Methaan is een krachtig broeikasgas en draagt ​​in grote mate bij aan de opwarming van de aarde. De methaanemissies naar de atmosfeer zijn de afgelopen drie eeuwen met ongeveer 150 procent toegenomen, maar het is voor onderzoekers moeilijk geweest om precies te bepalen waar deze emissies vandaan komen; warmtevasthoudende gassen zoals methaan kunnen op natuurlijke wijze worden uitgestoten, maar ook door menselijke activiteit.

Universiteit van Rochester onderzoekers Benjamin Hmiel, een postdoctoraal medewerker in het laboratorium van Vasilii Petrenko, hoogleraar aard- en milieuwetenschappen, en hun medewerkers, gemeten methaanniveaus in oude luchtmonsters en ontdekten dat wetenschappers de hoeveelheid methaan die mensen via fossiele brandstoffen in de atmosfeer uitstoten enorm hebben onderschat. In een paper gepubliceerd in Natuur , de onderzoekers geven aan dat het terugdringen van het gebruik van fossiele brandstoffen een belangrijk doel is bij het terugdringen van klimaatverandering.

"Door strengere voorschriften voor de uitstoot van methaan op te leggen aan de fossiele-brandstofindustrie, kan de toekomstige opwarming van de aarde in grotere mate worden teruggedrongen dan eerder werd gedacht. ' zegt Hmiël.

Twee soorten methaan

Methaan is de op één na grootste antropogene - afkomstig van menselijke activiteit - die bijdraagt ​​aan de opwarming van de aarde, na kooldioxide. Maar, vergeleken met koolstofdioxide, evenals andere warmtevasthoudende gassen, methaan is relatief kort houdbaar; het duurt gemiddeld slechts negen jaar in de atmosfeer, terwijl koolstofdioxide, bijvoorbeeld, kan ongeveer een eeuw in de atmosfeer blijven bestaan. Dat maakt methaan een bijzonder geschikt doelwit om de uitstoot in korte tijd terug te dringen.

"Als we vandaag zouden stoppen met het uitstoten van alle kooldioxide, hoge kooldioxidegehaltes in de atmosfeer nog lang zouden aanhouden, Hmiel zegt. "Methaan is belangrijk om te bestuderen, want als we wijzigingen aanbrengen in onze huidige methaanemissies, het zal sneller reflecteren."

Methaan uitgestoten in de atmosfeer kan worden onderverdeeld in twee categorieën, op basis van zijn handtekening van koolstof-14, een zeldzame radioactieve isotoop. Er is fossiel methaan, dat al miljoenen jaren is opgesloten in oude koolwaterstofafzettingen en geen koolstof-14 meer bevat omdat de isotoop is vergaan; en er is biologisch methaan, die in contact staat met planten en dieren in het wild op het aardoppervlak en koolstof-14 bevat. Biologisch methaan kan op natuurlijke wijze vrijkomen uit bronnen zoals wetlands of via antropogene bronnen zoals stortplaatsen, rijstvelden, en vee. Fossiel methaan, dat is de focus van Hmiel's studie, kan worden uitgestoten via natuurlijke geologische sijpelingen of als gevolg van de winning en het gebruik van fossiele brandstoffen door mensen, waaronder olie, gas, en kolen.

Wetenschappers zijn in staat om de totale hoeveelheid methaan die elk jaar in de atmosfeer wordt uitgestoten nauwkeurig te kwantificeren, maar het is moeilijk om dit totaal op te splitsen in zijn afzonderlijke componenten:welke delen zijn afkomstig uit fossiele bronnen en welke zijn biologisch? Hoeveel methaan komt van nature vrij en hoeveel komt vrij door menselijke activiteit?

"Als wetenschappelijke gemeenschap hebben we moeite gehad om precies te begrijpen hoeveel methaan wij als mensen in de atmosfeer uitstoten, " zegt Petrenko, een co-auteur van de studie. "We weten dat de fossiele brandstofcomponent een van onze grootste componentemissies is, maar het was een uitdaging om dat vast te stellen, want in de huidige atmosfeer, de natuurlijke en antropogene componenten van de fossiele emissies lijken op elkaar, isotopisch."

Terugkerend naar het verleden

Om de natuurlijke en antropogene componenten nauwkeuriger te scheiden, Hmiel en zijn collega's wendden zich tot het verleden, door ijskernen uit Groenland te boren en te verzamelen. De ijskernmonsters werken als tijdcapsules:ze bevatten luchtbellen met daarin kleine hoeveelheden oude lucht. De onderzoekers gebruiken een smeltkamer om de oude lucht uit de bubbels te halen en bestuderen vervolgens de chemische samenstelling ervan.

Hmiel's onderzoek richtte zich op het meten van de samenstelling van lucht vanaf het begin van de 18e eeuw - vóór het begin van de industriële revolutie - tot heden. Mensen begonnen pas in het midden van de 19e eeuw in grote hoeveelheden fossiele brandstoffen te gebruiken. Door emissieniveaus vóór deze periode te meten, kunnen onderzoekers de natuurlijke emissies identificeren zonder de emissies van fossiele brandstoffen die aanwezig zijn in de huidige atmosfeer. Er zijn geen aanwijzingen dat natuurlijke fossiele methaanemissies in de loop van een paar eeuwen kunnen variëren.

Door de koolstof-14-isotopen in de lucht van meer dan 200 jaar geleden te meten, de onderzoekers ontdekten dat bijna al het methaan dat in de atmosfeer werd uitgestoten tot ongeveer 1870 biologisch van aard was. Toen begon de fossiele component snel te stijgen. De timing valt samen met een sterke toename van het gebruik van fossiele brandstoffen.

De niveaus van natuurlijk vrijgekomen fossiel methaan zijn ongeveer 10 keer lager dan eerder gerapporteerd onderzoek. Gezien de totale fossiele emissies die tegenwoordig in de atmosfeer worden gemeten, Hmiel en zijn collega's leiden af ​​dat de door de mens gemaakte fossiele component hoger is dan verwacht - 25-40 procent hoger, ze vonden.

Implicaties voor klimaatverandering

De gegevens hebben belangrijke implicaties voor klimaatonderzoek:als antropogene methaanemissies een groter deel uitmaken van het totaal, het verminderen van de uitstoot van menselijke activiteiten zoals de winning en het gebruik van fossiele brandstoffen zal een grotere impact hebben op het terugdringen van de toekomstige opwarming van de aarde dan wetenschappers eerder dachten.

aan Hmiël, dat is eigenlijk goed nieuws. "Ik wil hierover niet te hopeloos worden, want mijn gegevens hebben wel een positieve implicatie:de meeste methaanemissies zijn antropogeen, dus we hebben meer controle. Als we onze uitstoot kunnen verminderen, het zal meer impact hebben."