بررسی چرایی افزایش سطح گاز متان در اتمسفر

هر سال ۶۰۰۰ بالن به آزمایشگاهی در ایالت کلرادو در آمریکا ارسال میشود. داخل هر یک از آنها نمونه هوا وجود دارد که از یکی از زنجیره متشکل از ۵۰ ایستگاه کنترل و نظارت در سراسر جهان گرفته شده است. این نمونه‌ها در کنار یکدیگر می‌توانند به یکی از مهم ‌ترین پرسشهای پیش روی کره زمین پاسخ دهند: چرا این سطح از گاز متان در اتمسفر وجود دارد؟

به گزارش ایسنا، این ظروف آبی و سیاه از هوای الجزایر، آلاسکا، چین و ساموآ پر شده و شرایط برای انجام آزمایش روی آنها فراهم است. "اد دلوگوکنکی"، از متخصصان آزمایشگاه نظارت و کنترل جهانی که توسط اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده اداره می شود، گفت: این نمونه جمع آوری شده و مورد آزمایش قرار میگیرند.

در محیط آزمایشگاهی سطح گازهای مختلف موجود در این نمونه ها از دی اکسید کربن گرفته تا نیتروژن اکسید و هگزا فلوراید گوگرد اندازه گیری میشود و داده‌های جمع آوری شده اساس مدل های اصلی آب و هوایی را تشکیل می دهد. حدود ۱۵ سال قبل، محققان افزایش سطح گاز متان را که یک گاز گلخانه ای قوی است و تاثیر گرمایشی آن ۸۰ برابر بیشتر از دی اکسید کربن است، مشاهده کردند.

ابتدا بسیاری از محققان تصور می کردند افزایش سطح گاز متان با تولید سوخت فسیلی مرتبط است. متان ماده اولیه گاز طبیعی است، اما از طریق سایر فعالیت های بشر مانند دفن زباله، شالیزارهای برنج و پرورش گاو نیز تولید می شود.

هرچند، طی چند سال گذشته، این افزایش رشد شدیدی پیدا کرده است. پیامدهای گرمایش جهانی بسیار زیاد است: از ۱.۱ درجه سانتیگراد افزایش دمای کره زمین از دوران پیش از صنعتی شدن، حدود یک سوم آن را می توان به گاز متان نسبت داد. متان موجود در اتمسفر در سال ۲۰۲۰ بالاترین نرخ رشد خود را داشت و سپس این رکورد مجدد در سال ۲۰۲۱ شکسته شد. علت دقیق آن مشخص نیست.

"لیندسی شین لان" از کارشناسان آزمایشگاه بولدر در ایالت کلرادو که تجزیه و تحلیل داده‌ها را بر عهده دارد، ‌گفت: این موضوع تکان ‌دهنده است. تحقیقات زیادی در حال انجام است و بسیاری از محققان در تلاش برای توضیح آن هستند.

موضوعی که آنها شناسایی آن را آغاز کرده اند این است که چه نوع متان عامل این افزایش است. متان گرفته شده از منابع فسیلی حاوی مقدار بیشتری ایزوتوپ کربن ۱۳ نسبت به متان اتمسفر است، در حالیکه ایزوتوپ تولید شده از طریق منابع میکروبی مانند تالاب ها، گاوها و محل های دفن زباله کمتر است.

از آغاز انقلاب صنعتی، انتشار سوخت های فسیلی نسبت ایزوتوپ های متان در اتمسفر را به سمت کربن ۱۳ هدایت کرده است. اما در حدود سال ۲۰۰۷، زمانیکه سطح متان اتمسفر مجدد روند افزایشی گرفت، این نسبت ایزوتوپی معکوس شد. در درجه اول، افزایش اخیر متان از سوخت‌های فسیلی ناشی نمی‌شود، بلکه از منابع دیگر ناشی می‌شود. این نشان می‌دهد که در کره زمین گاز متان بیشتری منتشر میشود و سرعت آن کاهش پیدا نمیکند.

دلوگوکنکی گفت: ما شاهد یک تغییر بسیار اساسی هستیم. پس از ۲۰۰ سال افزایش به طور ناگهان شاهد کاهش دلتا کربن ۱۳ هستیم. این بدان معناست که اتفاق مهمی رخ داده است. تعیین اینکه این "اتفاق مهم" چیست، مستلزم آن است که متان منتشر شده از منابع مختلف از تالاب ها و دریاچه های کم عمق در مناطق استوایی گرفته تا ذوب یخ های دائمی در قطب شمال و همچنین از محل های دفن زباله و کشاورزی گرفته تا صنعت سوخت فسیلی مورد مطالعه دقیق قرار گیرد.

وی افزود:‌ متان نوع بسیار جالبی از گازهای گلخانه‌ای است زیرا منابع انتشار و جذب زیادی دارد که باید آن‌ها را دنبال کرد. باید طوری با این گاز مواجه شد که انگار یک کارآگاه هستید و سعی میکنید یک معمای جنایی حل کنید. کشف این راز نشان خواهد داد که آیا ممکن است جهان با بدترین سناریوی "بمب متان" روبرو شود یا خیر- یک حلقه بازخورد که در آن سیاره گرمتر به طور طبیعی گاز بیشتری منتشر می کند و دما بیشتر میشود.

سرنخ‌های منابع انتشار گاز متان

برای سال‌ها متان مورد توجه جامعه علمی و سیاست‌گذاران نبود و آنها تمایل بیشتری به بررسی انتشار گاز کربن دی اکسید داشتند. بخشی از آن به این دلیل بود که متان موجود در جو بین سال های ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۷ کاهش داشته است.

اکنون، محققان از مقیاس‌های ایزوتوپی و داده‌های ماهواره‌ای برای تعیین منشا افزایش متان استفاده می‌کنند. آنها می دانند که این افزایش از منابع میکروبی ناشی میشود که به دلیل تغییر در نسبت کربن ۱۳ است - اما دقیقا کدام منابع میکروبی؟ تالاب ها، گاوها و محل های دفن زباله همگی تولید کننده متان "میکروبی" هستند که در آن میکروب ها کربن را تجزیه کرده و گاز گلخانه ای تولید می کنند. برای تعیین میزان نقش هر یک از این منابع در تولید متان، محققان در حال جست و جوی کره زمین برای یافتن نقاط داده هستند.

"یوان نیسبت"، استاد علوم زمین در دانشگاه لندن گفت: به نظر می‌رسد تالاب‌ها و گاوها بزرگترین مقصر هستند.منابع بیولوژیکی به سرعت در حال افزایش هستند. به نظر می رسد شدیدترین رشد از مناطق استوایی باشد. توسعه جهانی پرورش گاو و دفن زباله ها نیز رشد انتشار میکروبی را به همراه داشته است.

در مقاله ای که در آینده منتشر خواهد شد، "لان" و "دلوگوکنکی" نتیجه گیری مشابهی داشتند: از سال ۲۰۰۷، ۸۵ درصد از افزایش گاز متان موجود در اتمسفر به دلیل منابع میکروبی است و حدود نیمی از آن مربوط به مناطق استوایی است.

"پل پالمر" از اساتید دانشگاه ادینبورگ با استفاده از داده های ماهواره ای شرق آفریقا را به عنوان منبع افزایش انتشار گازهای گلخانه ای را مورد توجه قرار داده است. شاهد افزایش قابل توجه گاز متان به دلیل انتشار این گاز در تالاب هستیم. سایر مناطق گرمسیری دارای تالاب همچون جنوب شرق آسیا و آمازون نیز با افزایش روبرو بوده اند. وقتی تالاب‌ها مرطوب ‌تر می‌شوند، گاز متان بیشتری منتشر می‌شود زیرا میکروب‌های تولید کننده متان مواد آلی بیشتری برای تغذیه دارند.

منابع انتشار متان ممکن است طبیعی باشند اما گرم شدن شرایط آب و هوایی ناشی از فعالیت های انسانی افزایش انتشار این گاز گلخانه‌ای را همراه داشته است. انتظار می رود تغییرات آب و هوایی منجر به بارندگی شدیدتر در شرق آفریقا شود و با وجود این تالاب های مرطوب تر و گرمتر متان بیشتری تولید خواهند شد. دیگر منابع طبیعی متان مانند ذوب یخ های دائمی و آتش سوزی های جنگلی نیز با تغییرات آب و هوایی مرتبط هستند.

کاهش انتشار گاز متان

در حالی که دولت ها نمی توانند در مورد انتشار متان از طریق تالاب ها و دریاچه ها اقدامی انجام دهند، پیش از این وعده داده اند میزان گاز تولید شده ناشی از منابع انسانی را کاهش دهند. حدود نیمی از انتشار متان از منابع انسانی و نیمی از منابع طبیعی ناشی می شود. سال گذشته بیش از ۱۰۰ کشور تعهد جهانی متان را که در اجلاس آب و هوای COP۲۶ راه اندازی شد، امضا کردند و متعهد شدند تا پایان این دهه در کنار یکدیگر انتشار گاز متان را ۳۰ درصد کاهش دهند.

کاهش انتشار متان نسبت به کاهش گاز کربن دی اکسید بیشتر بر میزان دما تاثیر آنی خواهد داشت زیرا متان بسته به شرایط تنها یک دهه در اتمسفر دوام می‌آورد این درحالیست که کربن دی اکسید یک قرن یا بیشتر باقی می‌ماند.

بر اساس گزارش برنامه محیط زیست سازمان ملل که ماه مه ۲۰۲۱ منتشر شد، تلاش جهانی برای کاهش انتشار گاز متان با استفاده از فناوری‌های موجود میتواند انتشار ناشی از فعالیت انسان را تا سال ۲۰۳۰ تا ۴۵ درصد کاهش دهد و تا دهه ۲۰۴۰ از گرم شدن ۰.۳ درجه سانتیگرادی دما جلوگیری کند.

سریعترین راه تعدیل متان به بخش سوخت‌های فسیلی مربوط میشود که حدود یک سوم از انتشارات ناشی از فعالیت بشر را تشکیل می‌دهد. نصب دستگاه‌های ویژه تهویه در معادن زغال سنگ، تشخیص زودهنگام نشت گاز، کاهش تخلیه متان در حین تولید نفت و گاز و سایر اقدامات می تواند انتشار متان را تا بیش از ۴۰ میلیون تن در سال کاهش دهد.

به گزارش فایننشال تایمز، با این وجود، مشخص نیست که این اقدامات کافی باشد. بزرگترین تولید کنندگان گاز متان در جهان یعنی چین و روسیه تعهد COP۲۶ را امضا نکرده اند و حتی اگر این کار را انجام دهند، مشخص نیست که کاهش انتشار گاز متان ناشی از فعالیت انسان برای جبران افزایش ناشی از منابع طبیعی کافی باشد.