«Мы знаем, что океан естественным образом выделяет метан в атмосферу, но мы не обязательно знаем, сколько». (Кредит: Джош Уизерс / Unsplash)

Новое исследование использует науку о данных, чтобы определить, сколько метана выходит из океана и в атмосферу каждый год.

Чтобы предсказать воздействие выбросов человека, исследователям нужна полная картина метанового цикла атмосферы. Им необходимо знать размер входных данных - как естественных, так и человеческих - а также выходных данных. Им также нужно знать, как долго метан находится в атмосфере.

Результаты, опубликованные в Природа связизаполнить давний пробел в исследованиях цикла метана и поможет ученым-климатологам лучше оценить степень человеческих возмущений.

Каждые три года международная группа климатологов Глобальный проект Carbon обновляет то, что известно как бюджет метана. Бюджет метана отражает текущее состояние понимания затрат и результатов в глобальном цикле метана. Его последнее обновление было в 2016.

«Метановый бюджет помогает нам выбросы метана человеком в контексте и предоставляет базовые данные для оценки будущих изменений », - говорит Том Вебер, доцент кафедры наук о Земле и окружающей среде в Рочестерском университете. «В прошлых бюджетах метана океан был очень неопределенным термином. Мы знаем, что океан естественным образом выделяет метан в атмосферу, но мы не обязательно знаем, сколько ».

Сложение бюджета метана

В метановом бюджете, если один термин является неопределенным, он добавляет неопределенность ко всем другим терминам и ограничивает способность исследователей прогнозировать, как может измениться глобальная система метана. По этой причине разработка более точной оценки выбросов метана в океане была важной целью исследований цикла метана в течение многих лет.

Но, говорит Вебер, «это нелегко». Поскольку океан настолько огромен, для метана были отобраны только небольшие его части, что означает, что данных недостаточно.

Чтобы преодолеть это ограничение, Вебер и Никола Уайзман, аспирант Калифорнийского университета в Ирвине, собрали все доступные данные о метане из океана и передали их в модели машинного обучения - компьютерные алгоритмы, предназначенные для распознавания образов. Эти модели смогли распознать систематические закономерности в данных о метане, что позволило исследователям предсказать, какими могут быть выбросы, даже в тех регионах, где не проводились прямые наблюдения.

«Наш подход позволил нам определить глобальный уровень выбросов в океане гораздо точнее, чем когда-либо прежде», - говорит Вебер.

Новейшая версия метанового бюджета будет выпущена позднее в этом году и будет включать результаты из работы Вебера, что даст исследователям лучшее понимание того, как метановые циклы проходят по всей системе Земли.

Мелководье и фитопланктон

В дополнение к лучшему пониманию глобального метанового бюджета, исследование дало два других интересных вывода:

Во-первых, очень мелкие прибрежные воды дают около 50% от общих выбросов метана из океана, несмотря на то, что они составляют только 5% площади океана. Это связано с тем, что метан может просачиваться из резервуаров природного газа вдоль континентальной окраины и может производится биологически в бескислородных (обедненных кислородом) отложениях на морском дне.

В глубоких водах метан, вероятно, окисляется, поскольку он проходит свой длинный путь от морского дна до атмосферы. Но на мелководье существует быстрый путь к атмосфере, и метан уходит прежде, чем он окисляется. Вебер сотрудничает с Джоном Кесслером, профессором наук о Земле и окружающей среде в Университете Рочестера, чтобы устранить остающиеся неопределенности в выбросах метана в прибрежной зоне путем проведения исследовательских круизов и дальнейшей разработки моделей машинного обучения.

Во-вторых, у метана пространственная структура, очень похожая на таковую в изобилии фитопланктона, что подтверждает противоречивую недавнюю гипотезу о том, что планктон производит метан в поверхностном океане. Ранее ученые полагали, что метан может быть произведен только в бескислородных условиях, обнаруженных на дне океана. «Доказательства постепенно накапливаются, чтобы опровергнуть эту парадигму, и наша статья добавляет важную часть», - говорит Вебер.

Каждый природный источник метана, вероятно, также чувствителен к изменению климата, и для исследователей важно иметь точные исходные данные.

«Есть ряд причин полагать, что океан может стать более крупным источником метана в будущем, но если у нас нет точной оценки того, сколько он выбрасывает сейчас, мы никогда не сможем определить эти будущие изменения», Вебер говорит.

Уайзман - бывший научный сотрудник университета Рочестера. Она и Вебер работали с Аннет Кок в Центре исследований океана им. Гельма Гольмгольца в Германии.

источник: Университет Рочестера

Книги по этой теме

Изменение климата: что нужно знать каждому

Джозеф Ромм
Основной учебник о том, что будет определяющим вопросом нашего времени, Изменение климата: всем нужно знать® Это ясный обзор науки, конфликтов и последствий нашей потепления планеты. От Джозефа Ромма, главного научного советника National Geographic Годы опасной жизни серия и один из Rolling Stone "100 люди, которые меняют Америку" Изменение климата предлагает удобные для пользователя, строгие с научной точки зрения ответы на самые сложные (и обычно политизированные) вопросы, связанные с тем, что климатолог Лонни Томпсон посчитал «явной и существующей опасностью для цивилизации». Доступно на Amazon

Изменение климата: наука о глобальном потеплении и будущее нашей энергии, второе издание

Джейсон Смердон
Это второе издание Изменение климата является доступным и всеобъемлющим руководством по науке о глобальном потеплении. Изящно проиллюстрированный, текст ориентирован на студентов на разных уровнях. Эдмонд А. Матез и Джейсон Э. Смердон дают широкое, информативное введение в науку, которая лежит в основе нашего понимания климатической системы и влияния человеческой деятельности на потепление нашей планеты. Матез и Смердон описывают роли, которые атмосфера и океан играть в нашем климате, представить концепцию радиационного баланса и объяснить климатические изменения, которые произошли в прошлом. В них также подробно описываются виды деятельности человека, которые влияют на климат, такие как выбросы парниковых газов и аэрозолей и вырубка лесов, а также последствия природных явлений.  Доступно на Amazon

Наука об изменении климата: практический курс

Блэр Ли, Алина Бахманн
Наука об изменении климата: практический курс использует текст и восемнадцать практических заданий объяснить и научить науке о глобальном потеплении и изменении климата, о том, как люди несут ответственность, и что можно сделать, чтобы замедлить или остановить скорость глобального потепления и изменения климата. Эта книга является полным, всеобъемлющим руководством по важной экологической теме. Предметы, рассматриваемые в этой книге, включают: как молекулы передают энергию от солнца для нагревания атмосферы, парниковые газы, парниковый эффект, глобальное потепление, промышленная революция, реакция горения, петли обратной связи, связь между погодой и климатом, изменение климата, поглотители углерода, вымирание, углеродный след, переработка и альтернативная энергетика. Доступно на Amazon

От издателя:
Покупки на Amazon идут, чтобы покрыть стоимость привлечения вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, и ClimateImpactNews.com бесплатно и без рекламодателей, которые отслеживают ваши привычки просмотра. Даже если вы нажмете на ссылку, но не купите эти выбранные продукты, все остальное, что вы купите в этом же посещении Amazon, платит нам небольшую комиссию. Никаких дополнительных затрат для вас нет, поэтому, пожалуйста, внесите свой вклад. Вы также можете пройдите по этой ссылке использовать в Amazon в любое время, чтобы вы могли помочь поддержать наши усилия.