ООН впаривает метан

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.

Источники выделения метана

Метан попадает в атмосферу как из естественных, так и из антропогенных источников. Мощность антропогенных источников в настоящее время существенно превышает мощность естественных. К естественным источникам метана относятся болота, тундра, водоемы, насекомые (главным образом термиты), метангидраты, геохимические процессы. К антропогенным - рисовые поля, шахты, животные, потери при добыче газа и нефти, горение биомассы, свалки.
Болота, рисовые поля и животные вносят доминирующий вклад в образование общего потока в атмосферу. Природа образования метана в таких источниках, как болота, озера, рисовые поля, жвачные животные, насекомые, свалки, примерно одинакова — ферментативная переработка клетчатки.
Интенсивность выделения метана из болот меняется в широких пределах. Эмиссия метана от западносибирских болот, которые являются достаточно типичным представителем северных болот, определенная с применением методов газовой хроматографии, составляет примерно 9 мг метана в ч/м². В среднем эмиссия метана из сибирских болот может достигать 20 Тг/год, что довольно много в сопоставлении с общим потоком метана от болот (50-70 Тг). Большой поток метана от рисовых полей обусловлен резким ускорением транспорта метана внутри полостей в стеблях риса, так как диффузия метана происходит в воздушной среде, а не в воде. Количество крупного рогатого скота в мире — около 1,5 млрд голов. Одна корова производит в сутки около 250 л чистого метана. Этого количества метана хватит, чтобы вскипятить 20 л воды. В развитых странах на свалки вывозится примерно 1,8 кг мусора в день в расчете на одного человека, в России 0,6 кг соответственно. Примерно 10% этой массы может конвертироваться в метан. Следовательно, в России производится 60 г метана в сутки в расчете на одного человека.
Шахтный метан возникает в процессе трансформации органических остатков в уголь под влиянием высоких давлений и температур. Можно считать, что в глубинах земли происходит пиролиз органических веществ. Растительные остатки содержат большое количество лигнина, в структуре которого имеется много метильных групп. В ходе термической переработки происходит освобождение метильных радикалов, которые затем отрывают атом водорода от органических молекул и превращаются в метан. Добыча 1 т угля сопровождается выделением 13 м³ чистого метана.
Аналогичный механизм образования метана наблюдается и при горении биомассы. Основной источник метана, выделяющегося при горении биомассы, находится в Африке, где широко практикуется сжигание соломы при подготовке почвы для нового урожая. Использование дерева для приготовления пищи и отопления дает незначительный вклад. Страны бывшего СССР производят около 5-15% от общего потока метана в атмосферу. В качестве источника не включены насекомые, так как количество термитов на территории бывшего СССР было крайне незначительным. Гидраты метана также не включены, так как оценка запасов гидратов метана в мире и странах бывшего СССР пока очень приблизительна. Следует отметить, что и оценка потока метана от гидратов метана приводит пока к незначительной величине.

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.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3219160",
    "incutNum": 2,
    "repl": "<2>:{{incut2()}}",
    "uid": "_uid_3278941_i_2"
}

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.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3218010",
    "incutNum": 3,
    "repl": "<3>:{{incut3()}}",
    "uid": "_uid_3278941_i_3"
}

«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.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "2979026",
    "incutNum": 4,
    "repl": "<4>:{{incut4()}}",
    "uid": "_uid_3278941_i_4"
}

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.