих помещений может быть сделано так же легко, как удаление некоторых загрязняющих веществ из выхлопных газов автомобилей. Выбросы из биореакторов потребуют более строгого государственного регулирования.

Фото: https://7ogorod.ru/

Сокращение выбросов в тропических странах означает прекращение сжигания растительных отходов. Свалки, вероятно, также будут быстро растущими источниками как метана, так и загрязнения, однако выбросы можно сократить, засыпав свалки почвой. Растущие сельскохозяйственные выбросы связаны с быстрым ростом населения и растущим глобальным спросом на продукты, богатые мясом. Рост населения замедляется за счет улучшения доступа к образованию для женщин и девочек.

Метан, достигший 1900 частей на миллиард, является пожарной тревогой. Мы не можем остановить естественные выбросы водно-болотных угодий. Но антропогенные выбросы можно быстро сократить. На COP26 в Глазго — последнем саммите ООН по изменению климата в ноябре 2021 года — более 100 стран подписали Глобальное обязательство по метану, пообещав сократить его выбросы на 30% к 2030 году.

Приступить к работе очень просто: устранить утечки газа, накрыть свалки, остановить сжигание сельскохозяйственных отходов и удалить метан из вентиляции угольных шахт. Все эти действия будут иметь более широкие преимущества, такие как снижение загрязнения воздуха, но к ним не присоединились крупные источники выбросов, включая Китай, Индию, Россию, Катар и Австралию. Отсутствующие страны в конечном итоге наносят ущерб себе и должны подписать обязательство.

Автор: Юан Нисбет, профессор наук о Земле Королевского университета Холлоуэя в Лондоне