Metan – gróðurhúsaáhrif og magn

Ein mikilvirkasta gróðurhúsalofttegundin er metangas – CH4 (e. methane), en hún er um 25 sinnum öflugri gróðurhúsalofttegund en koldíoxíðs -CO2 (nýlegar rannsóknir benda reyndar til þess að hún sé jafnvel enn öflugri- sjá Örður auka virkni metans sem gróðurhúsalofttegund). En þótt metangas sé öflugra en CO2, þá er metan í mun minna magni en CO2 í andrúmsloftinu og því eru heildargróðurhúsaáhrif eða breyting í geislunarálagi metans (CH4) mun minna en frá CO2:

Geislunarálag (í W/m2) frá upphafi iðnbyltingar og helstu orsakaþættir. Rauðar súlur sýna áhrif til hlýnunar jarðar en bláar til kólnunar (mynd úr skýrslunni Hnattrænar loftslagsbreytingar og áhrif þeirra á Íslandi). Hægt er að smella á myndina til að stækka.

Metan losnar út í andrúmsloftið á margskonar hátt, t.d. við landbúnað (hrísgrjónarækt og frá búfénaði), sorpurðun og vinnslu jarðefnaeldsneytis. En það myndast einnig við náttúrulega súrefnisfyrrta rotnun lífrænna efna (t.d. í mýrum, sjávarsetlögum og í stöðuvötnum). Styrkur bæði CO2 og metans er nú meiri en verið hefur í a.m.k. 800 þúsund ár, eða eins langt aftur í tímann og hægt er að sjá út frá upplýsingum úr ískjörnum (sjá skýrsluna Antarctic Climate Change and the Environment).

Mælt magn metans í andrúmsloftinu síðustu áratugi. Nú er magn metans aftur byrjað að aukast eftir nærri áratugs jafnvægi (úr skýrslunni Copenhagen Diagnosis)

Forðabúr

Yedoma sífrerinn er byrjaður að losa kolefni við þiðnun (mynd frá Nature Report Climate Change).

Áður nefndi ég súrefnisfyrrta rotnun lífrænna efna, en það er nokkuð sem að veldur mörgum vísindamanninum áhyggjur. Í sífrera Norðurskautslandanna er mikið magn af lífrænu efni sem hefur verið stöðugt og frosið, en er byrjað að þiðna og mynda metangas. Þiðnun sífrerans er nú þegar hafin, en talið er að samtals sé um 950 miljarðar tonna af kolefni bundið í sífrera á norðurhveli jarðar, helmingur þess í sífrera sem kallaður er yedoma og er mjög ríkur af lífrænum efnum en megnið af því hefur verið frosið síðan á Pleistósen (fyrir um 2,6 milljónum ára). Þar sem yedoma er byrjað að þiðna hefur orðið vart við nokkurn metan-leka.

Annað stórt forðabúr er neðansjávar á botni landgrunnsins á Norðurskautinu, t.d. við Síberíu. Vísbendingar eru einnig um að setlögin þar séu nú þegar byrjuð að losa metan í nokkru magni. Landgrunn Síberíu er talið geyma um 1400 milljarða tonna af metangasi, um tvöfallt meira af kolefni en öll tré, grös og blóm á jörðinni.

Landgrunn Síberíu er ljósbláa hafsvæðið norðan við Síberíu Rússlands (mynd frá Wikipedia).

Ofan á þessum jarðlögum á botni Síberíu-landgrunnsins er grjótharður freri sem virkar eins og lok á undirliggjandi jarðlög og kemur í veg fyrir að metangasið losni (reiknað hefur verið út að ef sjórinn hitni um eina gráðu þá losni metanið).

Það sem menn halda að geti gerst og sé jafnvel byrjað að gerast, er hluti af svokallaðri magnandi svörun -Það hlýnar, mest af völdum CO2, nokkurt magn metans losnar, það hlýnar enn meir og meira magn metans losnar og koll af kolli.

Metanstrókar við Svalbarða

Síðastliðið haust kom út grein í Geophysical Research Letters, eftir breska og þýska vísindamenn sem höfðu kortlagt metanstróka (e. methane seeps eða methane plumes) sem koma upp úr sjávarbotninum á landgrunninu við Svalbarða:

Með nákvæmum sónartækjum hafa menn fundið metanstróka sem koma úr setlögum landgrunnsins við Svalbarða - við bráðnun úr áður frosnum sjávarsetlögum (Geophysical Research Letter - smella á myndinni tvisvar til að stækka).

Við hækkun sjávarhita þá bráðna frosnir metanmettaðir vatnskristallar úr setlögunum og metanið losnar.

Vísindamennirnir fundu meira en 250 metanstróka á svæði sem þeir kortlögðu við Svalbarða. Þeir notuðu samskonar sónara (dýptarmæla) og notaðir eru um borð í fiskiskipum til að finna fiskitorfur. Tekin voru sýni til að staðfesta að um metan var að ræða. Þessir metanstrókar komu úr setlögum sem voru á 150-400 m dýpi.

Metanvatnskristallarnir (e. methane hydrate) eru stöðugir við mikinn þrýsting og lítið hitastig og eru þeir nú stöðugir á meira dýpi en 400 m við Svalbarða. Fyrir 30 árum voru þeir stöðugir á 360 m dýpi svo ljóst er að óstöðugleikinn nær dýpra nú – á sama tíma hefur hitastig sjávar á þessum slóðum hækkað um 1°C.

Metangas er því að losna af meira dýpi en áður hafði verið staðfest, við norðurheimsskautið.

Metanleki Síberíulandgrunnsins

Í dag (5. mars 2010) birtist grein, í tímaritinu Science, þar sem sýnt er fram á að forðabúr metans sem bundið er í setlögum Norðurskautsins, sé óstöðugra en áður var talið. Sífreri í botni Austur Síberíulandsgrunnsins er byrjaður að leka miklu magni af metani út í andrúmsloftið. Magnið sem að lekur þar er svipað mikið og það sem kemur úr öllum botnlögum sjávar annað staðar frá.

Staðsetning metanlekans og atburðarrás (Mynd NSF-National Science Foundation).

Landgrunnið við Austur Síberíu er ríkt af metani, en það svæði er um 2 milljónir ferkílómetrar að flatarmáli og um þrisvar sinnum stærra en votlendi Síberíu – sem hingað til hefur verið talin stærsti þáttur í aukningu metans á Norðurhveli Jarðar. Niðurstöður rannsóknarinnar bendir til að nú þegar sé metanlosun á landgrunninu um 7,7 milljón tonn á ári – sem eru tæp 2% af því sem losnar út í andrúmsloftið á heimsvísu.

Frá leiðangri vísindamannanna í ágúst 2009 (Mynd NSF - National Science Foundation).

Frá árinu 2003 hafa vísindamenn rannsakað Síberíu landgrunnið og hafa þeir farið árlega í leiðangra og tekið sýni úr sjónum á mismunandi dýpi og í andrúmsloftinu yfir sjónum. Einnig hafa þeir tekið sýni úr þyrlum í allt að 2.000 m hæð yfir sjávarborði.

Þeir fundu að meira en 80% af sjó niðri við botn og meira ein 50% af sjó við yfirborð innihalda nú þegar  átta sinnum meira af metani en í venjulegum sjó. Á sumum svæðum, þá mettunargildi metans um 250 sinnum hærra en á svæðum í kring yfir sumartíman og allt að 1400 sinnum hærra yfir vetrartíman. Svipað kom í ljós í andrúmsloftinu yfir landgrunninu – yfir 100 svæði fundust þar sem metanlosun var óvenjulega mikil.

Mynd tengd fréttinni sem var á Discovery News.

Í vetrarleiðangrum fundu þeir einnig metangas sem var fast undir hafís og komust þeir að því að metanið var ekki eingöngu að leysast upp í sjónum, heldur var losunin það mikið að það mynduðust loftbólur sem losnuðu út í andrúmsloftið.

Metan í andrúmsloftinu hærra yfir sjávarfletinum staðfestu hina miklu losun frá Síberíulandgrunninu. Yfir Norðurskautinu er það um 8-10 % hærra en meðaltalið hnattrænt séð – og að auki var styrkur þess um 5-10% hærra yfir Síberíulandgrunninu en meðaltalið fyrir Norðurskautið.

Ástæða er til að hafa meiri áhyggjur af Síberíulandgrunninu en öðrum svæðum jarðar – sérstaklega þar sem það er grunnt (innan við 50 m djúpt) og því nær metangasið ekki að oxast og verða að CO2 áður en það nær yfirborðinu. Það, auk hins gríðarlega magns metans á svæðinu gæti haft ófyrirsjáanleg áhrif – sem ekki hefur verið tekið tillit til hingað til við gerð loftslagslíkana.

Það skal tekið fram að hingað til hefur magnið sem losnar á Síberíulandgrunninu, eins og áður hefur komið fram, einungis tæp 2% af því sem losnar af metani hnattrænt séð. Þannig að enn sem komið er, er ekki ástæða til að óttast snögg umskipti í stöðugleika loftslags. En vísindamennirnir segja að frekari hlýnun geti aukið losunina töluvert og að vissulega sé ástæða til að hafa áhyggjur af gangi mála.

Áhrif innspýtingar metans út í andrúmsloftið

Talið er að það þurfi ekki að losna stór prósenta af öllu metani á Norðurskautinu til að hlýnun jarðar aukist til muna. Á Síberíulandgrunninu sem er grunnt, þá nær mikill hluti þess upp úr sjónum og nær því að losna út í andrúmsloftið og eykur þar með gróðurhúsaáhrif til hlýnunar.

Á dýpri svæðum eins og við Svalbarða, þá er líklegra að metanið nái að mynda CO2 áður en það nær upp til yfirborðs sjávar og út í andrúmsloftið. Fyrir vikið þá gæti það aukið sýrustig sjávar.

Sumir telja að fyrir um 55 milljonum ára þá hafi mikið af metani losnað út í andrúmsloftið – með tilheyrandi hlýnun og súrnun sjávar (sjá Súrnun sjávar hraðari en fyrir 55 milljónum ára). Hvort eitthvað slíkt sé í vændum er ómögulegt að segja til um, en vert er að fylgjast með þessu vandlega.

Heimildir

Greinin, sem birtist síðastliðið haust í Geophysical Research Letters, um metanstrókana við Svalbarða, má finna hér:  Escape of methane gas from the seabed along the West Spitsbergen continental margin

Greinin, sem birtist í dag í Science, má finna hér (áskrift): Extensive Methane Venting to the Atmosphere from Sediments of the East Siberian Arctic Shelf

Annað ítarefni

Ég vil benda á mjög góða umfjöllun á heimasíðu Nature Reports Climate Change frá því fyrir sirka ári síðan: A sleeping giant?

Umfjöllun National Science Foundation um nýju greinina í Science má finna hér: Methane Releases From Arctic Shelf May Be Much Larger and Faster Than Anticipated

Umfjöllun á heimasíðu háskólans í Fairbank Alaska, þaðan sem nokkrir vísindamanna nýju greinarinnar í Science koma: Arctic seabed methane stores destabilizing, venting

Sjá einnig myndband með viðtali við Nataliu Shakhova, einn höfunda greinarinnar sem birtist í Science:

Skýrslur sem minnst er á í færslunni

Skýrsla Umhverfisráðuneytisins má finna hér: Hnattrænar loftslagsbreytingar og áhrif þeirra á Íslandi

Skýrsla um Suðurskautsrannsóknir má finna hér: Antarctic Climate Change and the Environment

Skýrsluna Copenhagen Diagnosis má finna á heimasíðunni www.copenhagendiagnosis.com

Athugasemdir

ummæli