Begrijpen wat de hoeveelheid methaan in de atmosfeer beïnvloedt, is door de American Geophysical Union geïdentificeerd als een van de belangrijkste uitdagingen in de aardwetenschappen in de komende decennia vanwege de enorm belangrijke rol van methaan bij het behalen van de doelstellingen voor klimaatopwarming.

Methaan is het op één na belangrijkste door de mens gemaakte broeikasgas en stijgt sneller in de atmosfeer dan voorspeld om redenen die niet goed worden begrepen. Het is ongeveer 30 keer krachtiger dan koolstofdioxide voor het opwarmen van de aarde over een tijdschaal van een eeuw.

Vermindering van de wereldwijde methaanemissies is nodig om de doelstellingen voor de opwarming van de aarde te halen. Het doel van de Overeenkomst van Parijs van 2015 is om de wereldwijde gemiddelde temperatuurstijging in het jaar 2100 ruim onder de 2°C van het pre-industriële niveau te houden.

Succes hangt af van individuele landen die hun uitstoot van broeikasgassen verminderen door middel van hun nationaal bepaalde bijdragen, die om de vijf jaar zal worden geëvalueerd in een wereldwijde inventarisatie.

Een nieuw artikel dat vandaag is gepubliceerd en wordt geleid door klimaatwetenschappers van de Universiteit van Bristol, verklaart de nieuwe technologieën en wetenschappelijke vooruitgang die nodig zijn om de voortgang van deze reducties te volgen.

Ongeveer de helft van het methaan dat in de atmosfeer wordt uitgestoten, is afkomstig van natuurlijke bronnen, inclusief wetlands en geologische sijpelingen.

De rest wordt uitgestoten door de landbouw, gebruik van fossiele brandstoffen, en andere menselijke activiteiten. Omdat methaan zo'n krachtige absorber is van straling in de atmosfeer en omdat het sneller in de atmosfeer vergaat dan koolstofdioxide, geplande atmosferische concentratieroutes die voldoen aan de Overeenkomst van Parijs, proberen de antropogene methaanemissies met bijna de helft van het huidige niveau te verminderen.

Het 'budget' van atmosferisch methaan is de som van de verschillende individuele bronnen en 'sinks' (het verwijderen van methaan uit de atmosfeer) die de totale hoeveelheid methaan in de atmosfeer veranderen.

Dr. Anita Ganesan, van de School of Geographical Sciences van de Universiteit van Bristol en hoofdauteur van het artikel, zei:"Er zijn grote uitdagingen in ons vermogen om dit budget te kwantificeren, en deze uitdagingen maken het moeilijk om te beoordelen of de emissiereducties die zijn toegezegd voor de Overeenkomst van Parijs daadwerkelijk plaatsvinden."

De nieuwe studie belicht opwindende nieuwe technologieën die worden gebruikt om methaan in het milieu te meten, bespreekt de huidige beperkingen in de belangrijkste gebieden van de methaanwetenschap en stelt vorderingen voor die, in het komende decennium, zou ons vermogen om de mechanismen te begrijpen die veranderingen in atmosferisch methaan veroorzaken aanzienlijk verbeteren.

Sommige van deze nieuwe technologieën omvatten de mogelijkheid om zeldzamere isotopenvarianten in methaan te meten, die nieuwe mogelijkheden bieden om de bronnen van emissies te lokaliseren, satellieten, die methaanconcentraties wereldwijd in kaart brengen met ongekende details, en systemen om mogelijke 'feedback'-emissies van permafrost te monitoren.

Door deze nieuwe metingen te interpreteren door middel van state-of-the-art modelsimulaties van de atmosfeer, kunnen emissies nauwkeuriger worden gekwantificeerd op basis van metingen in de atmosfeer. De studie belicht ook de belangrijkste vorderingen die landen nodig hebben om hun methaanemissies beter te kunnen inventariseren, bijvoorbeeld, door de samenstelling van afval dat naar stortplaatsen wordt gestuurd te kunnen volgen, of om emissies van lekken in de olie- en gasindustrie te monitoren.

De drie belangrijkste aspecten van de methaanwetenschap die worden behandeld, zijn onder meer atmosferische metingen van methaan en zijn isotopenvariaties, modellen die de processen achter methaanemissies simuleren en de kwantificering van de verschillende componenten van het methaanbudget uit atmosferische metingen. Verbeteringen op deze drie gebieden zullen samen resulteren in een nauwkeurigere kwantificering van methaanemissies, wat een essentiële stap is om te weten of we op schema liggen om de Overeenkomst van Parijs te halen.

Dr. Matt Rigby van de School of Chemistry van de Universiteit van Bristol, is co-auteur van het onderzoek. Hij voegde eraan toe:"We kunnen niet met veel vertrouwen de factoren verklaren die hebben geleid tot grote variaties in de atmosfeer in de afgelopen decennia, en met dat niveau van huidige onzekerheid, is het een nog grotere uitdaging om te weten hoe deze concentraties kunnen worden gecontroleerd om in overeenstemming te zijn met de klimaatdoelstellingen."

Dr. Ganesan zei:"Sinds de Overeenkomst van Parijs, er is helaas een groot verschil geweest tussen enkele van de geplande concentratieroutes die zouden voldoen aan de doelstellingen van Parijs en de werkelijke methaanconcentraties in de atmosfeer.

"De impact is dat herziene routes nu vereisen dat de methaanconcentraties later en met een veel grotere hoeveelheid worden verlaagd. Elk jaar dat de reducties worden uitgesteld, betekent een grotere reductie voor de toekomst. Totdat we begrijpen wat de variaties in de atmosferische concentraties van methaan regelt , lopen we het risico verder achterop te raken."