هشدار دانشمندان درباره افزایش خطرناک انتشار متان در اتمسفر زمین

براساس داده‌هایی که ژانویه‌ی سال جاری میلادی (دی ۱۴۰۰) اداره‌ی ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده (NOAA) منتشر کرد، غلظت متان در اتمسفر در سال گذشته از ۱,۹۰۰ بخش در میلیارد فراتر رفته است. این عدد تقریباً سه برابر مقدار مشابه در دوران پیش از انقلاب صنعتی است. به‌باور دانشمندان، این نقطه‌ی عطف تلخ بر اهمیت پیمانی تأکید می‌کند که در اجلاس آب‌و‌هوایی COP26 در سال ۲۰۲۱ برای مهار انتشار گاز متان بسته شد. باید اشاره کنیم که متان گاز گلخانه‌ای است و ازنظر آسیب‌زایی برای اتمسفر و زمین، حداقل ۲۸ برابر قوی‌تر از دی‌اکسیدکربن است.

رشد انتشار گاز متان در اواخر هزاره‌ی دوم آهسته‌تر شد؛ اما درحدود سال ۲۰۰۷ مجدداً شروع به افزایش سریع و مرموزی کرد. این افزایش باعث نگرانی بسیاری از محققان شده است. نگرانی آنان از این نظر است که گرمایش جهانی مکانیزم بازخوردی برای آزادشدن هرچه‌بیشتر متان ایجاد می‌کند. در چنین شرایطی، مهار افزایش دمای زمین از همین وضع فعلی نیز دشوارتر خواهد شد.

یوآن نیسبت، دانشمند علوم زمین در رویال هالووی دانشگاه لندن، در اگام بریتانیامی‌گوید:

سطح متان به‌سرعت در حال رشدی خطرناک است.

به‌باور وی، انتشار گازهای گلخانه‌ای و برپایه‌ی آنچه از تحقیقات برمی‌آید، شتاب‌گرفتن روند آن در چند سال گذشته، تهدیدی بزرگ برای هدف اصلی جامعه‌ی جهانی در زمینه‌ی محدودکردن گرمایش جهانی به ۱/۵ تا ۲ درجه‌ی سانتی‌گراد درمقایسه‌با دمای پیش از دوران انقلاب صنعتی است.

روندی نگران‌کننده: سطح متان موجود در اتمسفر زمین از زمان انقلاب صنعتی تاکنون افزایشی بوده است. روند افزایش بین سال‌های ۱۹۹۹ تا ۲۰۰۶ کاهش یافت؛ اما از سال ۲۰۰۷ به این سو، باردیگر شیب نمودار تندتر شده و این افزایش در تصویر هم کاملاً پیدا است (نمودار از نیچر)

پژوهشگران برای بیش از یک دهه در مسیر تلاش برای درک عوامل افزایش انتشار متان، از هواپیماها، اندازه‌گیری‌های ماهواره‌ای و مدل‌های علمی بهره برده‌اند. آنان پس از بررسی‌های فراوان، به توضیحات احتمالی مختلفی برای دلیل این افزایش رسیده‌اند. توضیحات بالقوه طیف متنوعی از دلایل را دربرمی‌گیرد: از گسترش بهره‌برداری از منابع نفت‌وگاز طبیعی و افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای از محل‌های دفن زباله تا رشد گله‌های دام‌ها و افزایش فعالیت میکروب‌ها در تالاب‌ها.

الکس ترنر، شیمی‌دان اتمسفر در دانشگاه واشنگتن در سیاتل می‌گوید:

دلیل روند افزایش متان واقعاً مبهم بوده است... با وجود انبوهی از تحقیقات، هنوز هیچ‌کس پاسخی قطعی برای آن پیدا نکرده است.

متان تولیدشده به‌وسیله‌ی میکروب‌ها (برای مثال متان تولیدی پس از مصرف کربن‌های موجود در گل‌و‌لای تالاب یا متان تولیدی پس از مصرف کربن موجود در روده‌ی گاو) کربن ۱۳ کمتری از متان تولیدشده‌ب گرما و فشار آزاده‌شده‌ی موجود در داخل زمین طی استخراج سوخت‌های فسیلی دارد. دانشمندان با مقایسه‌ی اطلاعات تولید گاز متان با آنچه‌ در اتمسفر زمین مشاهده می‌شود، به‌دنبال درک منبع مرموز متان بوده‌اند.

آنان با مطالعه‌ی متان به‌دام‌افتاده در هسته‌های یخ و برف انباشته‌شده در طول دهه‌ها یا قرن‌های قبل و گاز موجود در اتمسفر، توانستند نشان دهند که نسبت متان دربردارنده‌ی ایزوتوپ کربن ۱۳ در اتمسفر زمین، به‌مدت دو قرن پس از شروع انقلاب صنعتی، همواره روند افزایشی داشته است. بااین‌حال، از سال ۲۰۰۷ و درست در زمانی که سطح متان دوباره با سرعت بیشتری شروع به افزایش کرد، نسبت متان حاوی کربن ۱۳ شروع به کاهش کرده است. به‌باور برخی پژوهشگران، این روند نشان می‌دهد که بخش بیشتری از افزایش‌های رخ‌داده در ۱۵ سال گذشته ممکن است ناشی از منابع میکروبی باشد و نه استخراج سوخت‌های فسیلی.

با اینکه سطوح متان اتمسفر از سال ۲۰۰۷ افزایشی بوده، نسبت متان دارای ایزوتوپ کربن ۱۳ روند کاهشی داشته است. به‌باور برخی دانشمندان، این کاهش شیب به‌دلیل عملکرد میکروب‌ها است. میکروب‌ها اساساً متان ایزوتوپ‌‌دار کمتری تولید می‌کنند (نمودار از نیچر)

شین لان، دانشمند اتمسفر در آزمایشگاه نظارت جهانی NOAA در بولدر، کلرادو می‌گوید:

این سیگنالی قدرتمند است و نشان می‌دهد که فعالیت‌های انسانی به‌تنهایی مسئول افزایش نیست.

تیم لان با استفاده از داده‌های مربوط به کربن ۱۳ موجود در اتمسفر تخمین زدند که میکروب‌ها مسئول حدود ۸۵ درصد از رشد انتشار گازهای گلخانه‌ای از سال ۲۰۰۷ هستند و استخراج و سوزاندن سوخت‌های فسیلی هم ۱۵ درصد باقی‌مانده را رقم می‌زند.

این کار ممکن است در رسیدن به پاسخ این پرسش که آیا خود پدیده‌ی گرم‌شدن زمین به افزایش افزایش گاز متان کمک می‌کند یا خیر، گره‌گشا باشد. کمک‌کردن یا تسریعی که در این‌‌جا مدنظر داریم، می‌تواند به‌طور بالقوه ازطریق مکانیسم‌هایی مانند افزایش حاصل‌خیزی تالاب‌های گرم‌سیری رخ دهد. لان و گروهش برای یافتن پاسخ این پرسش در حال اجرای مدل‌های جوی به‌منظور ردیابی منابع متان هستند.

نیسبت می‌گوید:

آیا گرم‌شدن، گرم‌شدن را بازتقویت می‌کند؟ این پرسش بسیار مهمی است. تا این لحظه، جواب قطعی نداریم؛ اما آن‌طورکه از شواهد برمی‌آید، باید همینطور باشد.

صرف‌نظر از اینکه سرانجام این معما به چه پاسخی برسد، انسان‌ها هم مسلماً نقشی در بازی ایفا می‌کنند. تیم لان براساس آخرین تجزیه‌و‌تحلیل‌های خودشان از روند ایزوتوپی، تخمین می‌زند که منابع انسانی مانند دام‌ها، زباله‌های کشاورزی، دفن زباله و استخراج سوخت‌های فسیلی حدود ۶۲ درصد از کل انتشار متان را از سال ۲۰۰۷ تا ۲۰۱۶ به خود اختصاص داده‌اند.

متان انتشاریافته در اتمسفر منابع مختلفی دارد. بخش عمده‌ی افزایش آلودگی ناشی از متان ظاهراً منشأ بیولوژیک دارد تا اینکه لزوماً مربوط به گازهای فسیلی و سوزاندن آن‌ها باشد (نمودار از نیچر)

داده‌هایی که در این مقاله ارائه شد، نشان می‌دهد که کارهای زیادی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌توان انجام داد. رایلی دورن، سرپرست کربن مپر، کنسرسیومی غیرانتفاعی در پاسادنای کالیفرنیا می‌گوید:

با وجود اعداد نگران‌کننده‌ی NOAA برای سال ۲۰۲۱، دانشمندان درحال‌حاضر دانش لازم برای کمک به دولت‌ها در انجام اقدامات لازم را دارند.

کنسرسیوم کربن مپر از ماهواره‌ها برای مشخص‌کردن منبع انتشار متان استفاده می‌کند. به‌عنوان یک نمونه، کربن مپر و صندوق غیرانتفاعی دفاع از محیط‌زیست یا Environmental Defense Fund مستقر در شهر نیویورک، در ماه گذشته‌ی میلادی داده‌هایی را منتشر کردند که نشان می‌دهد ۳۰ مورد از تأسیسات نفتی و گازی جنوب‌غربی ایالات متحده مجموعاً حدود ۱۰۰ هزار تن متان را حداقل در سه سال گذشته منتشر کرده‌اند. این رقم معادل تأثیر گرمایش سالانه‌ی نیم‌میلیون خودرو است. این گروه‌ها استدلال می‌کنند که تأسیسات یادشده می‌توانند به‌راحتی با جلوگیری از نشت متان، این دست انتشارها را متوقف کنند.

مقابله با متان احتمالاً بهترین فرصتی است که برای خرید زمان به‌منظور حل مسئله‌ی بسیار بزرگ‌تر کاهش انتشار CO2 در جهان داریم.

پژوهش اخیر در قالب مقاله‌ای در پایگاه نشریه‌ی نیچر دردسترس است.