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
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.
Измеренная концентрация метана с 2002 по 2013 год
D. R. Feldman et al./ Nature Geoscience, 2018
Радиационный прогрев атмосферы, вызванный изменением концентрации метана с 2002 по 2013 год
D. R. Feldman et al./ Nature Geoscience, 2018
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
Парниковый эффект растет из-за коров, хуже питающихся из-за парникового эффекта
3 квітня 2017
Исследователи из Великобритании и Германии обнародовали свои данные по поводу невольного заговора земной атмосферы и животноводства, который приводит к глобальному потеплению. На рост мировой температуры больше всего влияют парниковые газы, в основном озон, углекислый газ, водяной пар и метан. Именно они создают особый эффект, из-за которого коротковолновое солнечное излучение свободно попадает на Землю, разогревая ее, но при этом длинноволновое излучение не может покинуть планету.
Главными виновниками этого считаются углекислый газ и водяной пар, а метан лишь третий в списке. Но все же его влияние на атмосферу очень значительно. К тому же ученые подчеркивают, что этот газ может быстро влиять на ситуацию. Срок его «жизни» – всего 8-12 лет, так что коренные изменения в системе выбросов этого газа уже через десятилетие способны помочь бороться с глобальным потеплением.
В основном метан возникает из-за домашнего скота. Так, самая обычная корова за день «производит» и выпускает в атмосферу 400-500 литров метана, который является побочным эффектом ее пищеварительных процессов. При этом чем лучше корм, тем быстрее он переваривается и тем меньше газа при этом возникает.
Ученые обнаружили проблему в том, что при более теплом климате травы менее питательны, потому что в них больше плохо усваиваемого волокнистого материала. То есть из-за роста глобальных температур качество корма снижается, корова тратит больше времени на переваривание, и выделяется больше метана. А это влияет на повышение температуры на Земле, из-за которой травы становятся менее питательными. Круг замыкается и усиливает парниковый эффект.
Исследователи подсчитали, что из-за этой взаимосвязи роста выбросов метана уже в ближайшем будущем можно ждать в Северной Америке, Центральной и Восточной Европе, а также Азии. Впрочем, последствия затронут всю планету, подчеркивают ученые. По их мнению, человечеству уже сейчас стоит задуматься о том, чтобы снижать поголовье домашнего скота ради сохранения и планеты, и своей жизни.
Стоит отметить, что мясомолочные фермы уже занимают около 70% всех земель, пригодных для сельского хозяйства. Одним из потенциальных выходов может быть развитие сферы производства пищи из насекомых, о чем мы уже писали большой текст.
Парниковый эффект: что надо знать о влиянии парниковых газов на Землю
Углекислый газ (CO
Метан (CH4) — по своему парниковому эффекту метан считается даже сильнее, чем углекислый газ, но в атмосфере его заметно меньше. Естественные источники — болота и термитники. Антропогенное происхождение — свалки, сельское хозяйство, добыча угля и природного газа.
Закись азота (N2O) образуется при сжигании твердых отходов и ископаемого топлива. Значительная часть N2O идет от сельского хозяйства.
Синтетические химические вещества, например, гидрофторуглероды, галогенированные углеводороды, гексафторид серы и другие синтетические газы. Основной источник — это химическая промышленность.
Озон (O3) — естественным образом встречается в стратосфере и тропосфере Земли и не вызывает значительного парникового эффекта. [2]
Водяной пар — по объему занимает первое место среди всех парниковых газов, однако прямые выбросы водяного пара влияют на парниковый эффект наименьшим образом. [3]
Сам по себе парниковый эффект — благо для нас, так как без него не было бы жизни на Земле. Если представить, что его не существует, средняя температура на Земле составляла бы -18℃, то есть реки и океаны всегда были бы замерзшими и нигде не росли растения. С его же помощью на нашей планете средняя температура достигает +15℃. [4]
Самый сильный парниковый эффект в Солнечной системе существует на Венере. Атмосфера планеты практически полностью состоит из углекислого газа, поэтому температура на поверхности Венеры достигает 475℃.
Вклад метана в изменение климата сильно недооценен
На предстоящем в декабре саммите ООН по изменению климата должна обсуждаться проблема выброса в атмосферу Земли не только углекислого газа, но и метана. Так считают ученые, которые в результате нового компьютерного моделирования парникового эффекта обнаружили, что вклад метана в изменение климата сильно недооценен.
Действительные последствия выбросов парниковых газов в атмосферу Земли значительно отличаются от тех, которые предсказывает Межправительственная группа экспертов по изменению климата. Так считают ученые в своей статье, опубликованной в новом номере журнала Science. В этой работе рассказывается о новом исследовании парникового эффекта, в котором принимались во внимание сложные химические взаимодействия между атмосферными газами и аэрозолями.
Сотрудник Института космических исследований имени Годдарда при NASA Дрю Шинделл вместе со своими коллегами провел компьютерное моделирование земной атмосферы, которое показало, что взаимодействие выброшенных газов и аэрозолей, содержащихся в атмосфере, со временем может существенно изменить количественный состав этих газов в атмосфере. В частности ученые обнаружили, что метан, который попадает в атмосферу, оказывает на нее гораздо большее влияние, чем углекислый газ, выбросы которого, как принято считать, наиболее эффективно участвуют в глобальном потеплении.
Вклад метана в парниковый эффект, согласно результатам Шинделла и его коллег, на треть больше, чем считается в современных принятых моделях.
К тому же метан быстрее разрушается в атмосфере, и потому его воздействие на климат проявляется раньше, чем воздействие на климат углекислого газа.
«Мы обнаружили, что взаимодействие газ—аэрозоль существенно меняет относительный вклад в парниковый эффект выброса различных газов, — говорится в статье. — В частности эмиссия метана имеет большее влияние, чем учитываемый в квотах по Киотскому протоколу углекислый газ».
В атмосфере Земли содержится большое разнообразие аэрозолей. Некоторые из них, например сажа, тоже вносят вклад в парниковый эффект. А вот сульфатные аэрозоли обладают обратным свойством и охлаждают атмосферу. Как считают авторы моделирования,
метан, взаимодействуя с этими аэрозолями, уменьшает их количество и, следовательно, сводит к нулю вызванный ими эффект охлаждения.
«В настоящее время вклад метана недооценен, — прокомментировал Дрю Шинделл газете The Times свою публикацию в Science. — Главный вывод нашей работы состоит в том, что нужно рассматривать парниковые газы в целом, а не только углекислый газ. Ведь если в вычислениях допустить ошибку в одном из параметров, то вряд ли вы получите точный результат».
В свете новых результатов авторы полагают, что при рассмотрении на высоком уровне проблемы парникового эффекта — например в декабре в Копенгагене, на саммите ООН по изменению климата — нужно принимать во внимание не только соотношение выбросов газов, а и взаимодействие газов и аэрозолей. «Нужно существенно сокращать выбросы метана, углекислого газа и сажи. Я считаю, что этот вопрос должен быть приоритетным в Копенгагене», — утверждает Дрю Шинделл.
Один из специалистов, изучающих глобальное потепление, Кейт Шайн, в интервью The Times согласился с результатами работы Шинделла и его коллег, но при этом добавил, что главную опасность все равно несет углекислый газ, который не так быстро, как метан, влияет на парниковый эффект.
«Его влияние на климат в долгосрочной перспективе слишком велико. Если сейчас на это закрыть глаза, то у наших потомков будут большие проблемы», — считает Шайн.
Публикацию в Science с результатами моделирования парникового эффекта с учетом взаимодействия газа и аэрозолей сопровождают две статьи-комментария. В одной Дэвид Пэрриш из Национальной океанической и атмосферной службы США в Боулдере (штат Колорадо) и Тон Чжу из Пекинского университета обсуждают возможность уменьшить вклад вредных выбросов больших городов (с населением более десяти миллионов) в изменение климата. Во второй сопроводительной статье Альмут Арнет из шведского Университета города Лунд с коллегами обсуждают непропорциональность связи между уровнем загрязнения воздуха в результате деятельности человека и изменением климата, указывая на то, что этот вопрос еще плохо изучен, — что и подтверждает работа Шинделла и его коллег.
Взрывной эффект: российские ученые зафиксировали в Арктике мощный метановый «фонтан» | Статьи
Отечественным специалистам, которые сейчас исследуют в Арктике последствия таяния подводной мерзлоты, удалось обнаружить, возможно, самый мощный выброс метана за всю историю наблюдений. Одними из первых об этом рассказали в Томском политехническом университете. Подробнее о том, почему это важно и как метан стал главным конкурентом углекислого газа в вопросах изменения климата, — в материале «Известий».
«Источник планетарной значимости»
Экспедиция, в состав которой входят представители ведущих университетов, институтов и исследовательских центров, включая Институт океанологии РАН, Томский политехнический университет, Московский государственный университет имени Ломоносова, Северный арктический федеральный университет, стартовала в середине сентября, когда исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш» покинуло порт в Архангельске.
Вместе с российскими исследователями на борту судна находятся также их иностранные коллеги из Европы и Китая, в том числе из Стокгольмского университета, а также Первого и Третьего институтов океанографии при государственной морской администрации КНР.
Команда Томского политехнического университета на борту корабля «Академик Мстислав Келдыш» на экспедиции в Восточной Арктике
Фото: Служба новостей ТПУ/news.tpu.ru
Эта экспедиция в Арктике для судна стала уже 78-й. Исследования должны проходить в акватории Восточно-Сибирского моря, Карского моря и моря Лаптевых и на трассе Северного морского пути. Ученые будут изучать биогеохимические и экологические последствия таяния подводной мерзлоты.
Исследования проводятся в рамках большого научного проекта «Сибирский арктический шельф как источник парниковых газов планетарной значимости», который в Томском политехническом университете реализуют с середины 2010-х. Сейчас — при поддержке грантов правительства РФ и Российского научного фонда.
Иголка в океанеОдну из первых значимых находок ученым удалось сделать 7 октября, когда они обнаружили мощный выброс метана в акватории Восточно-Сибирского моря. Сначала им удалось «засечь» его с помощью акустических приборов, а затем увидеть собственными глазами, что, по словам участников экспедиции, является редкостью.
— Как ни точна аппаратура, показывающая координаты сипа, найти в морских волнах место прорыва газа в атмосферу посложнее, чем отыскать иголку в стоге сена. И тем не менее участникам экспедиции это удалось! Справа по борту «Келдыша» они разглядели на фоне темной воды пятно изумрудного цвета. Приблизившись к нему, ученые смогли наблюдать, как из черной глубины моря на поверхность тысячами пузырьковых нитей поднимается газ, — цитирует пресс-служба Томского политехнического университета главного эксперта управления проректора ТПУ по внешним связям, журналиста Сергея Никифорова, который находится на борту судна.
Метан, поднимающийся из глубины одного из озер северной Аляски
Фото: Getty Images/The Washington Post
Общая площадь газового фонтана составила 4–5 кв. м. При этом «кипящую» из-за метановых пузырьков воду — она необходима для дальнейшего изучения — можно было черпать ведрами, не используя для этого специальные приспособления. Руководитель экспедиции профессор ТПУ, заведующий лабораторией арктических исследований ТОИ ДВО РАН, член-корреспондент РАН Игорь Семилетов заявил, что наблюдал явление такой мощности впервые за 45 лет исследований.
— Это самый мощный сип из всех, что мне довелось наблюдать. Он проявляется увеличением концентрации метана в воздухе до 16 ppm (миллионных долей), это в девять раз больше среднепланетарных значений. Никто ранее подобного не регистрировал, — цитирует его слова пресс-служба университета.
Кроме того, на следующий день неподалеку был обнаружен еще один сип (так ученые называют подводное выделение газа) похожей мощности, в результате чего, по оценкам Игоря Семилетова, уже к середине экспедиции ученым удалось собрать «уникальный материал».
Эффект замкнутого кругаМетан — один из наиболее опасных видов парниковых газов. Считается, что большое количество метана содержится в вечной или, точнее, многолетней мерзлоте, которая занимает около 60% территории России. Кроме того, мерзлота находится на дне Северного океана.
По мере того как из-за изменения климата мерзлота начинает таять, содержащийся в ней метан высвобождается и попадает в атмосферу. Это, по мнению ученых, в свою очередь, ускоряет потепление в северных широтах, создавая эффект замкнутого круга. О климатических рисках, связанных с высвобождением метана, исследователи говорят давно: считается, что в кратко- и среднесрочной перспективе эффект может быть даже серьезнее, чем из-за воздействия углекислого газа.
В частности, в феврале этого года было опубликовано очередное исследование, из которого следует, что ситуация усугубляется из-за растущего числа дождей, которые идут весной на сухопутной территории Арктики.
Таяние вечной мерзлоты и повышение уровня воды в тундровой местности Аляски
Фото: Getty Images/Andrew Burton
«Высвобождение метана в краткосрочной перспективе может иметь намного более серьезные последствия, чем выбросы углекислого газа, и может привести к дальнейшему потеплению, создав эффект замкнутого круга, который трудно или почти невозможно разорвать», — говорилось в исследовании.
В статье, опубликованной в журнале «Проблемы российской Арктики и Антарктики» еще в 2013 году, утверждалось, что «потенциал глобального потепления», вызванного метаном, «в краткосрочной перспективе в 72 раза выше», чем в случае с углекислым газом.
В Якутии двое российских ученых — отец и сын — уже несколько лет проводят эксперимент по воссозданию экосистемы плейстоценового периода в надежде, что это поможет замедлить таяние мерзлоты.
Кроме того, в воде метан может стать источником дополнительной угрозы как для морских обитателей, так и для проходящих в этих районах судов.
Тающая угрозаО новостях российской экспедиции в октябре написала зарубежная пресса, в том числе профильные издания Oceanographic и Maritime Executive, подробно о метановом фонтане, а также об исследованиях Игоря Семилетова рассказывалось также на сайтах Newsweek и The Telegraph.
«Недавнее российское исследование показало, что скорость, с которой тает подводная мерзлота в последние годы, увеличилась почти в два раза и достигла 18 см в год. Одним из последствий стали значительные выбросы метана со дна моря», — подчеркивается в тексте.
О том, что мерзлота на дне северных морей стремительно деградирует из-за общего изменения климата и обнаружить ее не удается даже на глубине в 100 м и более, Игорь Семилетов, в частности, говорил после завершения аналогичной экспедиции в 2018 году.
В статье The Telegraph также приводятся предыдущие интервью ученого, в которых он предупреждал, что высвобождение метана из подводной мерзлоты может угрожать безопасности морской добычи нефти и газа, а также судов, транспортирующих эти виды полезных ископаемых, и атомным ледоколам.
Российский атомный ледокол «50 лет Победы» на экспедиции по Северному полюсу
Фото: ТАСС/Лев Федосеев
В качестве иллюстрации Игорь Семилетов привел Ямальский кратер — гигантская воронка глубиной около 50 и диаметром около 20 м, предположительно, образовалась на полуострове между 2013 и 2014 годами. Сначала высказывались предположения, что кратер мог появиться в результате падения метеорита или проведения стрельб военными, но позднее ученые пришли к выводу, что причиной, скорее всего, стал мощный выброс метанового газа.
На воде такие явления, по мнению руководителя экспедиции, могут угрожать работе нефтедобывающих платформ, в том числе тех, которые будут снабжены ядерными реакторами.
Общаясь с журналистами в сентябре, он напомнил об инциденте с платформой Deepwater Horizon. Взрыв, который произошел в акватории Мексиканского залива в 2010 году, привел к гибели 13 человек, а последовавший за этим разлив нефти стал крупнейшим в истории США и одним из самых масштабных в современной истории.
Водопад с талой водой, возникший в одном из ледников
Фото: Global Look Press/Kerstin Langenberger
Тогда взрыв произошел после того, как газ, попавший в вентиляционную систему, распространился по платформе, хотя формальными причинами сразу две комиссии назвали не выброс углеводородов, а человеческий фактор и неверную конструкцию платформы, из-за которой газ не был своевременно выведен за борт.
— Если не учитывать результаты исследования состояния подводной мерзлоты, при разведочно-промышленной деятельности могут произойти геоэкологические катастрофы (подобные аварии в Мексиканском заливе), которые нанесут непоправимый ущерб, — предупреждал ученый в сентябре.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Важная мелочь Рассуждения о вреде метана на Земле и его пользе в других мирах: Наука и техника: Lenta.ru
Новозеландские ученые создали стадо искусственных коров для изучения выбросов метана в атмосферу. Такая новость появилась недавно в СМИ. На первый взгляд, затея кажется безумной. Тем не менее, проблема, над которой работают исследователи, более чем серьезна. Чем опасна для планеты простая молекула из одного атома углерода и четырех атомов водорода?
Горячая молекула
Одной из самых модных «страшилок», которой пугают человечество, является глобальное потепление — резкое повышение среднегодовой температуры на Земле. Последствия глобального потепления похожи на кошмарный сон: таяние ледников, затопление стран, находящихся на небольшой высоте над уровнем моря, вымирание одних видов живых существ и неконтролируемое размножение других.
В числе основных причин глобального потепления экологи называют парниковый эффект. Теоретические основы этого явления были установлены еще в XIX веке. В 1827 году французский ученый Фурье предположил, что атмосфера пропускает коротковолновое солнечное излучение, но задерживает отраженное Землей длинноволновое, в том числе тепловое.
Некоторые газы способствуют усилению парникового эффекта, поглощая и «переизлучая» инфракрасное излучение. Такие газы получили название парниковых. Самым известным парниковым газом является СО2, или углекислый газ. Однако по способности усиливать парниковый эффект он значительно уступает другому «вредителю» — метану. Эффект от тонны метана, попавшего в атмосферу, примерно равен эффекту от выделения 25 тонн углекислого газа.
Содержание метана в земной атмосфере невелико. Его концентрацию выражают в частях на миллион (ppm — parts per million). В настоящее время среднее содержание CH4 (такова химическая формула метана) оценивается в 1,8 ppm. Сама по себе эта цифра мало что говорит. Разница становится видна при ее сравнении с аналогичными показателями несколько столетий назад. Мониторинг содержания метана ведется со второй половины XX века, однако некоторые факторы позволили ученым «прикинуть» концентрацию этого газа в прошлом. До середины XVII столетия на миллион частей различных атмосферных газов приходилось 0,07 части метана. С резким увеличением числа жителей Земли этот показатель также стал расти.
Тенденция заставила ученых обратить на метан более пристальное внимание. В первую очередь исследователей интересовали источники опасного газа. По происхождению метан можно разделить на несколько групп. Естественным образом газ образуется на заболоченных территориях, в тундре, водоемах, пищеварительной системе некоторых насекомых (термиты) и позвоночных животных и в результате геохимических процессов. К антропогенным (то есть, вызванным человеческой деятельностью) факторам выделения метана относят растущие площади рисовых полей, горнодобывающую деятельность, создание свалок, сжигание отходов, добычу нефти и газа.
Несмотря на такое разнообразие, непосредственных производителей CH4 не так уж и много. Среди них различают живых и неживых. Метан, выделяющийся в результате деятельности живых организмов, получил название биогенного. Например, на рисовых полях, свалках, в болотах, пищеварительной системе жвачных и насекомых образуется именно биогенный метан. Абиогенный метан дают химические реакции с участием неорганических соединений. Соотношение между биогенным и абиогенным метаном составляет приблизительно 9:1.
Долгое время считалось, что единственными живыми существами, способными производить метан, являются бактерии. Однако в 2006 году вышла статья, авторы которой доказывали, что опасный газ могут выделять растения. Работа вызвала огромный резонанс. Многие группы исследователей пытались доказать или опровергнуть удивительные результаты. На данный момент нельзя с уверенностью сказать, являются ли растения «соучастниками» в деле снабжения атмосферы метаном.
Во всех случаях выделения биогенного метана опасные молекулы синтезируют не растения или коровы, а микроорганизмы. Бактерий, производящих в результате своей жизнедеятельности метан, называют метаногенами. В отсутствии кислорода они осуществляют ферментативную переработку клетчатки, и побочным продуктом этого процесса как раз является метан. Без подобных бактерий жвачные и термиты не смогли бы употреблять в пищу растительный материал.
Необычное сотрудничество между коровами и бактериями сделало их объектом яростной критики экологов. Призывая сокращать поголовье скота, экологи иногда предлагают весьма экзотические альтернативы. Например, австралийским промышленникам порекомендовали отказаться от производства говядины и переключиться на кенгурятину. Хотя она обладает худшими вкусовыми качествами, чем мясо коров, кенгуру выделяют значительно меньше вредного газа.
Эксперимент с искусственными коровами также должен помочь экологам в борьбе с метаном. Агрегаты воспроизводят все процессы, протекающие в пищеварительном тракте жвачных. Используя различные стратегии «кормления», ученые намерены в деталях исследовать процесс выделения газа. Со стадом настоящих коров проделать это было бы значительно сложнее.
Жизненная необходимость
Если для климата Земли метан представляет серьезную опасность (хотя не все ученые согласны с такой точкой зрения), обнаружение этого газа на других планетах вселяет в исследователей надежду. Надежду на то, что эти планеты обитаемы. В истории Земли метаногены были одними из самых ранних живых организмов, появившихся в безжизненном первичном бульоне. Именно они «подготовили» планету к появлению других обитателей. Так как ученые не знают иных форм жизни кроме земных, они априори ищут в далеком космосе именно их.
Наличие во Вселенной других обитаемых миров пока не доказано, однако исследователи сформировали ряд критериев, которые увеличивают вероятность того, что на изучаемой планете теплится (или когда-то теплилась) жизнь земного типа. Кроме достаточно жестких ограничений температуры и давления, от планеты-кандидата «требуют» наличия атмосферы.
Если эти необходимые условия выполнены, астрономы могут начинать более пристальные поиски жизни на планете. Ученые выделяют четыре так называемых биомаркера, которые должны присутствовать на обитаемых планетах. К ним относятся вода, метан, углекислый газ и кислород. Пока ни на одной из планет не были обнаружены все четыре соединения. Однако в нашем ближайшем космическом окружении есть небесное тело, несущее сразу три биомаркера. Это небесное тело — Марс.
Из замерзшего углекислого газа состоят снежные шапки Марса, наличие воды совсем недавно доказал марсианский зонд «Феникс», а вот присутствие в марсианской атмосфере метана оставалось под вопросом. Впервые этот газ «засекли» на Красной планете телескоп Мауна-Кеа на Гавайях и орбитальный зонд Mars Express.
Тем не менее, до последнего времени у астрономов не было твердой уверенности, что обнаруженный метан действительно имеет марсианское происхождение, а не является земным «загрязнением». В середине января 2009 года в журнале Science появилась работа, которая позволила однозначно «прописать» метан на Марсе. Ее авторы в течение нескольких лет изучали данные инфракрасной обсерватории NASA и телескопа Кека и смогли отделить земной метан от марсианского. Кроме того, им удалось локализовать источники CH4 и проследить их сезонную активность.
Пока ученые не могут однозначно назвать марсианский метан биогенным. Оптимисты считают, что наличие двух других биомаркеров и подходящие «климатические» условия на Марсе являются сильными доводами в пользу этой теории. Однако пока исследователи не обнаружат на Марсе ископаемые или живые организмы, писать новую главу для учебников рано.
ICSC 0291 — МЕТАН
ICSC 0291 — МЕТАН| МЕТАН | ICSC: 0291 (Февраль 2000) |
| CAS #: 74-82-8 |
| UN #: 1971 |
| EINECS #: 200-812-7 |
| ОСОБЫЕ ОПАСНОСТИ | ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ МЕРЫ | ТУШЕНИЕ ПОЖАРА | |
|---|---|---|---|
| ПОЖАР И ВЗРЫВ | Чрезвычайно легковоспламеняющееся. Смеси газа с воздухом взрывоопасны. | НЕ использовать открытый огонь, НЕ допускать образование искр, НЕ КУРИТЬ. Замкнутая система, вентиляция, взрывозащищенное электрическое оборудование и освещение. Использовать ручной инструмент, не образующий искры. | Перекрыть поступление; если невозможно и нет риска для окружения, дать огню прогореть. В других случаях тушить распыленной водой, порошком, двуокисью углерода. В случае пожара: охлаждать баллон распыляя воду. Бороться с огнем из укрытия. |
| СИМПТОМЫ | ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ МЕРЫ | ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ | |
|---|---|---|---|
| Вдыхание | Удушье. См. примечания. | Применять вентиляцию. Применять средства защиты органов дыхания. | Свежий воздух, покой. Может потребоваться искусственное дыхание. Обратиться за медицинской помощью. |
| Кожа | ПРИ КОНТАКТЕ С ЖИДКОСТЬЮ: ОБМОРОЖЕНИЕ. | Перчатки для защиты от холода. | ПРИ ОБМОРОЖЕНИИ: промыть большим количеством воды, НЕ удалять одежду. обратиться за медицинской помощью . |
| Глаза | ПРИ КОНТАКТЕ С ЖИДКОСТЬЮ: ОБМОРОЖЕНИЕ. | Использовать защитные очки. | Прежде всего промыть большим количеством воды в течение нескольких минут (снять контактные линзы, если это возможно сделать без затруднений), затем обратится за медицинской помощью. |
| Проглатывание | |||
| ЛИКВИДАЦИЯ УТЕЧЕК | КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА |
|---|---|
| Покинуть опасную зону! Индивидуальная защита: автономный дыхательный аппарат. Проконсультироваться со специалистом! Вентилировать. Удалить все источники воспламенения. НИКОГДА не направлять струю воды на жидкость. | Согласно критериям СГС ООН Транспортировка |
| ХРАНЕНИЕ | |
| Обеспечить огнестойкость. Прохладное место. Вентиляция вдоль пола и потолка. | |
| УПАКОВКА | |
Исходная информация на английском языке подготовлена группой международных экспертов, работающих от имени МОТ и ВОЗ при финансовой поддержке Европейского Союза. |
| ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА | |
|---|---|
Агрегатное Состояние; Внешний Вид Физические опасности Химические опасности | Формула: CH4 |
| ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ И ЭФФЕКТЫ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ | |
|---|---|
Пути воздействия Эффекты от кратковременного воздействия | Риск вдыхания Эффекты от длительного или повторяющегося воздействия |
| Предельно-допустимые концентрации |
|---|
| ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА |
|---|
| ПРИМЕЧАНИЯ |
|---|
| Density of the liquid at boiling point: 0.42 kg/l. Высокие концентрации в воздухе вызывают дефицит кислорода с риском потери сознания или смерти. Проверьте содержание кислорода перед тем, как войти. Поверните протекающий цилиндр местом протечки вверх, чтобы предотвратить утечку газа в жидком состоянии. After use for welding, turn valve off; regularly check tubing, etc., and test for leaks with soap and water. The measures mentioned in section PREVENTION are applicable to production, filling of cylinders, and storage of the gas. Other UN number: 1972 (refridgerated liquid), Hazard class: 2.1. |
| ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ |
|---|
| Классификация ЕС Символ: F+; R: 12; S: (2)-9-16-33 |
| (ru) | Ни МОТ, ни ВОЗ, ни Европейский Союз не несут ответственности за качество и точность перевода или за возможное использование данной информации. © Версия на русском языке, 2018 |
Как метан влияет на окружающую среду?
Что такое метан?
Метан (Ch5) — основной компонент природного газа и мощный парниковый газ (ПГ). Улетая в атмосферу, парниковые газы действуют как одеяло, изолирующее Землю, поглощая энергию и замедляя скорость, с которой тепло покидает планету. В случае метана эта энергия поглощается очень хорошо.
Этот процесс, называемый парниковым эффектом, происходит естественным образом, и без него средняя температура на нашей планете упала бы ниже нуля.Однако с увеличением выбросов парниковых газов за последние несколько столетий парниковый эффект постоянно усиливался, способствуя потеплению нашей планеты со скоростью, которую многие считают тревожной.
Метан против CO2
Метан — второй по распространенности парниковый газ на Земле после двуокиси углерода (CO2). Даже в этом случае метан играет гораздо большую роль в нагревании планеты. За 100-летний период метан в 28 раз сильнее углекислого газа нагревает землю.За 20 лет это сравнение увеличилось примерно до 80 раз.
Когда метан выбрасывается в воздух, он реагирует несколькими опасными способами. Во-первых, метан в первую очередь покидает атмосферу в результате окисления, образуя водяной пар и диоксид углерода. Таким образом, метан не только напрямую способствует глобальному потеплению, но и косвенно через выброс углекислого газа.
Кроме того, в процессе окисления метан реагирует с гидроксильными радикалами (ОН). Эти встречающиеся в природе молекулы действуют как «моющее средство», очищая воздух от метана и многих других загрязняющих веществ.Таким образом, метан уменьшает количество гидроксильных радикалов, доступных для удаления других типов загрязнителей воздуха.
Метан также способствует образованию озона, ухудшая качество воздуха и вызывая различные проблемы со здоровьем животных, преждевременную смерть людей и снижение урожайности сельскохозяйственных культур.
В конечном итоге уменьшение количества метана в атмосфере уменьшит эти эффекты. Сосредоточив внимание только на антропогенных или антропогенных выбросах метана, мы можем значительно снизить скорость глобального потепления.
Объяснение потенциала глобального потепления
Потенциалы глобального потепления (ПГП), измеренные относительно двуокиси углерода, позволяют нам сравнивать воздействие парниковых газов.
Поскольку в качестве эталонного газа используется диоксид углерода, его потенциал глобального потепления равен 1, независимо от периода времени, в течение которого он измеряется. Чем больше у газа потенциал глобального потепления, тем больше он согреет планету по сравнению с углекислым газом. Например, если у газа потенциал глобального потепления 50, это означает, что одна тонна этого газа вызывает такое же среднее потепление, как 50 тонн углекислого газа.
В то время как метан существует в среднем всего десять лет (по сравнению с 300-1000 лет, когда углекислый газ остается в атмосфере), он также поглощает гораздо больше энергии. Чистый эффект от этой более короткой продолжительности жизни в сочетании с более высоким потреблением энергии отражается в ее потенциале глобального потепления. Таким образом, метан имеет потенциал глобального потепления от 28 до 36 за период в 100 лет.
Технология обнаружения метана Bridger Photonics для снижения выбросов
Bridger Photonics Gas Mapping LiDAR работает для эффективного обнаружения метана.Эти данные помогают нефтегазовым компаниям выявлять и количественно определять утечки, чтобы они могли быстрее найти наиболее серьезных нарушителей.
Чтобы узнать больше об этой технологии, свяжитесь с нами.
Метан, изменение климата и наше неопределенное будущее
Парниковый газ, метан, образуется как в результате естественных процессов, так и в результате деятельности человека. Хотя сдерживанию антропогенных выбросов уделяется много внимания, изменение климата, вероятно, увеличит производство природного метана.В статье в открытом доступе, недавно опубликованной в журнале « Reviews of Geophysics », Дин и др. [2018] описывают способы, которыми биологические, геохимические и физические системы влияют на концентрацию метана, и исследуют, как уровни метана в природных системах могут изменяться в условиях потепления климата. Здесь авторы отвечают на некоторые вопросы об источниках и значении метана и указывают некоторые направления будущих исследований.
Как метан влияет на климат Земли?
Метан (CH 4 ) — парниковый газ, который намного сильнее углекислого газа (CO 2 ), в 34 раза сильнее, чем за 100-летний период.Хотя концентрация метана в атмосфере примерно в 200 раз ниже, чем у углекислого газа, метан был ответственен за 60% эквивалентного радиационного воздействия, вызванного углекислым газом с начала промышленной революции. Присутствие метана в атмосфере может также влиять на количество других парниковых газов, таких как озон (O 3 ), водяной пар (H 2 O) и диоксид углерода.
Каковы основные природные и антропогенные источники метана?
Основными естественными источниками метана являются водно-болотные угодья и пресноводные системы (реки и озера).Основными источниками антропогенного метана являются сельское хозяйство (например, животноводство) и отходы (например, свалки), а также метан, полученный при производстве ископаемого топлива. Антропогенные источники — это несколько более крупные источники выбросов метана в атмосферу по сравнению с естественными источниками.
Как со временем менялись уровни метана в атмосфере?
Прямые записи атмосферных концентраций метана относятся только к 800000 годам. За это время концентрация метана обычно колебалась от 300 до 800 частей на миллиард.Однако с начала промышленной революции примерно в 1750 году концентрация метана в атмосфере выросла примерно до 1800 частей на миллиард и продолжает расти.
Между 2000 и 2007 годами концентрация метана в атмосфере, похоже, стабилизировалась, что привело к продолжительным спорам относительно основных факторов, влияющих на атмосферный метан. Важно отметить, что после 2007 года концентрации метана в атмосфере снова начали расти, и текущие измерения показывают, что концентрация метана в атмосфере будет продолжать расти.
По-прежнему жизненно важно, чтобы мы могли определить причину (ы) этого роста, чтобы сократить выбросы этого критически важного парникового газа. Особенно важно сокращение выбросов в результате деятельности человека, а именно сельского хозяйства и производства ископаемого топлива. Одним из ключевых примеров этого в настоящее время является выявление и устранение утечек в инфраструктуре природного газа.
Какие природные системы наиболее уязвимы к изменению климата и могут существенно повлиять на выбросы метана?
Самыми большими естественными источниками выбросов метана являются водно-болотные угодья и озера, оба из которых подвержены воздействию изменения климата, а именно повышения температуры и изменения гидрологии.Баланс между производством метана и его окислением в этих средах до того, как он может быть выпущен в атмосферу, на которые влияют температура и гидрология, имеет решающее значение для понимания реакции этих систем на изменение климата.
Не являясь крупнейшими источниками выбросов, системы вечной мерзлоты (на которых лежат почвы, которые остаются замороженными в течение года из-за низких местных температур) очень уязвимы к изменению климата. Доля метана, выделяемого из таких систем, может значительно увеличиться в более теплом будущем, поскольку ранее замерзшие органические богатые углеродом почвы оттаивают, делая этот материал доступным для микробов, производящих метан.
Петля обратной связи по метановому климату. Кредит: Дин и др., 2018, диаграмма 7Какие нерешенные вопросы в этой области требуют дополнительных исследований, данных или моделирования?
В краткосрочной перспективе ключевой проблемой, которую необходимо решить, является несоответствие между глобальным балансом метана сверху вниз (полученным из атмосферных измерений) и снизу вверх (полученным из измерений выбросов метана на поверхности суши из различных сред, производящих метан. ) подходы.Это требует сбора большего количества данных с высоким разрешением во времени и пространстве, а также использования изотопов для согласования нисходящих и восходящих наблюдений для выявления источников метана в этих масштабах измерений.
В долгосрочной перспективе остается решающим вопросом, может ли окисление метана в естественной среде соответствовать потенциально увеличенному производству метана в ответ на прогнозируемое изменение климата. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимы наблюдения и моделирование в широком диапазоне масштабов от микробного до глобального.Это также должно включать объединение исследователей из этих дисциплин, в частности, связь геофизиков и геохимиков с микробиологами.
— Джошуа Дин, Департамент наук о Земле, Университет Врие, Амстердам, Нидерланды; электронная почта: [адрес электронной почты защищен]
Насколько активен метан? — FactCheck.org
Два федеральных агентства в этом месяце предприняли шаги, которые позволят нефтегазовой отрасли выбрасывать больше метана, парникового газа, в окружающую среду.Критики предупредили, что метан более эффективен, чем углекислый газ, улавливая тепло Земли, но некоторые дали сильно расходящиеся цифры, чтобы описать, насколько он более эффективен.
СенаторБерни Сандерс сказал, что метан в 86 раз сильнее углекислого газа, в то время как другие, в том числе член палаты представителей Нью-Джерси Фрэнк Паллоне, сказали, что он в 25 раз сильнее. Итак, что это — 86 или 25 раз?
Удивительно, но оба числа точны. Однако суммы сильно различаются, потому что они соответствуют разным временным рамкам — деталь, которая часто не упоминается, когда приводится эта статистика.
Значения, используемые Сандерсом и Паллоне, являются тем, что климатологи называют потенциалами глобального потепления или ПГП, которые ученые используют для сравнения потенциалов парниковых газов. Поскольку эти числа часто даются без подробного объяснения того, что они на самом деле означают, мы углубимся в некоторые детали, чтобы показать науку, стоящую за ними, и типы допущений, которые в них используются.
Сандерс и Паллоне отвечали на сентябрьское сообщение Агентства по охране окружающей среды.11 объявляет, что он планирует ослабить правила, направленные на ограничение выбросов метана в нефтегазовой отрасли. У общественности будет 60 дней для комментариев после того, как предложенное правило будет опубликовано в Федеральном реестре.
Если изменения EPA будут внесены, компаниям не придется так часто отслеживать «неорганизованные выбросы» или утечки метана, а также у них будет больше времени, чтобы остановить утечки, прежде чем им будут грозить штрафные санкции. Агентство заявляет, что измененные правила сэкономят отрасли около 484 миллионов долларов на нормативных расходах в период с 2019 по 2025 год, но также приведут к выбросу еще 380 000 тонн метана за тот же период.
Неделю спустя Министерство внутренних дел объявило, что завершило разработку аналогичного правила в отношении выбросов метана на федеральных и племенных землях, которые правительство сдает в аренду компаниям, занимающимся разведкой и разработкой нефти и газа. Это правило в значительной степени отменяет набор правил, которые должны вступить в силу, которые были созданы для предотвращения потерь метана на буровых площадках. Бюро по управлению земельными ресурсами ранее подсчитало, что эти правила предотвратят выбросы метана от 175 000 до 180 000 тонн ежегодно, что эквивалентно примерно 4.От 4 до 4,5 миллионов метрических тонн двуокиси углерода.
Объяснение потенциала глобального потепления
Идея, лежащая в основе GWP, состоит в том, чтобы сравнить, сколько потепления вызовет недавно выброшенный газ по сравнению с той же массой углекислого газа, или CO 2 , за установленный период времени. Они часто используются для расчета эквивалентов CO 2 , как в приведенном выше расчете Бюро землепользования, и могут использоваться для подсчета выбросов от всех различных парниковых газов. Под потеплением здесь понимается причудливый термин, называемый радиационным воздействием, который можно рассматривать как показатель энергетического баланса Земли.Как мы объясним позже, это немного отличается от повышения температуры, которое фиксируется в другой метрике.
Следовательно, на это значение могут влиять различные факторы, в том числе:
- Собственная способность газа согревать : Некоторые газы улавливают тепло лучше, чем другие, а некоторые также вызывают химические реакции, которые, среди прочего, могут приводить к образованию других парниковых газов. Например, метан является лучшим уловителем тепла, чем CO 2 , а также может увеличивать содержание озона в нижних слоях атмосферы, что косвенно увеличивает способность метана к нагреванию.Различные версии GWP включают или исключают различные косвенные эффекты.
- Срок службы газа : Различные газы сохраняются в атмосфере в течение разных периодов времени. Некоторые, например метан, распадаются довольно быстро, в то время как другие могут длиться сотни или тысячи лет, все еще способствуя потеплению.
Дополнительный нюанс при учете согревающей способности газа заключается в том, что радиационное воздействие для многих парниковых газов изменяется в зависимости от того, сколько газа уже находится в атмосфере.Основной способ нагрева газов — поглощение инфракрасного излучения или тепла. Но поскольку газы поглощают только волны определенной длины, возникает своего рода эффект насыщения, когда вокруг много определенного газа.
«Если газ поглотил все инфракрасное излучение, которое может, удвоение концентрации газа не изменит этого поглощения», — объясняет Кейт Шайн, ученый-климатолог из Университета Рединга в Великобритании, по электронной почте. Shine активно участвовал в разработке сравнительных показателей для парниковых газов.
Shine отмечает, что на самом деле все немного сложнее, потому что газы могут как поглощать, так и излучать излучение, но общий принцип остается в силе — и это ключ к пониманию относительного воздействия метана.
«Вероятно, основной причиной разницы между CO 2 и метаном является то, что в атмосфере уже содержится намного больше CO 2 , чем метана», — говорит Шайн. «Это действует, чтобы приглушить эффект добавления большего количества CO 2 ».
Это не означает, что CO 2 ничего не делает или не имеет значения — его выбросы настолько превышают выбросы других парниковых газов, что он остается крупнейшим источником изменения климата — но он снижает относительное воздействие газ.Шайн добавляет, что это хорошо известное явление, которое ученые-климатологи учитывали в своих расчетах моделирования на протяжении более 50 лет и которое было включено во все оценки Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).
Важность времени
Одной из важнейших переменных для GWP является выбранное временное окно. Как показывают твиты Сандерса и Паллоне, значения могут значительно меняться в зависимости от того, как далеко вы смотрите. Если рассматривать длительные временные рамки, то более долгоживущие газы будут казаться сильнее, и наоборот, если рассматривать короткие временные рамки.
Вот почему значения метана появляются повсюду на карте. Метан существует всего около дюжины лет, поэтому потепление происходит на ранней стадии. Углекислый газ, напротив, может сохраняться в течение тысяч лет, постоянно нагреваясь все это время. В результате эффективность метана будет намного выше, если оценивать ее в течение 20 лет, а не 100.
Потенциал других парниковых газов может колебаться в другом направлении, при этом более долгоживущие газы, такие как тетрафторметан, становятся еще сильнее, если их оценивать в масштабе столетия.
| Срок службы (лет) | УГП 20 (старше 20 лет) | УГП 100 (старше 100 лет) | |
| Двуокись углерода (CO 2 ) | Варьируется (может быть в тысячах) | 1 | 1 |
| Метан (CH 4 ) | 12,4 | 84 | 28 |
| Закись азота (N 2 O) | 121.0 | 264 | 265 |
| Тетрафторметан (CF 4 ) | 50 000,0 | 4880 | 6630 |
Таблица 1: ПГП для отдельных парниковых газов, адаптировано из таблицы 8.7 из вклада Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад МГЭИК (2013). Не включает обратную связь между климатом и углеродом.
Столетняя метрика стала стандартом по умолчанию. Но на самом деле это всего лишь моментальный снимок, поскольку более широкий обзор занижает тот ущерб, который наносит сегодня короткоживущий газ, такой как метан, а более короткий взгляд полностью упускает из виду продолжающееся потепление, которое будет происходить от более долгоживущего газа в будущее.В эти числа встроена определенная перспектива.
Это то, о чем МГЭИК очень искренне заявляет, поскольку в ее последнем отчете говорится: «Нет никаких научных аргументов в пользу выбора 100 лет по сравнению с другими вариантами. Выбор временного горизонта является оценочным суждением, потому что он зависит от относительного веса, присвоенного эффектам в разное время ».
Shine говорит, что использование 100-летнего периода времени произошло более или менее случайно. «Использование GWP 100 в настоящее время довольно прочно вошло в политику и поэтому многими политиками рассматривается как предпочтительный показатель», — говорит он.«Но на самом деле это было результатом ряда в некоторой степени произвольных решений».
Другие показатели
Хотя GWP является наиболее распространенным показателем, существуют и другие показатели, и ученые все еще пытаются их улучшить.
Например, Global Temperature Potential, или GTP, сравнивает парниковые газы с CO 2 по их способности изменять среднюю глобальную температуру поверхности. Во многих отношениях этот показатель похож на GWP — он тоже привязан к определенному времени, — но он идет еще дальше, переводя относительное потепление в температурный множитель.Другими словами, GTP 100 метана из 4 означает, что метан, выпущенный сегодня, вызовет изменение температуры через 100 лет, что в четыре раза больше, чем из-за той же массы CO 2 , выбрасываемой сегодня.
Этот процесс перевода больше зависит от климатических моделей и понимания учеными того, как все в системе взаимодействует, вызывая изменение температуры, в том числе как быстро климат отреагирует, поэтому существует большая неопределенность в значении. Возможно, из-за этого, а также из-за того, что он новее — он дебютировал в 2005 году — GTP, как правило, используется реже, и обычно это не то число, которое политики или журналисты приводят при сравнении активности парниковых газов.Но он может быть полезен для политиков, потому что он более напрямую связан с изменением температуры, вокруг чего часто и заключаются климатические договоры.
Некоторые климатологи также предложили несколько иные метрики, которые пытаются обойти некоторые недостатки GWP. В частности, Шайн и его коллеги предложили новый вариант под названием GWP *, специально разработанный для устранения недостатков GWP с метаном и другими короткоживущими газами. Шайн говорит, что этот показатель, возможно, будет лучше использовать в будущем, потому что он фокусируется на изменениях выбросов метана, а не на общих выбросах.Если рассматривать увеличение выбросов метана только как дополнительное потепление, это помогает учесть короткий срок службы метана. Если выбросы метана останутся неизменными или сокращаются, как ожидается в ближайшие годы, это может лучше отражать то, что метан делает с климатом.
Но, добавляет он, GWP * еще не был оценен IPCC, и это все еще предварительная оценка. «Это будет довольно радикальное изменение, и потребуется время, чтобы увидеть, приживется ли наша идея», — говорит он.
Постоянные обновления
Общая путаница в отношении метана усугубляется тем фактом, что по мере того, как ученые все больше узнавали о его согревающих эффектах, его относительная эффективность постоянно пересматривалась в сторону увеличения.В некоторых случаях, однако, последние изменения GWP не получают широкого распространения, отчасти потому, что директивным органам имеет смысл придерживаться более старых, более низких GWP, используемых в прошлых соглашениях, таких как Киотский протокол.
В 1990-х, например, в первых двух оценках МГЭИК ПГП метана 100 был указан как 21. К 2013 г., с выпуском пятого отчета МГЭИК, ПГП 100 для метана составлял 28, то есть поднялся до 34%. включая обратную связь между климатом и углеродом. Но во многих материалах этого отчета дополнительные расчеты проводились с использованием более ранних цифр GWP 100 .Между тем, часто цитируемая статистика 25 раз проистекает из четвертого отчета МГЭИК за 2007 год.
Большая часть обновления активности метана связана с переоценкой косвенного воздействия метана на озон. Когда метан расщепляется в нижней части атмосферы, называемой, например, тропосферой, это способствует образованию озона. Этот озон способствует образованию смога и потеплению; он не считается «хорошим» типом озона, расположенного выше в стратосфере, который играет защитную роль в блокировании ультрафиолетовых лучей.
С момента последнего обновления климатологи сделали дополнительные открытия. Шайн и его коллеги, например, сообщили в Geophysical Research Letters в 2016 году, что метан может способствовать потеплению, поглощая солнечную радиацию — особенность, которая ранее не признавалась и не включалась в оценки GWP.
Ученые также всегда больше узнают о CO 2 , и поскольку GWP по определению относится к CO 2 , любые изменения его параметров также повлияют на конечные значения для других парниковых газов.
Шайн говорит, что если работа его группы и других будет продолжаться, возможно, шестой отчет IPCC может пересмотреть GWP 100 метана в сторону увеличения до 35 или выше. Это число, как и все предыдущие, будет постоянно меняться по мере того, как климатологи узнают больше и вносят уточнения. Это также может включать в себя изрядную неопределенность. По данным IPCC, значения GWP для метана обычно имеют погрешность от 30 до 40 процентов.
«Мы добились большого прогресса за последние 10 лет, — говорит Шайн, — поэтому я надеюсь, что в течение следующих 10 лет мы уменьшим эту неопределенность.”
Чем отличается метан из ископаемого топлива
В случае метана есть еще один фактор, который следует учитывать при разговоре об эффективности. Значения GWP обычно не зависят от источника газа. Но в случае с метаном источники ископаемого топлива, например, из нефтегазовой отрасли, обладают несколько большей эффективностью, чем другие.
Разница связана с тем фактом, что при окислении или разложении метана в атмосфере в этой химической реакции образуется некоторое количество CO 2 .ПГП обычно не учитывает это, но это нормально, потому что для многих источников метана дополнительный CO 2 уже учтен. Если метан получен, например, с коровы или рисовых полей, углерод просто перерабатывается. Растение уже удалило молекулу CO 2 во время фотосинтеза, так что это компенсирует молекулу CO 2 , которая образуется при расщеплении метана.
Метан из ископаемого топлива технически также имеет это компенсирование, потому что нефть и природный газ начинались как мертвые органические вещества.Но связанный с ним CO 2 был извлечен из атмосферы миллионы лет назад, поэтому включение смещения в настоящее время недооценивает то, что этот метан сделает с климатом.
В конце концов, это означает, что для метана из ископаемого топлива необходимо увеличить GWP 20 на 1, увеличив его до 85 (или 87, включая обратную связь), и увеличить GWP 100 на 2, повысив его до 30 (или 36, включая отзывы).
Поскольку не весь метан поступает из этого источника, IPCC в своем последнем отчете предпочла использовать более низкие значения для метана в своих основных таблицах, так что они, вероятно, будут встречаться чаще всего.
По данным EPA, в США 31 процент выбросов метана в результате деятельности человека приходится на нефтегазовую промышленность; 26 процентов происходят от домашнего скота, например коров; и еще 16 процентов приходится на свалки. Метан также имеет множество природных источников, включая водно-болотные угодья и термитов.
Метрики — это только инструменты
Тот факт, что эффективность метана может сильно различаться — Шайн говорит, что она может варьироваться от 1 до 100, в зависимости от метрики и временных рамок — является неизбежной особенностью того, как ученые проводят эти сравнения, поэтому полезно понимать некоторые основных предположений.
МГЭИК даже предупреждает в своем последнем отчете: «Метрики не определяют цели и политику — это инструменты, которые позволяют оценивать и внедрять многокомпонентные политики», добавляя, что «наиболее подходящая метрика будет зависеть от того, какие аспекты изменения климата наиболее важны для конкретного приложения ».
Несмотря на все это внимание к эффективности метана, полезно помнить, что метан в целом вносит меньший вклад в изменение климата, чем CO 2 .Как мы уже писали ранее, CO 2 является основным драйвером. Другие газы, такие как метан, важны, но их гораздо меньше.
По данным МГЭИК, «двуокись углерода вносит наибольший вклад в радиационное воздействие за период 1750–2011 годов и его тенденцию с 1970 года». Сам по себе CO 2 составлял 76 процентов всех парниковых газов антропогенного происхождения в 2010 году.
Метан является вторым по величине единичным источником, на который приходится 16 процентов от того же общего количества при использовании более старых значений GWP 100 или 20 процентов при использовании более новых.Давай, сделай свой выбор.
Вызов | ЕЭК ООН
Метан — мощный парниковый газ с потенциалом глобального потепления за 100 лет, в 28-34 раза превышающим выбросы CO2. За 20-летний период это соотношение возрастает до 84-86 раз.Около 60% мировых выбросов метана связано с деятельностью человека. Основными источниками антропогенных выбросов метана являются нефтегазовая промышленность, сельское хозяйство (включая ферментацию, удаление навоза и выращивание риса), свалки, очистка сточных вод и выбросы угольных шахт.При производстве, распределении и использовании ископаемого топлива ежегодно выделяется 110 миллионов тонн метана.
Метан является основным компонентом природного газа, часть которого выбрасывается в атмосферу во время его добычи, обработки, хранения, передачи, распределения и использования. По оценкам, около 3% от общей мировой добычи природного газа ежегодно теряется из-за сброса, утечки и сжигания, что приводит к значительным экономическим и экологическим издержкам.
Уголь — еще один важный источник выбросов метана.При добыче угля (добыча, дробление, распределение и т. Д.) Выделяется некоторое количество метана, захваченного вокруг и внутри породы. Метан выбрасывается из действующих подземных и открытых шахт, а также из заброшенных шахт и неразработанных угольных пластов.
Геологическая формация нефти может также создавать большие залежи метана, которые выделяются во время бурения и добычи. Добыча, переработка, транспортировка и хранение нефти являются источниками выбросов метана, как и неполное сгорание ископаемого топлива.Ни один процесс сгорания не является абсолютно эффективным, поэтому, когда ископаемое топливо используется для выработки электроэнергии, тепла или энергии транспортных средств, все они являются источниками выбросов метана.
В глобальном масштабе выбросы метана из нефтяных и газовых систем составляют 1 680 МтCO2-экв. Оценки считаются неопределенными и низкими.
На основании наиболее достоверных имеющихся данных, около 3,6 триллиона кубических футов (трлн фут) (или 102 миллиарда кубических метров (млрд кубометров)) природного газа улетучилось в атмосферу в 2012 году в результате глобальных нефтегазовых операций.Этот потраченный впустую газ приводит к потере доходов примерно в 30 миллиардов долларов США при средних поставленных ценах 2012 года и составляет около 3% мировой добычи природного газа.
Ожидается, что выбросы вырастут в соответствии со сценарием центрального роста на 23% в период с 2012 по 2030 год.
Что касается глобального потенциала сокращения к 2030 году, предполагается, что выбросы могут быть сокращены на 26% с использованием существующих технологий (эквивалентно 1219 МтCO2-экв.) .
Несмотря на короткое время пребывания метана, тот факт, что он имеет гораздо более высокий потенциал потепления, чем CO2, и что его атмосферные объемы постоянно пополняются, делает эффективное управление метаном потенциально важным элементом в стратегиях стран по смягчению последствий изменения климата.Однако на сегодняшний день нет ни единого технологического подхода к мониторингу и регистрации выбросов метана, ни стандартного метода их отчетности.
Метан
Метан в атмосфере Земли является важным парниковым газом, на который на сегодняшний день приходится около 20 процентов глобального потепления, вызванного деятельностью человека — больше, чем любой другой газ, кроме CO2. Потенциал глобального потепления составляет 34 за 100-летний период и 86 за 20-летний период, а это означает, что выбросы метана будут иметь в 34 раза большее влияние на температуру, чем CO2.выброс такой же массы в течение следующих 100 лет и в 86 раз больше, чем воздействие за 20-летний период. Метан оказывает большое влияние в течение короткого периода времени — около 12 лет жизни в атмосфере — тогда как CO2. оказывает меньшее влияние на гораздо более длительный период, более 100 лет. По оценкам, 60 процентов выбросов метана на Земле связано с деятельностью человека, основными причинами которой являются свалки, животноводство, разработка ископаемых видов топлива и выращивание риса.
Метан также естественным образом выделяется при разложении органических веществ на водно-болотных угодьях.Менее значимые природные источники включают термиты, океаны и выбросы из метановых отложений, похороненных глубоко под землей. В настоящее время количество метана, выделяемого этими отложениями, невелико по сравнению с другими источниками, но изменения в стабильности планеты, величина которых ожидается в результате продолжающегося быстрого глобального потепления, могут вызвать массовые выбросы хранящегося метана. В частности, арктический метан может оказаться стержнем безудержного глобального потепления. Тысячи лет назад в результате разложения арктических растений были образованы миллиарды тонн метана, который сейчас застыл в вечной мерзлоте и застрял на дне океана.По мере потепления Арктики этот метан, вероятно, будет высвобождаться, что значительно ускорит потепление.
Анализ пузырьков воздуха в ледяных покровах показывает, что метана в атмосфере Земли сейчас больше, чем когда-либо за последние 400 000 лет. Средние глобальные концентрации метана в атмосфере увеличились с примерно 700 частей на миллиард по объему в 1750 году — во время промышленной революции — до примерно 1800 частей на миллиард в 1998 году. Уровни газа в атмосфере оставались стабильными с 1998 года, затем внезапно резко увеличился в 2007 году, когда исследования Национального управления океанических и атмосферных исследований показали, что они увеличились на 27 миллионов тонн.Исследователи подтвердили этот вывод в октябре 2008 года; они считают, что необычно теплые условия над Сибирью повлияли на уровень метана в Северном полушарии, увеличив количество метана, продуцируемого бактериями на сибирских водно-болотных угодьях.
Ученые не уверены, сигнализирует ли всплеск метана о начале долгосрочного массового выброса или это единовременный всплеск, но говорят, что, учитывая способность метана согревать климат, даже небольшое увеличение количества метана вызывает беспокойство.
Вскрытие метанового резервуара потенциально может нагреть Землю на десятки градусов; насильственное открытие этого «метанового льда» (также известного как клатратов ), по мнению некоторых ученых, могло вызвать катастрофическое изменение климата и реорганизацию океана и атмосферы около 635 миллионов лет назад.
Парниковый эффект | UCAR Center for Science Education
Энергия Солнца, которая попадает на Землю, может иметь проблемы с возвращением в космос. Парниковый эффект заставляет часть этой энергии задерживаться в атмосфере, поглощаться и выделяться парниковыми газами.
Без парникового эффекта температура Земли была бы ниже нуля. Отчасти это естественный процесс. Однако парниковый эффект Земли усиливается по мере того, как мы добавляем в атмосферу парниковые газы.Это согревает климат нашей планеты.
Как работает парниковый эффект?
Солнечная энергия, поглощенная поверхностью Земли, излучается обратно в атмосферу в виде тепла. Когда тепло проходит через атмосферу и обратно в космос, парниковые газы поглощают его большую часть. Почему парниковые газы поглощают тепло? Парниковые газы более сложны, чем молекулы других газов в атмосфере, и обладают структурой, способной поглощать тепло. Они излучают тепло обратно на поверхность Земли, к другой молекуле парникового газа или в космос.
Есть несколько различных типов парниковых газов. Основными из них являются углекислый газ, водяной пар, метан и закись азота. Все молекулы газа состоят из трех или более атомов. Атомы скреплены между собой достаточно свободно, чтобы они вибрировали при поглощении тепла. В конце концов, колеблющиеся молекулы испускают излучение, которое, вероятно, будет поглощено другой молекулой парникового газа. Этот процесс удерживает тепло у поверхности Земли. Большая часть газа в атмосфере — это азот и кислород, которые не могут поглощать тепло и вносят свой вклад в парниковый эффект.
Пара обычных парниковых газов
- Двуокись углерода: Молекулы двуокиси углерода, состоящие из одного атома углерода и двух атомов кислорода, составляют небольшую часть атмосферы, но оказывают большое влияние на климат. В середине 19-го -го века в начале промышленной революции в атмосфере содержалось около 270 частей на миллион объема (ppmv) двуокиси углерода. Их количество растет, поскольку при сжигании ископаемого топлива в атмосферу выделяется углекислый газ.Сейчас объем составляет около 400 частей на миллион (ppmv).
- Метан: Сильный парниковый газ, способный поглощать гораздо больше тепла, чем углекислый газ, метан состоит из одного углерода и четырех атомов водорода. Он содержится в атмосфере в очень небольших количествах, но способен оказывать большое влияние на потепление. Метан также используется в качестве топлива. При сгорании выделяет в атмосферу парниковый газ двуокиси углерода.
Вверху: (слева) Поверхность Земли, нагретая Солнцем, излучает тепло в атмосферу.Некоторое количество тепла поглощается парниковыми газами, такими как углекислый газ, а затем излучается в космос (A). Некоторое количество тепла попадает прямо в космос (B). Некоторое количество тепла поглощается парниковыми газами, а затем излучается обратно к поверхности Земли (C). (Справа) Когда в конце этого столетия в атмосфере будет больше углекислого газа, больше тепла будет задерживаться парниковыми газами, нагревая планету. (Изображение: Лиза Гардинер / UCAR)
Больше парниковых газов = более теплая Земля
Хотя парниковыми газами являются лишь незначительные количества газов в атмосфере Земли, они оказывают огромное влияние на климат.Когда-нибудь в этом столетии ожидается, что количество парникового газа в атмосфере удвоится. Другие парниковые газы, такие как метан и закись азота, также увеличиваются. Количество парниковых газов увеличивается по мере сжигания ископаемого топлива, в результате чего газы и другие загрязнители воздуха попадают в атмосферу. Парниковые газы также попадают в атмосферу из других источников. Например, сельскохозяйственные животные выделяют метан при переваривании пищи. Поскольку цемент сделан из известняка, он выделяет углекислый газ.
При увеличении количества парниковых газов в воздухе, тепло, уходящее из атмосферы, с большей вероятностью будет остановлено. Добавленные парниковые газы поглощают тепло. Затем они излучают это тепло. Часть тепла уйдет от Земли, часть будет поглощена другой молекулой парникового газа, а часть снова вернется на поверхность планеты. При увеличении количества парниковых газов тепло будет оставаться вокруг, согревая планету.
Двуокись углерода, метан, закись азота и парниковый эффект
Парниковый эффект — это естественный процесс, при котором атмосферные газы улавливают тепло — явление, которое позволяет Земле сохранять достаточно солнечного тепла для жизни.Без парникового эффекта Земля не могла бы поддерживать большинство форм жизни.
Как работает парниковый эффект?
Хотя процесс сложен, парниковый эффект можно описать довольно просто:
Солнечный свет проходит через атмосферу. Облака, ледяные шапки и другие светлые поверхности отражают часть света обратно в космос, но большая часть поступающей энергии достигает поверхности планеты. Земля излучает тепло обратно в космос. Парниковые газы в атмосфере поглощают это тепло, отскакивая некоторое количество обратно на поверхность Земли и выбрасывая часть в атмосферу.
Более высокие концентрации парниковых газов означают, что больше солнечной радиации задерживается в атмосфере Земли, что приводит к повышению температуры. Источник: W. Elder, NPS.Что такое парниковые газы?
Парниковые газы включают двуокись углерода, метан, закись азота и другие газы, которые накапливаются в атмосфере и создают теплоотражающий слой, поддерживающий на Земле приемлемую для жизни температуру. Эти газы образуют изоляцию, которая сохраняет на планете достаточно тепла, чтобы поддерживать жизнь.
Некоторые из наиболее распространенных и вызывающих беспокойство парниковых газов:
- Двуокись углерода, которая выделяется при сжигании угля, нефти, природного газа и других богатых углеродом ископаемых видов топлива.Хотя углекислый газ не является самым мощным парниковым газом, он вносит наибольший вклад в изменение климата, потому что он настолько распространен. Чтобы сократить выбросы углекислого газа, нам необходимо уменьшить количество топлива, которое мы используем в наших автомобилях, домах и в жизни.
- Метан образуется в результате разложения растительного вещества и выделяется со свалок, болот, рисовых полей. Крупный рогатый скот также выделяет метан. Хотя выбросы метана ниже, чем выбросы углекислого газа, он считается основным парниковым газом, потому что каждая молекула метана имеет в 25 раз больший потенциал глобального потепления, чем молекула двуокиси углерода.
- Закись азота выделяется бактериями в почве. Современные методы ведения сельского хозяйства — обработка почвы и обработка почвы, удаление отходов животноводства и использование богатых азотом удобрений — вносят значительный вклад в выбросы закиси азота. Потенциал одной молекулы закиси азота в 298 раз превышает потенциал глобального потепления молекулы углекислого газа.
- Дополнительные парниковые газы включают гидрофторуглероды (в 1,430–14,800 раз больше потенциала глобального потепления диоксида углерода), гексафторид серы (в 22,800 раз больше потенциала глобального потепления диоксида углерода) и водяной пар.
- Узнайте больше о парниковых газах, влияющих на климат.
Если парниковый эффект естественный, то в чем проблема с парниковыми газами?
Современные климатические изменения вызваны избытком парниковых газов.
