Τα επίπεδα ατμοσφαιρικού μεθανίου πηγαίνουν επάνω – και κανένας δεν ξέρει γιατί


Αυτή η ιστορία πρωτοεμφανίστηκε στο Undark και αποτελεί μέρος της συνεργασίας του Climate Desk.

Κάθε εβδομάδα δεκάδες μεταλλικές φιάλες φτάνουν στο Εργαστήριο Ερευνών Earth System του NOAA στο Boulder του Κολοράντο, το καθένα φορτωμένο με αέρα από μια μακρινή γωνιά του κόσμου. Ο χημικός ερευνητής Ed Dlugokencky και οι συνάδελφοί του στον κατάλογο της Παγκόσμιας Παρακολούθησης καταγράφουν τα δοχεία και στη συνέχεια χρησιμοποιούν μια σειρά εργαλείων υψηλής ακρίβειας – αέριο χρωματογράφο, ανιχνευτή ιονισμού φλόγας, εξελιγμένο λογισμικό – για να μετρήσει πόση ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα, υποξειδίου του αζώτου και μεθανίου κάθε φιάλη περιέχει.

Αυτά τα δείγματα αέρα που συλλέχθηκαν σε παρατηρητήρια στη Χαβάη, την Αλάσκα, την Αμερικανική Σαμόα και την Ανταρκτική, καθώς και από ψηλούς πύργους, μικρά αεροσκάφη και εθελοντές σε κάθε ήπειρο – έρχονται στο Boulder για περισσότερες από τέσσερις δεκαετίες, πιο μακροχρόνια προγράμματα παρακολούθησης των αερίων θερμοκηπίου. Ο αέρας στις φιάλες δείχνει ότι η συγκέντρωση του μεθανίου στην ατμόσφαιρα αυξανόταν σταθερά από το 1983, πριν ξεκαθαρίσει γύρω στο 2000. "Και στη συνέχεια, βυθίστε, δείτε πώς αλλάζει εδώ", λέει ο Dlugokencky, δείχνοντας μια γραφική παράσταση του οθόνη υπολογιστή. "Αυτή είναι πραγματικά μια απότομη αλλαγή στον παγκόσμιο προϋπολογισμό για το μεθάνιο, ξεκινώντας από το 2007."

Η ποσότητα του μεθανίου στην ατμόσφαιρα αυξάνεται από τότε. Και κανείς δεν ξέρει πραγματικά γιατί. Επιπλέον, κανείς δεν το είδε να έρχεται. Τα επίπεδα μεθανίου ανέβαιναν πιο απότομα από τους αναμενόμενους εμπειρογνώμονες για το κλίμα, σε βαθμό «τόσο απροσδόκητο που δεν εξετάστηκε σε προπαρασκευαστικά πρότυπα για τη συμφωνία του Παρισιού», όπως ανέφερε ο Dlugokencky και αρκετοί συνάδελφοι σε πρόσφατα δημοσιευμένο έγγραφο.

Καθώς τα χρόνια χτυπάνε και το μεθάνιο συσσωρεύεται, η επίλυση αυτού του μυστηρίου έχει πάρει όλο και πιο επείγοντα χαρακτήρα. Σε χρονικό διάστημα 20 ετών, το μεθάνιο παγιδεύει 86 φορές περισσότερη θερμότητα στην ατμόσφαιρα από το διοξείδιο του άνθρακα. Είναι υπεύθυνο για περίπου το ένα τέταρτο της συνολικής ατμοσφαιρικής θέρμανσης μέχρι σήμερα. Και ενώ οι σταθερές αυξήσεις του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα και του υποξειδίου του αζώτου είναι βαθιά ανησυχητικές, ανταποκρίνονται τουλάχιστον στις προσδοκίες των επιστημόνων. Το μεθάνιο δεν είναι. Μεθάνιο – η πιο πρώιμη υπογραφή της ανθρωπότητας για το κλίμα – είναι η άγρια ​​κάρτα.

Οι άνθρωποι παράγουν μεθάνιο για χιλιάδες χρόνια, εκτελώντας εκτάσεις με πυρκαγιές, εκκολαπτόμενα βοοειδή και καλλιεργώντας ρύζι. Χάρη στις φυσαλίδες αέρα που παγιδεύονται σε πυρήνες πάγου που λαμβάνονται από την Ανταρκτική, γνωρίζουμε ότι η μέση παγκόσμια συγκέντρωση μεθανίου στην ατμόσφαιρα σχεδόν τριπλασιάστηκε ως απάντηση. Επειδή διαρκεί μόνο μια δεκαετία στην ατμόσφαιρα, η κοπή του μεθανίου είναι ένας σχετικά γρήγορος μοχλός για την επιβράδυνση της κλιματικής αλλαγής. Δεν είναι όμως σαφές πώς πρέπει να τραβήξουμε τον μοχλό.

Οι επιστήμονες εξακολουθούν να προσφέρουν ανταγωνιστικές υποθέσεις για να εξηγήσουν την παγκόσμια ανοδική τάση και δεν υπάρχει έλλειψη πιθανών υπόπτων. "Το πραγματικά συναρπαστικό πράγμα για το μεθάνιο," λέει ο Lori Bruhwiler, ερευνητής της NOAA, "είναι το γεγονός ότι σχεδόν όλα όσα κάνουμε ο άνθρωπος έχει επιπτώσεις στον προϋπολογισμό του μεθανίου, από την παραγωγή τροφίμων έως την παραγωγή καυσίμων για τη διάθεση των αποβλήτων".

"Και στη συνέχεια, χτύπημα, δείτε πώς αλλάζει εδώ", λέει ο Dlugokencky, δείχνοντας ένα γράφημα στην οθόνη του υπολογιστή του. "Αυτή είναι πραγματικά μια απότομη αλλαγή στον παγκόσμιο προϋπολογισμό για το μεθάνιο, ξεκινώντας από το 2007."

Κίνηση

Οι άνθρωποι είναι άμεσα υπεύθυνοι για το 60% περίπου των παγκόσμιων εκπομπών μεθανίου. Βγαίνει από τη σήψη των απορριμμάτων τροφίμων σε χώρους υγειονομικής ταφής, από αναερόβιες λιμνοθάλασσες χοιροειδών, από ορυζώνες και εκτεθειμένες ραφές άνθρακα. Το ζωικό κεφάλαιο το βγάζει ως παραπροϊόν της πέψης. Βγαίνει από το τεράστιο μεταλλικό εξωσκληρωμένο πηγάδια πετρελαίου και φυσικού αερίου, αντλιοστάσια, αγωγούς και διυλιστήρια που περιβάλλουν τον πλανήτη.

Η ισορροπία προέρχεται από φυσικές πηγές – υγρότοποι, ποτάμια και λίμνες, πυρκαγιές, τερμίτες, γεωλογικές εκρήξεις, απόψυξη του περραίου πάγου. Τα υγρά είναι η μεγαλύτερη μοναδική πηγή, η οποία συνεισφέρει περίπου το 30% των συνολικών εκπομπών μεθανίου παγκοσμίως. Όπως συμβαίνει, είναι επίσης η μεγαλύτερη πηγή αβεβαιότητας όσον αφορά τον προϋπολογισμό για τον άνθρακα, σύμφωνα με τον Benjamin Poulter, ερευνητή της NASA και συνεισφέροντας στο Global Carbon Project, μια διεθνή κοινοπραξία επιστημόνων που δημοσιεύει μία από τις πιο ευρέως διατιθέμενες εκτιμήσεις του συνολικού προϋπολογισμού μεθανίου. Αυτή η αβεβαιότητα μπορεί να κάνει τη συζήτηση για το τι οδηγεί την αύξηση φαίνεται σαν ένα πολύ μορφωμένο παιχνίδι εικασίας.

"Υπάρχουν τόσες πολλές υποθέσεις και χαρτιά υψηλής απόδοσης τα τελευταία δύο χρόνια που καλύπτουν όλο το εύρος των εξηγήσεων για το γιατί υπάρχει αυτή η ανανεωμένη ανάπτυξη", λέει ο Poulter.

Χάρη στις προσεκτικές μετρήσεις των επιστημόνων της NOAA και άλλων, γνωρίζουμε ότι υπάρχουν περίπου 1.850 μόρια μεθανίου στην ατμόσφαιρα για κάθε δισεκατομμύριο μόρια του αέρα – συνήθως συντομογραφούνται ως μέρη ανά δισεκατομμύριο ή ppb – στη σημερινή ατμόσφαιρα. Αυτό είναι σε σύγκριση με περίπου 700 μέρη ανά δισεκατομμύριο στην προ-βιομηχανική εποχή. Αλλά οι διαδικασίες πίσω από τον σημερινό αριθμό είναι πολύ λιγότερο ορατές. Είναι σαν να γνωρίζετε το τελικό σκορ ενός παιχνιδιού, αλλά όχι ποιος σκόραρε τι και πώς.

Η λήψη απαντήσεων δεν είναι απλά μια ακαδημαϊκή άσκηση. είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ακριβώς τι ανθρωπότητα μπορεί να αντιμετωπίζει καθώς ο πλανήτης συνεχίζει να ζεσταίνει. "Πρέπει να έχουμε αντιπροσώπευση διαδικασιών για να κατανοήσουμε αυτούς τους μηχανισμούς", λέει ο Eric Kort, ένας ατμοσφαιρικός επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν, "έτσι μπορούμε να πούμε, για παράδειγμα, με ορισμένες αλλαγές στη θερμοκρασία και τον υδρολογικό κύκλο, θα περιμέναμε το μεθάνιο οι εκπομπές να αυξηθούν κατά το ποσό Χ. ​​"Χωρίς αυτή την κατανόηση, ο Kort προτείνει, δεν μπορούμε να απαντήσουμε σε μερικές σημαντικές ερωτήσεις για το τι προχωράει. "Το ατμοσφαιρικό μεθανίου αυξάνεται ως συνέπεια της κλιματικής αλλαγής και όχι των άμεσων εκπομπών μας; Έχουν περάσει ορισμένα όρια; "

"Είναι ένα κακό πρόβλημα," προσθέτει ο Kort, "αλλά δεν είναι αδιευκρίνιστο".

Οποιαδήποτε πειστική εξήγηση πρέπει να απαντήσει σε τρεις ερωτήσεις. Τι εξηγεί τη μακροπρόθεσμη αύξηση των επιπέδων μεθανίου τα τελευταία 40 χρόνια; Γιατί υπήρξε μια παύση; Και γιατί υπήρξε μια τέτοια απότομη αύξηση μετά το 2006; Μόνο τρία στοιχεία του παγκόσμιου προϋπολογισμού για το μεθάνιο είναι αρκετά μεγάλα για να είναι εύλογοι ένοχοι: οι μικροβιακές εκπομπές (από τα ζώα, τη γεωργία και τους υγροτόπους). εκπομπές ορυκτών καυσίμων · και τη χημική διαδικασία με την οποία το μεθάνιο καθαρίζεται από την ατμόσφαιρα.

Η πρώτη θεωρία για να κερδίσει την πρόσφυση κατέστρεψε την ευθύνη για τα ορυκτά καύσιμα, βασισμένη σε κάποιο ύποπτο χρονισμό: Η χρήση οριζόντιων γεωτρήσεων και υδραυλικών θραυσμάτων – μια μέθοδος συλλογής θαμμένων υδρογονανθράκων που περιλαμβάνει ανατίναξη βαθιών στρώσεων βράχου με κοκτέιλ νερού, άμμου και οι χημικές ουσίες που επεκτάθηκαν στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου των ΗΠΑ την εποχή που οι ατμοσφαιρικές ποσότητες μεθανίου ανέβηκαν. Άλλοι επιστήμονες, ωστόσο, είναι πεπεισμένοι ότι οι καλλιεργούμενες αγέλες ζώων, που παράγουν πλούσια σε μεθάνιο βρώμες και κοπριά – είναι φταίξιμα. Κάποιοι ερευνητές παραβιάζουν τα δορυφορικά δεδομένα για να αποδείξουν ότι η παραγωγή μεθανίου από φυσικές πηγές, όπως οι υγρότοποι και οι πυρκαγιές, αλλάζει.

Και άλλοι ισχυρίζονται ότι ο ένοχος δεν είναι μια πηγή πτώσεις, αλλά η σταθερή ή ίσως πολύ ξαφνική εξαφάνιση ενός παραδοσιακού «νεροχύτη» μεθανίου ». Μετά από έναν μέσο χρόνο παραμονής περίπου μιας δεκαετίας, το μεθάνιο οξειδώνεται σε διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς μέσω χημικών αντιδράσεων με ρίζες υδροξυλίου (ΟΗ). Αυτή η ατμοσφαιρική διαδικασία αφαίρεσης μπορεί να εξασθενεί, όμως, πιθανώς επειδή τα επίπεδα ΟΗ μειώνονται λόγω αντιδράσεων με άλλους ανθρωπογενείς ρύπους.

Η πρώτη θεωρία για να κερδίσει την πρόσφυση κατέστησε την ευθύνη για τα ορυκτά καύσιμα, με βάση την σύγχρονη άνοδο της οριζόντιας διάτρησης και της υδραυλικής ρωγμής. Αλλά δεν συμφωνούν όλοι ότι αυτό βρίσκεται πίσω από την αύξηση του μεθανίου.

Διαχείριση ενεργειακών πληροφοριών

Φυσικά, θα μπορούσε να είναι ένας περίπλοκος συνδυασμός όλων αυτών των παραγόντων. Περαιτέρω θόλωση της εικόνας, ορισμένοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η ακίδα στις συγκεντρώσεις δεν είναι πραγματικά μια ακίδα καθόλου. Μάλλον, λένε, η παύση της ανάπτυξης από το 2000 έως το 2006 είναι η πραγματική ανωμαλία. Με αυτό τον υπολογισμό, αυτό που συνέβη το 2007 ήταν η επιστροφή σε μια "φυσιολογική" τάση ανθρωπογενούς ανάπτυξης, ίσως συνυπολογιζόμενη από την επιβράδυνση του ρυθμού απομάκρυνσης του μεθανίου από χημικές ουσίες. Αν ναι, τότε το μεθάνιο θα συνεχίσει να συσσωρεύεται, όπως το νερό σε μια μπανιέρα με ανοιχτή βρύση και μια αποστειρωμένη δεξαμενή.

Αυτές οι συνεχιζόμενες επιστημονικές διαμάχες αποκαλύπτουν το πρόβλημα στην καρδιά του μυστηρίου του μεθανίου: Μπορούν να γίνουν πολλαπλές ιστορίες για την τακτοποίηση των διαθέσιμων στοιχείων. "Οι πραγματικά καλές παρατηρήσεις μπορούν να ερμηνευθούν με τρόπους που φαίνονται αντιφατικοί", λέει ο Kort. Για να ταξινομήσουν όλα αυτά, οι επιστήμονες πρέπει να εξισορροπήσουν τις πληροφορίες που παρέχονται από διάφορες κατηγορίες ενδείξεων.

Οι εκτιμήσεις από την κορυφή προς τα κάτω βασίζονται σε παρατηρήσεις που χρησιμοποιούν αισθητήρες σε πύργους, αεροσκάφη ή δορυφόρους και μοντέλα που αντιπροσωπεύουν την μετακίνηση των εκπομπών από πηγές και χημικές αντιδράσεις με άλλα συστατικά της ατμόσφαιρας. Οι μέθοδοι από κάτω προς τα πάνω περιλαμβάνουν τη μέτρηση των εκπομπών κοντά στην πηγή (πηγάδι αερίου, χώρος υγειονομικής ταφής, ακόμη και στο έντερο της αγελάδας) και εξόρυξη από αυτές για την εκτίμηση των εκπομπών σε ευρύτερες κλίμακες.

Οι ιχνηλάτες προσφέρουν επίσης σημαντικές ενδείξεις. Το μονοξείδιο του άνθρακα εκπέμπεται με μεθάνιο από πυρκαγιές και καύση βιομάζας και το αιθάνιο είναι ένας υδρογονάνθρακας που συχνά εκπέμπεται με μεθάνιο από την παραγωγή πετρελαίου και αερίου. Το χλωροφόρμιο του μεθυλίου είναι ένας βιομηχανικός διαλύτης που, όπως το μεθάνιο, μπορεί να απομακρυνθεί μόνο από την ατμόσφαιρα με αντίδραση με το ΟΗ. οι εκπομπές του είναι πολύ καλύτερα γνωστές, γι 'αυτό και συνηθίζουμε να υπολογίζουμε πόσο OH είναι στην ατμόσφαιρα. Οι ερευνητές βασίζονται σε ευκολότερους στη μέτρηση πληρεξουσίους για να κάνουν συμπεράσματα σχετικά με αλλαγές στις πηγές ή τους νεροχύτες του μεθανίου. Για παράδειγμα, μερικοί έχουν επισημάνει παρατηρήσεις σχετικά με τις αυξανόμενες συγκεντρώσεις αιθανίου για να υποστηρίξουν ότι η εξόρυξη ορυκτών καυσίμων είναι ο κυρίαρχος οδηγός της ακμής μεθανίου.

Έπειτα, υπάρχουν τα ισότοπα. Αφού αναλύθηκαν στο εργαστήριο του Dlugokencky, αυτά τα δείγματα αέρα αποστέλλονται στο Ινστιτούτο Arctic και Alpine Research στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder, όπου μετριούνται τα ισότοπα άνθρακα. "Τα ισότοπα σας λένε πόσα προέρχονται από τα μικρόβια έναντι των παλαιών, θερμογενών πηγών, του άνθρακα που έχει μαγειρευτεί από τη γη", λέει ο Bruhwiler. Το μεθάνιο που εκπέμπεται από μικροβιακές πηγές (επίσης γνωστό ως βιογενές) τείνει να είναι ελαφρύτερο, με λιγότερα από το ισότοπο άνθρακα C13 σε σχέση με το C12, ενώ το μεθάνιο από ορυκτά καύσιμα (θερμογόνο) και από την καύση βιομάζας τείνει να είναι ισοτοπικά βαρύτερο. Οι μετρήσεις από την INSTAAR και άλλα ερευνητικά ιδρύματα δείχνουν σαφώς ότι το μεθάνιο της ατμόσφαιρας εξαντλείται στο ισότοπο C13. Αυτό μπορεί δυνητικά να ξεπεράσει τον κατάλογο των υπόπτων.

Ένα θερμό σημείο μεθανίου στο νοτιοδυτικό τμήμα της Αμερικής – πιθανές ενδείξεις διαρροής από επιχειρήσεις φυσικού αερίου.

NASA / JPL-Caltech / Πανεπιστήμιο του Michigan / AP

Ωστόσο, κάθε τύπος ενδείξεων έχει τα όριά της. Οι πρόσφατες εργασίες του Kort και άλλων έχουν θέσει υπό αμφισβήτηση την αξιοπιστία του αιθανίου ως χρήσιμο, συνεπή ιχνηθέτη του μεθανίου. Οι λόγοι αιθανίου προς μεθάνιο ποικίλλουν ευρέως σε διάφορες γεωλογικές λεκάνες και η ποσότητα αιθανίου που εξάγεται από φυσικό αέριο μεταβάλλεται ανάλογα με την αγοραία αξία του ως πετροχημική πρώτη ύλη. Ούτε όλοι είναι πεπεισμένοι από τα δεδομένα ισοτόπων.

"Πολλή κοινότητα είναι εξαιρετικά σκεπτικιστή, διότι οι υπογραφές των πηγών καλύπτουν ένα αρκετά μεγάλο εύρος", λέει ο Daniel Jacob, ένας ατμοσφαιρικός χημικός στο Χάρβαρντ. Ορισμένες πηγές μοιράζονται το ίδιο σύνολο ισοτοπικών δακτυλικών αποτυπωμάτων, καθιστώντας δύσκολο να γίνει διάκριση μεταξύ ορισμένων πηγών απολιθωμάτων και μικροβίων. "Τα ισότοπα είναι μια χρήσιμη πληροφορία, αλλά δεν θα στοιχημάτισα το σπίτι απλά να δούμε τα δεδομένα των ισοτόπων".

Ο Bruhwiler παραδέχεται ότι υπάρχει αβεβαιότητα στο αρχείο ισοτόπων και πολύ λίγες μελέτες έχουν μετρήσει τα ισότοπα του μεθανίου από βοοειδή και άλλα μηρυκαστικά ή έχουν διοχετευτεί από υγροβιότοπους. Αλλά υποστηρίζει ότι τα ισότοπα του μεθανίου από ορυκτά καύσιμα καταλαμβάνουν ένα πολύ στενό φάσμα υπογραφών, περιορισμένο στην επικάλυψή του με μικροβιακές πηγές.

"Σε μεγάλες παγκόσμιες κλίμακες, ο ισοτοπικός περιορισμός θα πρέπει να είναι πολύ χρήσιμος για να μας πει τι είναι βιογενής και τι θερμογόνο", λέει.

Μέσα από όλα αυτά αβεβαιότητα, υπάρχει ένα μέρος του παγκόσμιου προϋπολογισμού μεθανίου που προσδιορίζεται πιο σαφώς: οι εκπομπές από την παραγωγή πετρελαίου και φυσικού αερίου στις ΗΠΑ. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στη δουλειά του Steven Hamburg και του Ταμείου Περιβαλλοντικής Προστασίας.

Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, το Αμβούργο ήταν καθηγητής περιβαλλοντικής επιστήμης στο Brown University. Για ένα μάθημα δασικής οικολογίας δίδαξε, οδήγησε τους σπουδαστές σε μια θέση πεδίου κάθε εβδομάδα σε ένα φυσικό αέριο τροφοδοτημένο φορτηγό. Αργότερα, είχε ένα epiphany: Αν και φαινόταν μια καθαρότερη, πιο αποτελεσματική επιλογή από ό, τι ένα βενζινοκίνητο όχημα, δεν είχε ιδέα πόσο αέριο μπορεί να διαρρέει. Αλλά ήξερε ότι ο ρυθμός διαρροής είχε σημασία για το κλίμα. Το Αμβούργο αντιλήφθηκε ότι το μεθάνιο ήταν ισχυρός οδηγός βραχυπρόθεσμης θέρμανσης και, ως οικολόγος, γνώριζε επίσης ότι ο ρυθμός αλλαγής σε ένα σύστημα μπορεί να είναι εξίσου σημαντικός με το μέγεθος.

Παρά την ισχύ του ως επιταχυντή για την αύξηση της θερμοκρασίας, η αντιμετώπιση των διαρροών μεθανίου δεν αποτέλεσε ακόμη κορυφαία προτεραιότητα στους κύκλους πολιτικής για το κλίμα. "Υπήρχε μια ευκαιρία," λέει, "ένας μεγάλος μοχλός που καθόταν εκεί που οι άνθρωποι δεν μπορούσαν ακόμα να δουν και να χρησιμοποιήσουν. Αναγνωρίσαμε ότι υπήρχε μοχλός. "

Όταν έγινε ο επικεφαλής επιστήμονας της EDF το 2008, άρχισε να ζητά πληροφορίες σχετικά με διαρροές πετρελαίου και φυσικού αερίου. "Έχω μια τυποποιημένη απάντηση από τις εταιρείες:" Το έχουμε καλύψει, γνωρίζουμε τι συμβαίνει, είναι εντάξει. "Καθώς περνούσα γύρω, δεν υπήρχαν καλά στοιχεία που να μου δείξει κανείς να το υποστηρίξω".

Το 2012, η ​​EDF ξεκίνησε ένα πρόγραμμα για τη στήριξη της εμπεριστατωμένης μελέτης των διαρροών μεθανίου σε όλη την αμερικανική αλυσίδα εφοδιασμού πετρελαίου και φυσικού αερίου. Η προσπάθεια συγκέντρωσε περισσότερους από 140 επιστήμονες από περισσότερα από 40 διαφορετικά ακαδημαϊκά και ερευνητικά ιδρύματα, αποδίδοντας περισσότερες από 30 δημοσιεύσεις αξιολογούμενες από ομοτίμους και πολύ πιο λεπτομερή κατανόηση του βαθμού διαρροής μεθανίου και από την εξόρυξη ορυκτών καυσίμων σε ολόκληρη τη χώρα.

Το αποκορύφωμα της έρευνας, που δημοσιεύθηκε στο Επιστήμη τον περασμένο Ιούλιο, επέστρεψε σε μετρήσεις εδάφους και παρατηρήσεις από αεροσκάφη για να εκτιμήσει ότι οι εκπομπές μεθανίου από τον κλάδο είναι κατά 60% υψηλότερες από τις εκτιμήσεις των αποθεμάτων που διατηρεί ο ομοσπονδιακός Οργανισμός Προστασίας Περιβάλλοντος. Ο αριθμός αυτός αντιστοιχεί σε ποσοστό διαρροής 2,3% της συνολικής παραγωγής φυσικού αερίου στις ΗΠΑ. Ένας ρυθμός διαρροής μόλις 4 τοις εκατό θα ακυρώσει τα οφέλη κλίματος του καυσίμου αερίου αντί του άνθρακα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Σε παγκόσμια κλίμακα, ωστόσο, τα στοιχεία για τις διαφυγόντες εκπομπές πετρελαίου και αερίων παραμένουν αραιές. Για παράδειγμα, υπάρχουν λίγες μετρήσεις και πολύ λίγη πρόσβαση στην έρευνα σε πεδία φυσικού αερίου στη Ρωσία και το Ιράν. Πριν από χρόνια, ο Αμβούργο συνομίλησε με τον ατμοσφαιρικό επιστήμονα του Χάρβαρντ Στίβεν Γουόψι για το πρόβλημα. Ποιο επίπεδο χωρικής κοκκοποίησης θα έπρεπε να είναι απαραίτητο για να δει και να εντοπίσει διαρροές από πεδία πετρελαίου και φυσικού αερίου και μεγάλες εγκαταστάσεις από το διάστημα;

Έτσι γεννήθηκε το MethaneSAT. Πέρυσι, η EDF ανακοίνωσε ότι θα κατασκευάσει και θα ξεκινήσει τον δικό της δορυφόρο κυνηγιού μεθανίου. "Η μεταφορά που συχνά χρησιμοποιώ, λέει το Αμβούργο, προσπαθούμε να ξεφύγουμε από ένα χειροποίητο μοντέλο μικρού εργοστασίου και πρέπει να πάμε στη μαζική παραγωγή. Είναι πολύ ακριβό και έντονο για την ανάπτυξη επιστημονικών ομάδων [at the global scale]. "

Σήμερα, η Wofsy είναι η επιστημονική πρωτοπορία στο έργο. Με ένα χασαρένιο, παραδέχεται ότι είναι μια εξαιρετικά φιλόδοξη επιχείρηση, η οποία είναι ένας περιβαλλοντικός μη κερδοσκοπικός οργανισμός που προσπαθεί να αποσύρει ένα έργο της NASA. "Το EDF είναι πολύ στρατηγικό," λέει, με θαυμασμό. "Ο στόχος τους είναι να μετατρέψουν τη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου σε ολόκληρο τον κόσμο μέχρι το 2025."

Οι πρόσφατες εργασίες των ερευνητών του Stanford υποδεικνύουν ότι πάνω από το ήμισυ του όγκου όλων των εκπομπών μεθανίου από φυσικό αέριο προέρχεται από το μόνο 5% των διαρροών. Ακόμη και αν ο πραγματικός αριθμός είναι κάπως χαμηλότερος, υπάρχει ευρεία συμφωνία μεταξύ των ερευνητών ότι η αντιμετώπιση αυτών των "υπεραπορροφητών" θα μπορούσε να είναι η πιο αποδοτική στρατηγική μείωσης του μεθανίου. Αλλά πρώτα θα πρέπει να βρείτε αυτά τα τσουβάλια. Το MethaneSAT θα κυνηγάει διαρροές πετρελαίου και φυσικού αερίου που μπορεί να ανέλθουν σε μόλις 10 μέρη ανά δισεκατομμύριο, σε φόντο 1.850. "Έτσι ψάχνετε περίπου το 0,5 τοις εκατό. Εάν πρόκειται να μετρήσετε το 0,5%, πρέπει να έχετε ακρίβεια περίπου 0,1% ", λέει ο Wofsy. "Και μερικοί άνθρωποι πιστεύουν ότι δεν μπορείτε να το κάνετε αυτό. Νομίζουμε ότι μπορούμε – όχι σε κάθε σημείο του πεδίου, αλλά σε περιφερειακή κλίμακα. "

Ένα άλλο πρωτοφανές χαρακτηριστικό του MethaneSAT είναι ότι τα δεδομένα που συλλέγει θα είναι προσιτά στο κοινό. "Το προϊόν μας είναι η αλλαγή στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου, και αυτό που παρακινεί την αλλαγή είναι διαφανείς πληροφορίες για το τι εκπέμπουν", λέει ο Wofsy.

Φυσικά, ο δορυφόρος είναι ακόμα στο σχεδιαστήριο, και πολλά τεχνικά εμπόδια αργαλειών. Ακόμη και αν όλα πάνε σύμφωνα με το σχέδιο, το MethaneSAT δεν θα ξεκινήσει να παράγει εκτελέσιμα δεδομένα μέχρι αργά το 2022.

Ακόμα, υπάρχουν κάποιες ενδείξεις που μπορεί να έχουν ήδη εστιασμό σε ορισμένες γωνιές του κλάδου. Το Φίτζι Γιώργος, επικεφαλής του κλίματος και της βιωσιμότητας στην Cheniere Energy, ο μεγαλύτερος εξαγωγέας υγροποιημένου φυσικού αερίου στις ΗΠΑ, έχει μια μακρά σταδιοδρομία στον κλάδο, συμπεριλαμβανομένων των κατόχων της Shell Oil και της Southwestern Energy. "Μόλις έχετε αυτή τη δορυφορική τεχνολογία," λέει ο Γιώργος, "το 2022 ο Steve Hamburg θα μπορούσε να έρθει μαζί και να πει," Hey, αυτή η εγκατάσταση, το χαρτογραφήσαμε κάθε 14 λεπτά και βρήκαμε τα φορτία των εκπομπών ". συμβάν συντήρησης ή στοχαστικό συμβάν – που δημιουργεί μεγαλύτερη αβεβαιότητα και ανησυχία και πίεση στη βιομηχανία ».

Αν οι τεχνικές προκλήσεις μπορέσουν να ξεπεραστούν, ο George βλέπει νέες τεχνολογίες ανίχνευσης μεθανίου ως κάτι που θα πρέπει να αγκαλιάσει η βιομηχανία εάν θέλει να έχει φυσικό αέριο μια θέση στο ενεργειακό μείγμα δεκαετίες από τώρα και σε έναν κόσμο που λαμβάνει σοβαρά τους κλιματικούς στόχους του Παρισιού.

"Εάν αυτό είναι επιτυχές, πέντε χρόνια από τώρα θα έχουμε μια πολύ διαφορετική προοπτική όσον αφορά την ικανότητα να καταλάβουμε τι οδηγεί αυτές τις αλλαγές" στο παγκόσμιο μεθάνιο, λέει ο Wofsy. "Τότε κάποιος θα μπορούσε να χτίσει ένα άλλο για το μισό κόστος και να το χρησιμοποιήσει για μια διαφορετική αποστολή. Θα μπορούσατε να αρχίσετε να πηγαίνετε μετά από τις πηγές γεωργίας, τους χώρους υγειονομικής ταφής, τους υγρότοπους. Θα μπορούσατε να κοιτάξετε κάποιο από αυτά. "

Παρόλο που δεν υπάρχει ακόμη οριστικό κατηγορητήριο, η κοινότητα των ανιχνευτών μεθανίου φαίνεται να πλησιάζει στο να αποκλείσει έναν βασικό ύποπτο. "Η απόδοση που ήταν αρκετά δημοφιλής πριν από μερικά χρόνια ήταν η αύξηση του φυσικού αερίου", λέει ο Daniel Jacob, επικαλούμενοι τον συνδυασμό των ισοτοπικών στοιχείων και των μοντέλων της ατμοσφαιρικής αναστροφής από την ομάδα του και άλλους. "Αυτό έχει πάρει τον άνεμο χτύπησε έξω από τα πανιά του λίγο. Πραγματικά δεν βλέπουμε στοιχεία για αυτό ».

"Η προσωπική μου αίσθηση είναι ότι τα στοιχεία δείχνουν έντονα μια φυσική βιογενική πηγή πίσω από την αύξηση".

Κάποιοι ερευνητές, όπως ο Robert Howarth του Cornell, εξακολουθούν να είναι πεπεισμένοι ότι οι ανεξέλεγκτες εκπομπές από την παραγωγή πετρελαίου και φυσικού αερίου – ειδικά το fracking – υποτιμούνται συστηματικά και πιθανόν να βρίσκονται πίσω από την παγκόσμια ακίδα. "Είναι μια συναρπαστική αφήγηση", λέει ο Pep Canadell, εκτελεστικός διευθυντής του Global Carbon Project, "αλλά η ευρύτερη κοινότητα δεν υποστηρίζει αυτή την άποψη".

Σε ένα επιφανειακό χαρτί 2016 στο Φύση, μια μεγάλη ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής τον Stefan Schwietzke, πρώην επιστήμονας της NOAA, ο οποίος τώρα εργάζεται για την EDF, συγκέντρωσε το μεγαλύτερο σύνολο μακροπρόθεσμων δεδομένων για τα ισότοπα από όλες τις πηγές μεθανίου – μικροβιακά, ορυκτά καύσιμα, καύση βιομάζας. Διαπίστωσαν ότι οι εκπομπές μεθανίου από ορυκτά καύσιμα ήταν τουλάχιστον κατά 60% μεγαλύτερες από τις προηγούμενες καλύτερες εκτιμήσεις, αλλά δεν αυξάνονταν με την πάροδο του χρόνου.

Είναι ένα αντίθετο σημείο άφιξης. Οι διαρροές πετρελαίου και φυσικού αερίου δεν είναι υπεύθυνες για την παγκόσμια ανοδική τάση, αλλά είναι ένα πολύ μεγαλύτερο πρόβλημα από ό, τι είχε σκεφτεί προηγουμένως. Και η σύνδεση τους παραμένει ένας από τους πιο εφικτούς τρόπους για να κόψουν το μεθάνιο. Ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας εκτιμά ότι έως και το 50% όλων των διαρροών μεθανίου πετρελαίου και φυσικού αερίου θα μπορούσε να καθοριστεί με μηδενικό καθαρό κόστος.

Ακόμη και ως υποψίες απομακρύνεται από τα ορυκτά καύσιμα, συγκαλύπτουν τους τροπικούς υγρότοπους, τη μεγαλύτερη παγκόσμια πηγή μεθανίου. "Όταν το μεθάνιο άρχισε να ανεβαίνει, λίγο αργότερα, η C13 άρχισε να κατεβαίνει", λέει ο Dlugokencky. Ό, τι κι αν οδηγεί τις αυξανόμενες συγκεντρώσεις "πρέπει να είναι μια πηγή μεθανίου που είναι ελαφρύτερο από το μέσο μίγμα εκπομπών στην ατμόσφαιρα. Τι θα μπορούσε να κάνει αυτό; Μικροβιακές πηγές όπως οι υγρότοποι ή τα μηρυκαστικά. "

Οι τροπικοί υγρότοποι μπορεί να είναι η μόνη πηγή μεγάλης και δυναμικής ικανής να εξηγήσει τόσο το μέγεθος όσο και την αιφνίδια άνοδο της ακίδας. Είναι απίθανο οι αριθμοί των ζώων, η άλλη μεγάλη βιογενής πηγή, να έχουν αυξηθεί αρκετά γρήγορα για να το λάβουν υπόψη.

Carl De Souza / AFP / Getty Images

Ωστόσο, η παραγωγή μεθανίου από τους υγροτόπους μπορεί να αλλάξει με ταχείς ρυθμούς από έτος σε έτος, ως ανταπόκριση σε μετεωρολογικές μετατοπίσεις. Τα μικρόβια σε υγρότοπους ενδέχεται να παράγουν περισσότερο μεθάνιο σε απόκριση αυξημένης καθίζησης ή θερμότερης θερμοκρασίας ή και των δύο. Ή οι υγροβιότοποι μπορεί να αυξάνονται στην περιοχή, πλημμυρίζοντας όλο και περισσότερο την επιφάνεια της γης, είτε λόγω γεγονότων El Niño είτε άλλων κλιματικών μεταβλητών.

"Οι υγρότοποι είναι η τελική ανατροφοδότηση του άνθρακα και του κλίματος που δεν κατανοούμε πλήρως", λέει ο Canadell. Οι επιστήμονες συμφωνούν ότι τα μοντέλα αυτών των διαδικασιών γίνονται όλο και καλύτερα, αλλά χρειάζονται ακόμα περισσότερη δουλειά.

Για να χαρτογραφηθεί η κατανομή των υγροτόπων, οι ερευνητές βασίστηκαν σε παλαιούς αεροναυτικούς χάρτες αμφισβητήσιμης ακρίβειας, λέει ο Bruhwiler. Χρησιμοποιούν επίσης δορυφορικές εικόνες για τον εντοπισμό περιοχών που έχουν πλημμυρίσει στη γη, αλλά αυτές έχουν περιορισμένη χρήση στις τροπικές περιοχές, όπου η επικαλυπτική βλάστηση και η βαριά κάλυψη σύννεφων μπορούν να καλύψουν το νερό. Και οι επιστήμονες εξακολουθούν να γνωρίζουν πολύ λίγα για τις διάφορες ισοτοπικές υπογραφές του μικροβιακού μεθανίου από τους υγροτόπους.

Μακροπρόθεσμα, η προσπάθεια συνεργασίας με την EDF για τη μελέτη των διαρροών πετρελαίου και φυσικού αερίου, ο Eric Kort βλέπει έναν ενδεχόμενο ερευνητικό οδικό χάρτη για την αντιμετώπιση αυτών των πηγών αβεβαιότητας. "Αυτή η σειρά στοχοθετημένων μελετών που εξετάζουν τις λεκάνες πετρελαίου και φυσικού αερίου σε διάφορες κλίμακες έχουν βελτιώσει την κατανόησή μας για τις εκπομπές και τις διαδικασίες που το ελέγχουν", λέει. "Οι ίδιες προσεγγίσεις μέτρησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να βελτιώσουμε την κατανόηση των υγροτόπων μας."

"Η προσωπική μου αίσθηση είναι ότι τα στοιχεία δείχνουν έντονα μια φυσική βιογενική πηγή πίσω από την αύξηση", λέει ο Bruhwiler. "Και αν αυτό είναι αλήθεια, αυτό είναι σημαντικό, γιατί μπορεί να αποτελεί ένδειξη ότι υπάρχει μια κλιματική ανατροφοδότηση που συμβαίνει μεταξύ της φυσικής χερσαίας βιόσφαιρας και της θέρμανσης".

Καθώς ο πλανήτης θερμαίνεται και τα μέρη του γίνονται πιο υγρά, τα μικρόβια σε τροπικούς υγρότοπους θα βλάψουν ακόμα περισσότερο μεθάνιο; Θα περιμένουν οι άνθρωποι που ζουν σε ανοιξιάτικη ατμόσφαιρα της Αρκτικής περισσότερο από αυτή την τεράστια αποθήκη κατεψυγμένου άνθρακα ως μεθάνιο από το διοξείδιο του άνθρακα, προκαλώντας περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας; Τέτοιοι μηχανισμοί ανατροφοδότησης διαφυγής είναι τα στοιχεία του παγκόσμιου κλιματικού συστήματος που κρατούν τους επιστήμονες ξύπνιοι το βράδυ. "Το πιο σημαντικό επιστημονικό ερώτημα που αντιμετωπίζουμε τώρα είναι το θέμα των ανατροφοδοτήσεων άνθρακα-κλίματος", λέει ο Bruhwiler. "Το ερώτημα που είναι πραγματικά σημαντικό είναι τι, που έρχεται κάτω από το δρόμο;"

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η επίλυση του μυστηρίου μεθανίου έχει σημασία. Η αναζήτηση ανθρώπινων δακτυλικών αποτυπωμάτων σε αυτές τις "φυσικές" πηγές μεθανίου θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε τι μπορεί να κρατήσει το μέλλον. Ωστόσο, ακόμη και αν τα νέα εργαλεία ανίχνευσης προσδιορίσουν οριστικά τους υγροτόπους ως τον κύριο οδηγό, η αποστολή μας θα παραμείνει η ίδια: εκτός από την ταχεία μείωση του διοξειδίου του άνθρακα και άλλων αερίων θερμοκηπίου, μειώστε τις εκπομπές μεθανίου όσο πιο μακριά και γρήγορα γίνεται, από αυτές τις πηγές που μπορούμε να ελέγξουμε.

Παρά όλα τα επιχειρήματα σχετικά με το τι οδηγεί την αύξηση από το 2007, λέει ο Kort, "για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα δεν υπάρχει συζήτηση. Προωθείται από ανθρώπινες δραστηριότητες. Τα τελευταία 40 χρόνια, η άνοδος κατά την περίοδο αυτή περιγράφεται καλύτερα μόνο από τις ανθρωπογενείς εκπομπές. Αυτές οι δηλώσεις δεν είναι πραγματικά αμφιλεγόμενες. "

"Το κύριο πράγμα που τονίζουμε είναι ότι δεν θα μειώσουμε με κανέναν τρόπο την ικανότητα μετριασμού του μεθανίου από συγκεκριμένες πηγές και την κατανόηση των επιπτώσεών του στο κλίμα", λέει ο Αμβούργος. σημαίνει επιθετική εύρεση και στερέωση διαρροών από την υποδομή πετρελαίου και φυσικού αερίου, λέει. Σημαίνει επίσης τη μετατροπή του τρόπου με τον οποίο μεγαλώνουμε, καταναλώνουμε και διαθέτουμε τρόφιμα, τονίζει ο Pep Canadell.

Δύο νέες μελέτες που δημοσιεύθηκαν τον Φεβρουάριο φαίνεται να ενισχύουν τον επείγοντα χαρακτήρα των συνδέσεων διαρροής. Στην πρόσφατη δημοσίευσή τους, ο Dlugokencky και οι συνάδελφοί του κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι, ανεξάρτητα από το αν οφείλεται σε μεταβαλλόμενο νεροχύτη ή στην αλλαγή τροπικών υγροτόπων, η ανανεωμένη ανάπτυξη των αναταράξεων μεθανίου σχεδιάζει να επιτύχει τον στόχο να παραμείνει κάτω από δύο βαθμούς θέρμανσης σε σχέση με τα προηχητικά επίπεδα- από τα έθνη που συγκεντρώθηκαν στο Παρίσι το 2015. Η άγρια ​​ανάβαση του μεθανίου αφήνει πολύ λιγότερο χώρο και λιγότερο χρόνο στον παγκόσμιο προϋπολογισμό εκπομπών από όσο αναμενόταν να έχουμε.

Μια άλλη νέα μελέτη, ωστόσο, προσφέρει κάποια ελπίδα, επικαλούμενη τη μοντελοποίηση που δείχνει ότι η μείωση των ανθρωπογενών εκπομπών μεθανίου μπορεί ακόμα να αντισταθμίσει τη "φυσική" διαρροή που θα δημιουργήσει η απόψυξη της Αρκτικής κάτω από θερμότερες θερμοκρασίες. Εάν είναι αλήθεια, θα έλεγε κανείς ότι ένας καταστροφικός βρόχος ανατροφοδότησης -που οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου που προκαλούνται από τον άνθρωπο να λιώνουν το παγωμένο φυτό του πλανήτη, μετατρέποντάς το από μια τεράστια μονάδα αποθήκευσης άνθρακα σε μια τεράστια νέα πηγή μεθανίου που θερμαίνει τον πλανήτη, να αποφευχθεί. Αλλά οι επιστήμονες λένε επίσης ότι ο διαθέσιμος χρόνος για την αποφυγή αυτού του σεναρίου διαφυγής τρένου εξαφανίζεται γρήγορα.

"Η κατώτατη γραμμή," λέει ο Canadell, "είναι ότι το μεθάνιο ανεβαίνει και δεν φαίνεται να σταματάει οποτεδήποτε σύντομα".


Περισσότερες μεγάλες ιστορίες WIRED