Метан — один из самых сильных парниковых газов, который значительно способствует глобальному потеплению. Он также влияет на образование других веществ, влияющих на климат, таких как озон и водяной пар, особенно в стратосфере. Однако время жизни метана в атмосфере зависит не только от объёма его выбросов, но и от того, насколько эффективно он удаляется.
Международное сотрудничество учёных, включая специалистов из Института климатических и энергетических систем — Стратосфера в Forschungszentrum Jülich в Германии, показало, как загрязнители воздуха, такие как монооксид углерода, озон и оксиды азота, влияют на естественное разрушение метана в атмосфере.
Исследование, опубликованное в журнале Nature, подчёркивает, как изменения в уровне загрязнения воздуха влияют на ключевые химические процессы, определяющие время жизни метана — мощного парникового газа.
В центре процесса удаления метана находится гидроксильный радикал (OH) — высокореактивная молекула, ответственная за удаление около 90% метана в нижних слоях атмосферы. Однако доступность OH зависит от сложного химического баланса. Например, такие загрязнители, как монооксид углерода (CO) и сам метан, могут подавлять образование OH, в то время как озон (O₃), водяной пар (H₂O) и оксиды азота (NOₓ) способствуют повышению концентрации OH.
«Атмосфера — это высоко нелинейная и сложная химическая система, — говорит доктор Михаэла Хеглин из Института климатических и энергетических систем Forschungszentrum Jülich, участвовавшая в исследовании. — Даже небольшие изменения в её составе могут существенно повлиять на продолжительность сохранения метана».
Используя комбинацию атмосферных наблюдений и данных моделирования, исследовательская группа проанализировала, как изменение уровня загрязнителей повлияло на концентрацию OH с 2005 по 2021 год. Результаты показывают, что снижение выбросов монооксида углерода, например, из-за более чистых технологий сжигания, усилило разрушение метана. В то же время повышение уровня озона и водяного пара также увеличило концентрацию OH. В совокупности эти сдвиги усилили глобальный поглотитель метана на 1,3–2,0 тераграмма в год — это увеличение на 10–20%.
Однако тенденция нелинейна. Такие события, как широкомасштабные лесные пожары или пандемия COVID-19, вызвали резкое снижение уровня OH. Например, во время пандемии уровень выбросов NOₓ резко упал из-за снижения активности человека, что привело к снижению уровня озона и, как следствие, к ослаблению поглощения метана. В результате метан накапливался в атмосфере быстрее.
Исследование подчёркивает важную связь: загрязнители воздуха не только вредят здоровью человека и экосистемам, но и определяют, сколько метана удерживает атмосфера. Это создаёт проблему для политики: сокращение озонообразующих веществ улучшает качество воздуха, но может непреднамеренно замедлить удаление метана.
Чтобы избежать таких последствий, исследователи утверждают, что необходимо учитывать связь между качеством воздуха и удалением метана в климатических стратегиях. Это особенно актуально для тропических регионов, где озон и водяной пар играют значительную роль в повышении уровня OH.
Изменение климата влияет на эту систему противоположным образом: с одной стороны, повышение температуры приводит к увеличению водяного пара, который способствует разрушению метана. С другой стороны, учащение лесных пожаров — результат изменения климата — повышает выбросы монооксида углерода, что, в свою очередь, подавляет уровень OH и замедляет удаление метана.
Предоставлено Центром исследований в Юлихе.