Poděkování: NASA/Jesse Kirsch/s laskavým svolením Tracy Schohr
Dnes jsou lidské zdroje zodpovědné za 60 % celosvětových emisí metanu, pocházejících především ze spalování fosilních paliv, rozkladu na skládkách a ze zemědělství. Téměř čtvrtinu emisí metanu lze připsat zemědělství, z nichž velká část pochází z chovu dobytka. Pěstování rýže a potravinový odpad jsou také důležitými zdroji zemědělského metanu, protože téměř třetina všech potravin vyrobených pro lidskou spotřebu je ztracena nebo vyplýtvána.
At NASA, vědci studují globální rozpočet na metan, aby lépe porozuměli primárním zdrojům emisí metanu a tomu, jak přispívají ke změně klimatu. Kromě lidských zdrojů se metan vyrábí také v přírodních podmínkách. Největším přírodním zdrojem metanu jsou mokřady, které přispívají 30 % celosvětových emisí metanu. Mezi další přirozené zdroje emisí metanu patří oceány, termiti, permafrost, vegetace a lesní požáry.
Atmosférické koncentrace metanu mají více než zdvojnásobil od průmyslové revoluce kvůli intenzivnímu využívání ropy, plynu a uhlí, rostoucí poptávce po hovězím mase a mléčných výrobcích a zvýšené produkci potravin a organického odpadu. Přestože nárůst koncentrací metanu v atmosféře se ke konci 20th století byly koncentrace od roku 2006 výrazně vzrostlapravděpodobně v důsledku rostoucích emisí z chovu dobytka, obnovené závislosti na zemním plynu a v posledních letech mokřadů a globálního oteplování.
Nový 3-rozměrný portrét metanu NASA ukazuje druhého největšího světového přispěvatele ke skleníkovému oteplování při jeho cestování atmosférou. Spojením více souborů dat z inventur emisí a simulací mokřadů do počítačového modelu s vysokým rozlišením mají nyní výzkumníci další nástroj pro pochopení tohoto složitého plynu a jeho role v uhlíkovém cyklu Země, složení atmosféry a klimatickém systému. Nová vizualizace dat vytváří úplnější obrázek o rozmanitosti zdrojů metanu na zemi a také o chování plynu při jeho pohybu atmosférou. Poděkování: NASA/Scientific Visualization Studio
Skleníkový efekt a metan
Skleníkové plyny, včetně metanu, přispívají k chemickým reakcím a klimatickým zpětným vazbám. Molekuly skleníkových plynů zachycují sluneční energii tím, že fungují jako tepelná pokrývka. Energie ze Slunce je absorbována zemským povrchem, i když část této energie se odráží do atmosféry. Absorbovaná energie je také znovu emitována na infračervených vlnových délkách. Část odražené a znovu emitované energie se znovu dostává do vesmíru, ale zbytek je zachycen v atmosféře skleníkovými plyny. V průběhu času zachycené teplo ohřívá naše klima a zvyšuje globální teploty.
Skleníkové plyny v naší atmosféře působí jako pokrývka zachycující teplo ze Slunce. To způsobuje nárůst globálních teplot s rostoucím množstvím skleníkových plynů. Poděkování: NASA/Jesse Kirsch
Nárůst teploty způsobený člověkem může mít dopad na metan uvolňovaný z přírodních zdrojů. Například permafrost může přirozeně tát a vypouštět metan do atmosféry, ale lidé zvýšili rychlost, jakou permafrost taje kvůli oteplování způsobenému člověkem.
Metan je světový druhý největší přispěvatel ke globálnímu oteplovánípo oxidu uhličitém. Přestože je oxid uhličitý v atmosféře zastoupen ve větším množství než metan, jediná molekula metanu účinněji zachycuje teplo než jediná molekula oxidu uhličitého.
Životnost molekuly metanu je však kratší než molekuly oxidu uhličitého kvůli přirozeným chemickým procesům, které jsou při odstraňování metanu z atmosféry rychlejší než oxid uhličitý. To znamená, že pokud by se emise metanu snížily a přirozené chemické čištění metanu zůstalo zachováno, mohl by se atmosférický metan dramaticky snížit během pouhých deseti let. Snížení množství metanu vypouštěného do atmosféry by mohlo mít významný a téměř okamžitý dopad na snížení krátkodobých dopadů změny klimatu a může přispět k udržení globální změny teploty pod 2 stupni. Celsia.
Proč krávy produkují metan
Skot, jako jsou dojnice nebo masný skot, produkuje metan jako vedlejší produkt trávení. Skot jsou přežvýkavci, což znamená, že mají specializované trávicí systémy, které jim umožňují zpracovávat potraviny, které lidé a většina ostatních zvířat nemohou strávit, jako je čerstvá tráva a tepelně neupravené obilí. Když se potrava dostane do žaludku skotu, podstoupí proces tzv enterická fermentace: mikroby a bakterie částečně rozkládají částice potravy, které pak kvasí v části žaludku zvané bachor. Jak částice potravin fermentují, produkují metan. Pokaždé, když dobytek říhne – a v menší míře i nadýmá – je metan vypuzován a dostává se do atmosféry, kde působí jako skleníkový plyn.
Rychlá fakta o metanu: Metan je zodpovědný za 20 % globálního oteplování od průmyslové revoluce; V roce 2018 přispěl potravinový systém 33 % všech emisí skleníkových plynů způsobených člověkem; V roce 2015 přispěla hospodářská zvířata k 10 % emisí metanu v USA; Metan je za celé století asi 30krát účinnější než CO2; Evropa a Arktida jsou jediné dva regiony, jejichž emise metanu se od roku 2000 do roku 2018 snížily; Koncentrace metanu v atmosféře se za posledních 200 let více než zdvojnásobily. Poděkování: NASA/Jesse Kirsch
Oči NASA na metanu
Zatímco koncentrace metanu jsou dobře pozorovány, emise musí být odvozeny na základě různých faktorů. Vědci z NASA používají různé metody ke sledování emisí metanu. Aby získali co nejpřesnější odhady, používají inventury emisí ze zemí po celém světě, simulují emise metanu z mokřadů a kombinují je s pozemními, vzdušnými a satelitními daty pomocí atmosférických modelů.
V Kalifornii (a některých dalších regionech) vědci létají s letadly vybavenými spektrometrem Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer – Next Generation nebo AVIRIS-NG společnosti NASA a shromažďují vysoce kalibrovaná data. Tyto údaje se používají v Kalifornský průzkum metanu, projekt společně financovaný NASA, California Air Resources Board a California Energy Commission s cílem rychle identifikovat a nahlásit úniky metanu.
Na Aljašce a v severozápadní Kanadě výzkumníci NASA používají satelity, letadla a terénní výzkum, aby lépe porozuměli emisím metanu z rozmrazování permafrostu v rámci experimentu Arctic Boreal and Vulnerability Experiment neboli ABoVE. Vědci zjistili, že permafrost bohatý na uhlík odtává stále rychleji, pravděpodobně v důsledku lidmi vyvolané změny klimatu, což z Arktidy činí důležitý potenciální zdroj emisí metanu. Podle vědeckých odhadů je v půdě tohoto regionu uloženo pětkrát více uhlíku, než kolik bylo vyprodukováno veškerou lidskou činností za posledních 200 let.
Výzkumníci NASA kombinují data z misí jako ABoVE a California Methane Survey se svými znalostmi o tom, jak se metan chová v atmosféře, aby vytvořili počítačové modely metanu. Tyto modely mohou vědcům a politikům pomoci porozumět minulým, současným a budoucím vzorcům atmosférického metanu.
Cesty ke snížení emisí metanu
Výzkumníci v různých oblastech zkoumali možná řešení, jak snížit globální emise metanu. Například, bioplynové systémy snížit emise metanu přeměnou odpadu z hospodářských zvířat, plodin, vody a potravin na energii. Bioplyn se vyrábí stejným přirozeným procesem, který se vyskytuje na skládkách při rozkladu organického odpadu. Bioplynové systémy však využívají produkovaný plyn a využívají jej jako čistý, obnovitelný a spolehlivý zdroj energie, než aby jej vypouštěly do atmosféry jako skleníkový plyn.
Studie vedená profesorem Ermiasem Kebreabem z University of California-Davis zjistila, že zavedení několika uncí mořských řas do stravy hovězího dobytka by mohlo snížit jeho emise metanu o více než 82 %.
Tyto typy technologických – a biologických – inovací mohou poskytnout rozhodujícím činitelům, farmářům a dalším více možností pro řízení našeho budoucího metanu.
