Американские исследователи с помощью анализа стабильных изотопов проследили основные причины глобального роста метана

Исследовательская группа Глобальной лаборатории мониторинга Национального управления океанических и атмосферных исследований США совместно с Университетом Колорадо недавно провела отслеживание источников быстрого роста концентрации атмосферного метана в мире с 2007 года с помощью высокоточных измерений концентрации метана и анализа стабильных изотопов углерода и водорода. Результаты исследования показывают, что за последние два десятилетия микробные выбросы являлись основным фактором роста концентрации метана, в то время как выбросы метана, связанные с ископаемым топливом, в целом могли оставаться относительно стабильными.

Молекула метана состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода, при этом метан из разных источников различается по изотопному составу углерода и водорода. Используя этот «химический отпечаток», исследователи различают источники метана: метан из ископаемого топлива, такого как природный газ, обычно содержит относительно высокую долю углерода-13; в то время как метан, образующийся в результате микробных процессов на водно-болотных угодьях, свалках, в животноводстве и сельскохозяйственной среде, имеет более низкую долю углерода-13 и характеризуется более «легким» изотопным составом. Доля дейтерия среди изотопов водорода также изменяется в зависимости от способа образования метана и может служить дополнительным основанием для идентификации источника.

В рамках соответствующего исследования группа под руководством ученого Сильвии Мишель из Института Арктики и Альп Университета Колорадо сосредоточилась на анализе изменений атмосферного метана в период с 2020 по 2022 год. Результаты показали, что при росте концентрации метана соотношение более тяжелого углерода-13 к более легкому углероду-12 снижалось. Исследовательская группа считает, что этот результат не подтверждает объяснение «быстрого роста метана за счет увеличения выбросов ископаемого топлива», а также не поддерживает гипотезу о том, что изменения гидроксильных радикалов в атмосфере привели к наблюдаемым результатам. Исследователи отметили, что после проверки множества гипотез наиболее разумным объяснением является увеличение микробных источников.

Впоследствии последующее исследование под руководством ученого Бена Ридделла-Янга из Кооперативного института исследований в области экологических наук Университета Колорадо включило анализ изотопов водорода. В исследовании отмечается, что только изотопы углерода не всегда позволяют точно определить источник метана, а включение изотопов водорода в анализ позволяет сформировать более полный двумерный метод идентификации по отпечаткам. Исследователи заявили, что результаты двух оценок в высокой степени согласуются, что повышает надежность предыдущих выводов. В исследовании также упоминается, что, несмотря на рост мировой добычи нефти и газа, соответствующие выбросы остаются относительно стабильными, что может быть связано с контролем утечек метана и реализацией политики по сокращению выбросов.

В последнем опубликованном исследовании группа под руководством ученого Юми У применила метод трехмерного атмосферного инверсионного моделирования для восстановления местоположения и интенсивности поверхностных источников и стоков по наблюдаемым концентрациям атмосферных газов. Используя данные Глобальной справочной сети парниковых газов Национального управления океанических и атмосферных исследований США и других глобальных сетей, исследовательская группа проследила изменения глобальных выбросов метана с 2000 по 2022 год.

Анализ показал, что в период с 2007 по 2013 год выбросы метана из различных категорий источников увеличились, при этом значительный вклад внесла умеренная Азия. После 2014 года основным драйвером роста глобальных выбросов метана стали тропические микробные выбросы в Южной Америке и Африке. В последние годы тропические микробные выбросы продолжают расти, в то время как выбросы, связанные с ископаемым топливом, в США и Европейском союзе снизились.

Исследование также показало, что в период с 2000 по 2022 год водно-болотные угодья обеспечили около 40% общего прироста глобальных выбросов метана, что подтверждается оценками спутниковых данных о запасах наземных вод. Исследователи отметили, что различие между сельскохозяйственными выбросами, выбросами от отходов и выбросами с водно-болотных угодий имеет важное значение, поскольку первые можно контролировать с помощью мер управления, в то время как выбросы с водно-болотных угодий не поддаются прямому контролю со стороны человека. Полученные результаты предоставляют новую наблюдательную основу для понимания глобальных изменений метана и его экологического отклика.