Nieuwe 3D-weergave van bronnen en beweging van methaansporen over de hele wereld

[univers]

NASA's nieuwe driedimensionale portret van methaanconcentraties toont 's werelds op één na grootste bijdrage aan de opwarming van de kas, de diversiteit aan bronnen op de grond en het gedrag van het gas terwijl het door de atmosfeer beweegt. Door meerdere datasets van emissie-inventarisaties te combineren, waaronder fossiele brandstof, landbouw, verbranding van biomassa en biobrandstoffen, en simulaties van waterrijke bronnen tot een computermodel met hoge resolutie, hebben onderzoekers nu een extra hulpmiddel om dit complexe gas en zijn rol in de koolstofcyclus van de aarde te begrijpen , atmosferische samenstelling en klimaatsysteem.

Sinds de industriële revolutie zijn de methaanconcentraties in de atmosfeer meer dan verdubbeld. Na kooldioxide is methaan het op één na meest invloedrijke broeikasgas, verantwoordelijk voor 20 tot 30% van de stijgende temperaturen op aarde tot nu toe.

"Het is dringend noodzakelijk om te begrijpen waar de bronnen vandaan komen, zodat we beter voorbereid zijn om de methaanemissies te verminderen waar dat mogelijk is", zegt onderzoeker Ben Poulter van het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland.


NASA's nieuwe driedimensionale portret van methaan toont 's werelds op één na grootste bijdrage aan de opwarming van de kas terwijl het door de atmosfeer reist. Door meerdere datasets van emissie-inventarisaties en simulaties van wetlands te combineren tot een computermodel met hoge resolutie, hebben onderzoekers nu een extra hulpmiddel om dit complexe gas en zijn rol in de koolstofcyclus, de atmosferische samenstelling en het klimaatsysteem van de aarde te begrijpen. De nieuwe datavisualisatie geeft een vollediger beeld van de diversiteit aan methaanbronnen op de grond en het gedrag van het gas terwijl het door de atmosfeer beweegt.
Credits: NASA / Scientific Visualization Studio

Een enkel methaanmolecuul is efficiënter in het vasthouden van warmte dan een molecuul koolstofdioxide, maar omdat de levensduur van methaan in de atmosfeer korter is en de kooldioxideconcentraties veel hoger zijn, blijft koolstofdioxide nog steeds de belangrijkste oorzaak van klimaatverandering. Methaan heeft ook veel meer bronnen dan kooldioxide, waaronder de energie- en landbouwsector, maar ook natuurlijke bronnen uit verschillende soorten wetlands en waterlichamen.

"Methaan is een gas dat wordt geproduceerd onder anaërobe omstandigheden, dus als er geen zuurstof beschikbaar is, zal er waarschijnlijk methaan worden geproduceerd", zegt Poulter. Naast activiteiten op het gebied van fossiele brandstoffen, voornamelijk afkomstig uit de kolen-, olie- en gassector, omvatten bronnen van methaan ook de oceaan, overstroomde bodems in begroeide wetlands langs rivieren en meren, landbouw, zoals rijstteelt, en de magen van vee van herkauwers, waaronder vee.

"Naar schatting is tot 60% van de huidige methaanstroom van land naar atmosfeer het resultaat van menselijke activiteiten", zegt Abhishek Chatterjee, een koolstofcycluswetenschapper bij de Universities Space Research Association, gevestigd in Goddard. “Net als bij koolstofdioxide, verhoogt de menselijke activiteit gedurende lange periodes de atmosferische methaanconcentraties sneller dan de verwijdering uit natuurlijke 'putten' het kan compenseren. Terwijl de menselijke bevolking blijft groeien, veranderingen in energieverbruik, landbouw en rijstteelt, zal de veeteelt de methaanemissies beïnvloeden. Het is echter moeilijk om toekomstige trends te voorspellen vanwege zowel gebrek aan metingen als een onvolledig begrip van de feedback over koolstofklimaat. ”

Onderzoekers gebruiken computermodellen om te proberen een completer beeld van methaan te krijgen, zei onderzoeksmeteoroloog Lesley Ott van het Global Modelling and Assimilation Office van Goddard. “We hebben stukken die ons vertellen over de emissies, we hebben stukken die ons iets vertellen over de atmosferische concentraties, en de modellen zijn eigenlijk het ontbrekende stuk dat dat allemaal aan elkaar bindt en ons helpt te begrijpen waar het methaan vandaan komt en waar het heen gaat. "

Om een ​​globaal beeld te krijgen van methaan, gebruikten Ott, Chatterjee, Poulter en hun collega's methaangegevens van door landen gerapporteerde emissie-inventarisaties, NASA-veldcampagnes, zoals het Arctic Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE) en observaties van de Greenhouse Gases Observing Satellite van de Japanese Space Agency (GOSAT Ibuki) en het Tropospheric Monitoring Instrument aan boord van de Sentinel-5P-satelliet van de European Space Agency. Ze combineerden de datasets met een computermodel dat de methaanemissies schat op basis van bekende processen voor bepaalde bodembedekkers, zoals wetlands. Het model simuleert ook de atmosferische chemie die methaan afbreekt en uit de lucht verwijdert. Vervolgens gebruikten ze een weermodel om te zien hoe methaan reisde en zich in de tijd gedroeg in de atmosfeer.

De datavisualisatie van hun resultaten toont de etherische bewegingen van methaan en verlicht de complexiteit ervan zowel in de ruimte over verschillende landschappen als met de seizoenen. Zodra methaanemissies in de atmosfeer terechtkomen, kunnen winden op grote hoogte het tot ver buiten hun bronnen transporteren.

Toen ze de gegevens voor het eerst zagen, vielen verschillende locaties op.


In Zuid-Amerika overstromen het stroomgebied van de Amazone en de aangrenzende wetlands seizoensgebonden, waardoor een zuurstofarme omgeving ontstaat die een belangrijke bron van methaan is.
Credits: NASA / Scientific Visualization Studio

In Zuid-Amerika overstromen het stroomgebied van de Amazone en de aangrenzende wetlands seizoensgebonden, waardoor een zuurstofarme omgeving ontstaat die een belangrijke bron van methaan is. Wereldwijd komt ongeveer 60% van de methaanemissies uit de tropen, dus het is belangrijk om de verschillende menselijke en natuurlijke bronnen te begrijpen, zei Poulter.


Europese methaanbronnen worden beïnvloed door de menselijke bevolking en de exploratie en het transport van olie, gas en kolen uit de energiesector.
Credits: NASA / Scientific Visualization Studio

In Europa is het methaansignaal niet zo sterk als in het Amazonegebied. Europese methaanbronnen worden beïnvloed door de menselijke bevolking en de exploratie en het transport van olie, gas en kolen uit de energiesector.


In India zijn rijstteelt en vee de twee belangrijkste bronnen van methaan.
Credits: NASA / Scientific Visualization Studio

In India zijn rijstteelt en vee de twee belangrijkste bronnen van methaan. "Landbouw is verantwoordelijk voor ongeveer 20% van de wereldwijde methaanemissies en omvat enterische fermentatie, dat is de verwerking van voedsel in de ingewanden van vee, maar ook hoe we de afvalproducten beheren die afkomstig zijn van vee en andere landbouwactiviteiten," zei Poulter.


De economische expansie en de grote bevolking van China zorgen voor de grote vraag naar exploratie van olie, gas en kolen voor de industrie en de landbouwproductie, de onderliggende bronnen van methaan.


De Arctische en hooggelegen regio's zijn verantwoordelijk voor ongeveer 20% van de wereldwijde methaanemissies.
Credits: NASA / Scientific Visualization Studio

De Arctische en hooggelegen regio's zijn verantwoordelijk voor ongeveer 20% van de wereldwijde methaanemissies. 'Wat er in het noordpoolgebied gebeurt, blijft niet altijd in het noordpoolgebied', zei Ott. 'Er is een enorme hoeveelheid koolstof opgeslagen op de noordelijke hoge breedtegraden. Een van de dingen waar wetenschappers zich echt zorgen over maken, is of, terwijl de grond warm is, meer van die koolstof in de atmosfeer kan worden vrijgegeven. Wat je op dit moment in deze visualisatie ziet, zijn niet erg sterke methaanpulsen, maar we houden dat heel goed in de gaten omdat we weten dat dit een plek is die snel verandert en die in de loop van de tijd dramatisch kan veranderen. ”

“Een van de uitdagingen bij het begrijpen van het wereldwijde methaanbudget is geweest om het atmosferische perspectief te verzoenen waar we denken dat methaan wordt geproduceerd versus het bottom-up perspectief, of hoe we rapportage op landniveau of landoppervlakmodellen gebruiken om de methaanemissies te schatten, 'Zei Poulter. “De visualisatie die we hier hebben, kan ons helpen deze discrepantie van boven naar beneden en van onderaf te begrijpen en ons ook helpen om de onzekerheden in ons begrip van het wereldwijde methaanbudget te verminderen door ons visuele aanwijzingen en een kwalitatief inzicht te geven in hoe methaan zich beweegt rond de sfeer en waar het wordt geproduceerd. ”

De modelgegevens van methaanbronnen en transport zullen ook helpen bij de planning van zowel toekomstige veld- als satellietmissies. Momenteel heeft NASA een geplande satelliet genaamd GeoCarb die rond 2023 zal worden gelanceerd om geostationaire op de ruimte gebaseerde waarnemingen van methaan in de atmosfeer over een groot deel van het westelijk halfrond te bieden.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... -the-globe