Где еда встречается с метаном и глобальным потеплением

Сегодня антропогенные источники ответственны за 60% глобальных выбросов метана, которые происходят в основном от сжигания ископаемого топлива, разложения на свалках и сельскохозяйственного сектора. Примерно четверть выбросов метана приходится на сельское хозяйство, большая часть которого связана с животноводством. Выращивание риса и пищевые отходы также являются важными источниками сельскохозяйственного метана: примерно одна треть всех продуктов питания, производимых для потребления людьми, теряется или выбрасывается.

в НАСАУченые изучают глобальный бюджет метана, чтобы лучше понять основные источники выбросов метана и их вклад в изменение климата. В дополнение к человеческим источникам, метан также производится в естественной среде. Самым крупным естественным источником метана являются водно-болотные угодья, на которые приходится 30% мировых выбросов метана. К другим естественным источникам выбросов метана относятся океаны, термиты, вечная мерзлота, растительность и лесные пожары.

концентрация метана в его атмосфере более чем вдвое После промышленной революции в связи с широким использованием нефти, газа и угля увеличился спрос на говядину и молочные продукты, увеличилось производство продуктов питания и органических отходов. Хотя рост концентрации метана в атмосфере заметно замедлился к концу 20-го века.^NS века концентрации были Значительный рост с 2006 г., вероятно, в результате роста выбросов от животноводства, возобновления зависимости от природного газа, а в последние годы — от водно-болотных угодий и глобального потепления.

На новом 3D-изображении НАСА показано перемещение метана, второго по величине в мире фактора глобального потепления, в атмосфере. Объединив несколько наборов данных из кадастров выбросов и моделирования водно-болотных угодий в компьютерную модель с высоким разрешением, исследователи теперь имеют дополнительный инструмент для понимания этого сложного газа и его роли в углеродном цикле Земли, составе атмосферы и климатической системе. Новая визуализация данных позволяет составить более полную картину разнообразия источников метана на Земле, а также поведения газа при его движении в атмосфере. Предоставлено: НАСА / Студия научной визуализации.

Парниковый эффект и метан

Парниковые газы, в том числе метан, способствуют химическим реакциям и климатическим взаимодействиям. Молекулы парниковых газов улавливают солнечную энергию, действуя как тепловое одеяло. Поверхность Земли поглощает энергию Солнца, хотя часть этой энергии отражается в атмосфере. Поглощенная энергия также повторно излучается в инфракрасных длинах волн. Часть отраженной и повторно испускаемой энергии снова попадает в космос, но остальная часть удерживается в атмосфере парниковыми газами. Со временем уловленное тепло вызывает потепление нашего климата, что приводит к повышению глобальной температуры.

Парниковые газы в нашей атмосфере действуют как одеяло, улавливающее солнечное тепло. Это приводит к повышению глобальной температуры с увеличением количества парниковых газов. Предоставлено: НАСА / Джесси Кирш.

Повышение температуры, вызванное деятельностью человека, может повлиять на метан из природных источников. Например, вечная мерзлота может таять естественным путем и выделять метан в атмосферу, но люди увеличили скорость таяния вечной мерзлоты из-за потепления, вызванного деятельностью человека.

метан — это мир Второй по величине фактор глобального потепленияпосле углекислого газа. Хотя диоксида углерода в атмосфере больше, чем метана, одна молекула метана улавливает тепло более эффективно, чем одна молекула диоксида углерода.

Однако время жизни молекулы метана короче, чем у молекулы диоксида углерода из-за естественных химических процессов, которые быстрее очищают метан из атмосферы, чем диоксид углерода. Это означает, что если выбросы метана сокращаются и сохраняется естественная химическая очистка от метана, содержание метана в атмосфере может быть значительно уменьшено всего за десять лет. Уменьшение количества закачиваемого в атмосферу метана может иметь значительный и почти немедленный эффект на уменьшение краткосрочных последствий изменения климата и может способствовать сохранению глобального изменения температуры ниже 2 градусов. Цельсия.

Почему коровы производят метан?

Крупный рогатый скот, например молочные коровы или коровы, производят метан как побочный продукт пищеварения. Крупный рогатый скот относится к жвачным животным, а это означает, что у них есть специализированная пищеварительная система, которая позволяет им перерабатывать продукты, которые люди и большинство других животных не могут переварить, например свежую траву и сырые зерна. Когда пища попадает в желудок коровы, она подвергается процессу, называемому Кишечное брожениеМикробы и бактерии частично разрушают частицы пищи, которые затем ферментируются в части желудка, называемой рубцом. Когда пищевые частицы ферментируются, они производят метан. Каждый раз, когда скот отрыгивает — и, в меньшей степени, истекает кровью — метан выбрасывается и попадает в атмосферу, где действует как парниковый газ.

Факты о метане: на метан приходится 20% глобального потепления со времен промышленной революции. В 2018 году на рацион питания приходилось 33% всех антропогенных выбросов парниковых газов; В 2015 году животноводство обеспечило 10% выбросов метана в США; метан примерно в 30 раз сильнее углекислого газа за столетие; Европа и Арктика — единственные два региона, где выбросы метана снизились с 2000 по 2018 год; Концентрация метана в атмосфере за последние 200 лет увеличилась более чем вдвое. Предоставлено: НАСА / Джесси Кирш.

Взгляд НАСА на метан

Хотя концентрации метана хорошо наблюдаются, выбросы должны определяться на основе множества факторов. Ученые НАСА используют множество методов для отслеживания выбросов метана. Чтобы получить максимально точные оценки, они используют кадастры выбросов из стран по всему миру, моделируют выбросы метана из заболоченных территорий и объединяют их с наземными, бортовыми и спутниковыми данными с использованием атмосферных моделей.

В Калифорнии (и некоторых других регионах) исследователи летают на самолетах, оснащенных бортовым инфракрасным спектрометром следующего поколения НАСА, или AVIRIS-NG, и собирают тщательно откалиброванные данные. Эти данные используются в Калифорнийское исследование метана, проект, финансируемый НАСА, Калифорнийским советом по воздушным ресурсам и Калифорнийской энергетической комиссией, для быстрого выявления и сообщения об утечках метана.

На Аляске и северо-западе Канады исследователи НАСА используют спутники, самолеты и полевые исследования, чтобы лучше понять выбросы метана от таяния вечной мерзлоты в рамках эксперимента Arctic Arctic Weakness Experiment, или ABoVE. Исследователи обнаружили, что многолетняя мерзлота, богатая углеродом, тает со все более высокой скоростью, вероятно, в результате антропогенного изменения климата, что делает Арктику важным потенциальным источником выбросов метана. Согласно научным оценкам, почвы этого региона накапливают в пять раз больше углерода, чем все антропогенные выбросы за последние 200 лет.

Исследователи НАСА объединяют данные таких миссий, как ABoVE и California Methane Survey, со своими знаниями о том, как метан ведет себя в атмосфере, для создания компьютерных моделей метана. Эти модели могут помочь ученым и лицам, принимающим решения, понять прошлые, настоящие и будущие модели атмосферного метана.

Пути к снижению выбросов метана

Исследователи в различных областях исследовали потенциальные решения по сокращению глобальных выбросов метана. Например, биогазовые системы Сокращайте выбросы метана за счет преобразования отходов животноводства, сельскохозяйственных культур, воды и продуктов питания в энергию. Биогаз производится с помощью того же естественного процесса, который происходит на свалках для разложения органических отходов. Однако биогазовые системы используют производимый газ в качестве чистого, возобновляемого и надежного источника энергии, а не позволяют ему выбрасываться в атмосферу в виде парниковых газов.

Исследование, проведенное профессором Эрмиасом Кипрепом из Калифорнийского университета в Дэвисе, показало, что добавление нескольких унций морских водорослей в рацион мясного скота может снизить выбросы метана более чем на 82%.

Эти типы технологических и биологических инноваций могут предоставить лицам, принимающим решения, владельцам ранчо и другим людям больше возможностей для управления метаном в будущем.