Detergentmolekyler kan være årsag til udsving i atmosfæriske metankoncentrationer

I begyndelsen af ​​2000'erne, miljøforskere, der studerede metan-emissioner, bemærkede noget uventet:de globale koncentrationer af atmosfærisk metan (CH4) - som var steget i årtier, drevet af metan-emissioner fra fossile brændstoffer og landbrug - uforklarligt udjævnet.

Metanniveauerne forblev stabile i nogle år, begyndte derefter at stige igen i 2007. Tidligere undersøgelser har foreslået en række potentielle syndere bag den fornyede stigning:stigende emissioner fra vådområder på høje breddegrader, stigende udledning af fossile brændstoffer, eller væksten i landbruget i Asien.

Imidlertid, ny modellering fra forskere ved Caltech og Harvard University tyder på, at metan-emissionerne måske ikke er steget dramatisk i 2007 trods alt. I stedet, den mest sandsynlige forklaring har mindre at gøre med metan-emissioner og mere med ændringer i tilgængeligheden af ​​hydroxyl (OH) radikalet, som nedbryder metan i atmosfæren. Som sådan, mængden af ​​hydroxyl i atmosfæren styrer mængden af ​​metan. Hvis globale niveauer af hydroxyl falder, de globale metankoncentrationer vil stige - selv om methanemissionerne forbliver konstante, siger forskerne.

Metan er den næstmest udbredte drivhusgas, efter kuldioxid. Imidlertid, den farveløse, lugtfri gas kan være svær at spore og stammer fra en lang række kilder, fra nedbrydning af biologisk materiale til lækager i naturgasrørledninger.

Når atmosfæriske koncentrationer af metan stiger, det er måske ikke korrekt at kridte det udelukkende til en stigning i metan-emissioner, siger Caltechs Christian Frankenberg, co-korresponderende forfatter til en undersøgelse om de dekadelige tendenser i metankoncentrationer, der blev offentliggjort i ugen den 17. april i den tidlige online-udgave af Proceedings of the National Academy of Sciences .

Frankenberg er lektor i miljøvidenskab og teknik ved Caltech og forsker ved Jet Propulsion Laboratory, som administreres af Caltech for NASA. Hans samarbejdspartnere på papiret er Paul Wennberg, R. Stanton Avery professor i atmosfærisk kemi og miljøvidenskab og teknik ved Caltech, og Alexander Turner og Daniel Jacob fra Harvard.

"Tænk på atmosfæren som en køkkenvask med vandhanen løbende, " forklarer Frankenberg. "Når vandstanden inde i vasken stiger, det kan betyde, at du har åbnet mere for vandhanen. Eller det kan betyde, at afløbet blokerer. Du skal se på begge dele."

I denne analogi, hydroxyl repræsenterer en del af drænmekanismen i vasken. Hydroxyl er den neutrale form af det negativt ladede hydroxidmolekyle (OH?). Det beskrives som en "radikal", fordi det er meget reaktivt og, som sådan, fungerer som et rengøringsmiddel i atmosfæren, nedbryder metan til ilt og vanddamp.

Sporing af årtiers tendenser i både metan og hydroxyl, Frankenberg og hans kolleger bemærkede, at fluktuationer i hydroxylkoncentrationer korrelerede stærkt med fluktuationer i metan.

Imidlertid, forfatterne har endnu ikke en mekanistisk forklaring på det sidste årtis globale ændringer i hydroxylkoncentrationer. Fremtidige undersøgelser er nødvendige for at undersøge dette nærmere, siger Frankenberg. Forskerne vil også gerne se de tendenser, de opdagede, verificeret med en mere detaljeret undersøgelse af både metankilder og dræn.

"Troperne er den vanskelige del, " siger Frankenberg. "De er meget komplekse med hensyn til metan-emissioner og ødelæggelse." Metan har den korteste levetid i troperne på grund af de store mængder vanddamp og stråling der. Men fordi tropiske områder ofte er fjerntliggende og skydækkede (forhindring af satellitobservation), de forbliver understuderede, siger Frankenberg.

Det PNAS undersøgelsen har titlen "Tvetydighed i årsagerne til årtiers tendenser i atmosfærisk metan og hydroxyl." Alexander Turner, kandidatstuderende ved Harvard University, er hovedforfatter. Medforfatterne er Christian Frankenberg og Paul Wennberg fra Caltech, og Daniel Jacob fra Harvard. Denne forskning blev finansieret af Department of Energy og et NASA Carbon Monitoring System-tilskud.