Af Jove! Metaneffekter på sollys varierer efter region

Forskere, der undersøger, hvordan menneskeskabte stigninger i atmosfærisk metan også øger mængden af ​​solenergi, der absorberes af den gas i vores klimasystem, har opdaget, at denne absorption er 10 gange stærkere over ørkenområder som Sahara-ørkenen og den arabiske halvø end andre steder på Jorden, og næsten tre gange kraftigere i nærvær af skyer.

Et forskerhold fra det amerikanske energiministeriums Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) kom til denne konklusion efter at have evalueret observationer af Jupiter og Titan (en Saturns måne). hvor metankoncentrationerne er mere end tusind gange større end på Jorden, at kvantificere metans kortbølgede strålingseffekter her på Jorden.

Disse resultater blev offentliggjort online i dag i tidsskriftet Videnskabens fremskridt i en artikel med titlen "Large Regional Shortwave Forcing by Anthropogenic Methane Informed by Jovian Observations." Papiret indikerer stor regional variation i måden metan fungerer på som solabsorber, opdager, at metanabsorption, eller "strålende forcering, "er i høj grad afhængig af lyse overfladetræk og skyer.

"Når vi måler virkningen af ​​metan-emissioner på planeten, vi antager fejlagtigt, at det er let at anvende beregninger af metan taget lokalt til at forudsige, hvilken effekt gassen har globalt, " sagde William Collins, undersøgelsens hovedforfatter og direktør for Climate and Ecosystems Sciences Division ved Berkeley Lab. "Vores arbejde repræsenterer vigtigheden af ​​at tage hensyn til, hvilken påvirkning metan og andre drivhusgasser har, ikke kun generelt, men med regional sikkerhed."

Som drivhusgasser, kuldioxid og metan absorberer primært varme, eller langbølget stråling, udsendes til rummet af jordens atmosfære. Imidlertid, metan og andre gasser absorberer også indkommende solenergi, eller kortbølget stråling, og omdanne det til varme, derved opvarmer atmosfæren med yderligere 25 procent, samtidig med at Jordens overflade afkøles.

Man ved mere om kortbølgepåvirkning af kuldioxid end metan, hovedsagelig fordi den relativt komplekse tetraedriske form af metan gør dets fysiske absorptionsegenskaber ekstremt vanskelige at kvantificere i laboratoriet. Forskerholdet fra Berkeley Lab satte sig for at vurdere, om tidligere klimavurderinger havde lidt under usikkerheder i beregninger af menneskeskabt kortbølgepåvirkning fra metan, bredt anset for at være den næstvigtigste drivhusgas efter den mere rigelige kuldioxid på grund af metans ekstreme styrke.

Forskerne analyserede metanabsorptionsdata fra tidligere observationer af planeten Jupiter, og Titan, Saturns største måne. Koncentrationer af metan i atmosfæren på denne jovianske planet og måne er mindst tre størrelsesordener større end på Jorden, gør det nemt at detektere absorptionsegenskaber af metan ved hjælp af okkultationsmålinger.

Denne analyse viste, at estimater af forceringen ved hjælp af de ufuldstændige metanabsorptionsdata fra jordbundne laboratorier stemmer overens med estimater ved hjælp af de langt mere omfattende metanabsorptionsdata indsamlet fra Jupiter og Titan. Baseret på dette fund, den nuværende spektroskopi er tilstrækkelig til at beregne metanstrålingspåvirkning i historiske klimaanalyser og fremtidige fremskrivninger.

Deres arbejde hviler også på et tidligere uafklaret spørgsmål om, at klimamodeller muligvis undervurderer de kortbølgede strålingseffekter af metan på grund af begrænsninger af eksisterende laboratoriemålinger af denne gas. Målingerne fra Jupiter og Titan viser, at det er muligt nøjagtigt at beregne omfanget af strålingspåvirkning fra metan i klimavurderinger, og at nuværende klimamodeller har gjort det.

Resultatet gjorde det muligt for teamet at bruge eksisterende muligheder til at foretage de første globale rumligt løste beregninger af denne forcering med realistiske atmosfæriske og grænseforhold. De rykkede ud over det eksisterende globale årlige gennemsnits-estimat af metan-forcering ved at løse dens sæsonbestemte og mærkbare rumlige variation.

Ikke al metan skabt lige

Deres analyse viste, at metan-forcering overhovedet ikke er rumligt ensartet, og udviser bemærkelsesværdige regionale mønstre. Det mest slående fund fra de første omfattende beregninger af metan-kraft er, at fordi ørkenområder på lave breddegrader har lyst, udsatte overflader, der reflekterer lys opad for at forbedre de absorberende egenskaber af metan, der kan være en 10-dobbelt stigning i den lokaliserede metankortbølgepåvirkning.

Denne effekt er mest udtalt på steder som Sahara-ørkenen eller den arabiske halvø. Disse områder modtager mest sollys på grund af deres nærhed til ækvator og har usædvanlig lav relativ luftfugtighed, som er med til at forstærke virkningerne af metan yderligere.

Skydække viste sig også at påvirke gassens strålingseffekt. Øget forcering for metan overliggende skyer viste sig at være op til næsten tre gange større end global årlig forcering, og var forbundet med de oceaniske stratus-skydæk vest for det sydlige Afrika og Nord- og Sydamerika og med skysystemerne i den intertropiske konvergenszone nær ækvator. Skyer i stor højde kan reducere solfluxen på metan i den nedre troposfære, reducere dens forcering i forhold til klare himmelforhold, men over næsten 90 procent af jordens overflade, skystrålingseffekter øger metanstrålingskraften.

Forskerne mener, at denne information om effekten af ​​metan på indkommende solenergi er nyttig til at fremme strategier for afbødning af klimaændringer både til at tage højde for den relative styrke i drivhuseffekten mellem kuldioxid og metan og til at bestemme den relative sårbarhed i forskellige regioner på tværs af verden til atmosfærisk opvarmning.