Krediet: NASA/Jesse Kirsch/met vergunning van Tracy Schohr
Vandag is menslike bronne verantwoordelik vir 60% van die globale metaanvrystellings, wat hoofsaaklik afkomstig is van die verbranding van fossielbrandstowwe, ontbinding in stortingsterreine en die landbousektor. Byna 'n kwart van metaanvrystellings kan aan landbou toegeskryf word, waarvan baie van die grootmaak van vee is. Rysverbouing en voedselafval is ook belangrike bronne van landboumetaan, aangesien byna 'n derde van alle voedsel wat vir menslike gebruik geproduseer word, verlore gaan of vermors word.
At NASA, bestudeer wetenskaplikes die globale metaanbegroting om die primêre bronne van metaanvrystellings beter te verstaan en hoe dit bydra tot klimaatsverandering. Benewens die menslike bronne, word metaan ook in natuurlike omgewings geproduseer. Die grootste natuurlike bron van metaan is vleilande, wat 30% van die globale metaanvrystellings bydra. Ander natuurlike bronne van metaanvrystellings sluit in die oseane, termiete, permafrost, plantegroei en veldbrande.
Atmosferiese metaankonsentrasies het meer as verdubbel sedert die Industriële Revolusie as gevolg van intensiewe gebruik van olie, gas en steenkool, toenemende vraag na beesvleis en suiwelprodukte, en verhoogde produksie van voedsel en organiese afval. Alhoewel die toename in atmosferiese metaankonsentrasies aansienlik verlangsaam het naby die einde van die 20th Eeu, konsentrasies was aansienlik toegeneem sedert 2006, waarskynlik as gevolg van stygende emissies van die verhoging van vee, hernude afhanklikheid van aardgas en, in onlangse jare, vleilande en aardverwarming.
NASA se nuwe 3-dimensionele portret van metaan wys die wêreld se tweede grootste bydraer tot kweekhuisverwarming terwyl dit deur die atmosfeer beweeg. Deur verskeie datastelle van emissie-inventarisse en simulasies van vleilande in 'n hoë-resolusie rekenaarmodel te kombineer, het navorsers nou 'n bykomende hulpmiddel om hierdie komplekse gas en sy rol in die Aarde se koolstofsiklus, atmosferiese samestelling en klimaatstelsel te verstaan. Die nuwe datavisualisering bou 'n vollediger prentjie van die diversiteit van metaanbronne op die grond sowel as die gedrag van die gas terwyl dit deur die atmosfeer beweeg. Krediet: NASA/Scientific Visualization Studio
Die kweekhuiseffek en metaan
Kweekhuisgasse, insluitend metaan, dra by tot chemiese reaksies en klimaatterugvoer. Die kweekhuisgasmolekules vang sonenergie vas deur soos 'n termiese kombers op te tree. Energie van die son word deur die aarde se oppervlak geabsorbeer, alhoewel sommige van hierdie energie in die atmosfeer weerkaats word. Die geabsorbeerde energie word ook weer by infrarooi golflengtes uitgestraal. Van die gereflekteerde en heruitgestraalde energie kom weer die ruimte binne, maar die res word deur kweekhuisgasse in die atmosfeer vasgevang. Met verloop van tyd verhit die opgevangte hitte ons klimaat, wat globale temperature verhoog.
Kweekhuisgasse in ons atmosfeer tree op soos 'n kombers wat hitte van die Son vasvang. Dit veroorsaak dat globale temperature styg namate die hoeveelheid kweekhuisgasse toeneem. Krediet: NASA/Jesse Kirsch
Die mensgedrewe temperatuurstygings kan 'n impak hê op metaan wat uit natuurlike bronne vrygestel word. Permafrost kan byvoorbeeld natuurlik ontdooi en metaan in die atmosfeer vrystel, maar mense het die tempo waarteen permafrost ontdooi as gevolg van mensveroorsakende verwarming verhoog.
Metaan is die wêreld s'n tweede grootste bydraer tot aardverwarming, na koolstofdioksied. Alhoewel koolstofdioksied meer volop is as metaan in die atmosfeer, vang 'n enkele molekule metaan hitte meer effektief vas as 'n enkele molekule koolstofdioksied.
Die leeftyd van 'n molekule metaan is egter korter as 'n molekule koolstofdioksied as gevolg van natuurlike chemiese prosesse wat metaan vinniger uit die atmosfeer skrop as koolstofdioksied. Dit beteken dat as metaanvrystellings sou afneem en die natuurlike chemiese skrop van metaan gehandhaaf word, atmosferiese metaan binne net tien jaar dramaties kan verminder. Die vermindering van die hoeveelheid metaan wat in die atmosfeer geplaas word, kan 'n beduidende en byna onmiddellike impak hê op die vermindering van die korttermyn-effekte van klimaatsverandering en kan daartoe bydra om globale temperatuurverandering onder 2 grade te hou Celsius.
Waarom koeie Metaan produseer
Beeste, soos melkkoeie of vleisbeeste, produseer metaan as 'n neweproduk van vertering. Beeste is herkouerdiere, wat beteken dat hulle gespesialiseerde spysverteringstelsels het wat hulle in staat stel om voedsel te verwerk wat nie deur mense en die meeste ander diere verteer kan word nie, soos vars gras en ongekookte graan. Wanneer kos 'n bees se maag binnedring, ondergaan dit 'n proses wat genoem word enteriese fermentasie: mikrobes en bakterieë breek die voedseldeeltjies gedeeltelik af, wat dan fermenteer in die deel van die maag wat die rumen genoem word. Soos die voedseldeeltjies fermenteer, produseer hulle metaan. Elke keer as beeste raas – en in 'n kleiner mate winderig word – word metaan uitgestoot en die atmosfeer binnedring, waar dit as 'n kweekhuisgas dien.
Metaan vinnige feite: Metaan is verantwoordelik vir 20% van aardverwarming sedert die Industriële Revolusie; In 2018 het die voedselstelsel 33% van alle mensveroorsakende KHG-vrystellings bygedra; In 2015 het vee tot 10% van die Amerikaanse metaanvrystellings bygedra; Metaan is oor die bestek van 'n eeu ongeveer 30 keer sterker as CO2; Europa en die Arktiese gebied is die enigste twee streke wie se metaanvrystelling van 2000 tot 2018 afgeneem het; Atmosferiese metaankonsentrasies het die afgelope 200 jaar meer as verdubbel. Krediet: NASA/Jesse Kirsch
NASA se oë op metaan
Terwyl metaankonsentrasies goed waargeneem word, moet emissies afgelei word op grond van 'n verskeidenheid faktore. NASA-wetenskaplikes gebruik 'n verskeidenheid metodes om metaanvrystellings op te spoor. Om die mees akkurate skattings moontlik te kry, gebruik hulle emissie-inventarisse van lande regoor die wêreld, simuleer vleiland-metaanvrystellings, en kombineer dit met grondgebaseerde, lug- en satellietdata deur atmosferiese modelle te gebruik.
In Kalifornië (en sommige ander streke) vlieg navorsers vliegtuie wat toegerus is met NASA se Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer – Next Generation, of AVIRIS-NG, en versamel hoogs gekalibreerde data. Hierdie data word gebruik in die Kalifornië Metaan Opname, 'n projek wat gesamentlik deur NASA, die California Air Resources Board en die California Energy Commission befonds word om metaanlekkasies vinnig te identifiseer en aan te meld.
In Alaska en Noordwes-Kanada gebruik NASA-navorsers satelliete, vliegtuie en veldnavorsing om metaanvrystellings van ontdooiende permafrost beter te verstaan as deel van die Arktiese Boreal en Kwesbaarheidseksperiment, of ABoVE. Navorsers het ontdek dat koolstofryke permafrost teen toenemend hoë tempo's ontdooi, waarskynlik as gevolg van mens-geïnduseerde klimaatsverandering, wat die Arktiese gebied 'n belangrike potensiële bron van metaanvrystelling maak. Volgens wetenskaplike skattings stoor hierdie streek se grond vyf keer meer koolstof as wat deur alle menslike aktiwiteite in die afgelope 200 jaar vrygestel is.
NASA-navorsers kombineer die data van missies soos ABoVE en die California Methane Survey met hul kennis van hoe metaan in die atmosfeer optree om metaanrekenaarmodelle te skep. Hierdie modelle kan wetenskaplikes en beleidmakers help om verlede, huidige en toekomstige atmosferiese metaanpatrone te verstaan.
Paaie na verminderde metaanvrystellings
Navorsers in 'n verskeidenheid velde het na moontlike oplossings gekyk om globale metaanvrystellings te verminder. Byvoorbeeld, biogas stelsels verminder metaanvrystellings deur afval van vee, gewasse, water en voedsel in energie te omskep. Biogas word geproduseer deur dieselfde natuurlike proses wat in stortingsterreine plaasvind om organiese afval af te breek. Biogasstelsels benut egter die gas wat geproduseer word en gebruik dit as 'n skoon, hernubare en betroubare energiebron eerder as om dit as 'n kweekhuisgas in die atmosfeer vry te laat.
'n Studie onder leiding van professor Ermias Kebreab van die Universiteit van Kalifornië-Davis het ontdek dat die inbring van 'n paar onse seewier in vleisbeesdiëte hul metaanvrystellings met meer as 82% kan verminder.
Hierdie tipe tegnologiese – en biologiese – innovasies kan besluitnemers, boere en ander meer opsies bied om ons toekomstige metaan te bestuur.
