версія для друку
19.08.2010 'Арктичний Армагеддон' потребує більше науки і менше пустого галасу

Фото: Метан в льоду. Взимку в льоду Арктичних озер замерзає метан, але лише тимчасово.

Вчені погоджуються, що глобальне потепління визволить метан, який зберігається на високих широтах, подальше збільшуючи парниковий ефект. Але їх занепокоєння далекі від апокаліптичних заголовків газет.

"Масивне звільнення метану викликає страх глобального потепління"- зазвучали заголовки новин в Інтернеті. "Дестабілізовуються запаси метану на Арктичному дні"- попередив Університет Аляски в Фербенкс (UAF) в прес-релізі. Навіть Національний науковий фонд США в іншому прес-релізі доповів, що Арктичний метан виділяється поблизу берегів Сибіру "тривожними темпами".

Тривога може бути виправданою. Метан, хімічна формула якого CH₄, є потужним парниковим газом, в 25 разів більш сильним ніж вуглекислий газ і тривале глобальне потепління, викликане вуглекислим газом, неминуче визволить його із заморожених водойм в атмосферу, де він посилить потепління. Таке посилення зворотного зв'язку можливо вже ставалося у минулому з катастрофічними наслідками. Якщо сучасна версія подібна минулим епізодам, попереджають два дослідники в журналі Science (24 квітня 2009, p. 477), це може означати, що "далеко від Арктики, врожаї будуть втрачені і цілі народи занепадуть".

У моделі, поклади гідрату метану (помаранчевий), зменшуються коли тепло проникає в океан, як сталося біля Шпіцбергену (див. нижче).

Тим не менш, з бульбашками метану, які підіймаються з більш теплого дна океану Арктики і таненням вічної мерзлоти, багато вчених намагаються висловити більш збалансовані прогнози. Загроза глобального потепління, що підсилить сама себе, викликаючи масові викиди метану, є реальною і схоже вже почалась, надаючи велику кількість інформації для страшних заголовків. Але те, що дослідники розуміють про загрозу, вказує на менш шкідливий, більш тривалий процес. "Це посилить проблеми глобальних змін", говорить геохімік Мартін Хеймен з Інституту біогеохімії Макса Планка в Єні, Німеччина, "але це не катастрофа".

Виглядає страшно

Навколо нас, безумовно, знаходиться велика кількість метану. Метан, який утворюється завдяки мікробам у відкладах під морським дном, може потрапити в пастку кристалічного водяного льоду формуючи гідрат метан, "лід що горить". Точно ніхто не знає скільки підводного гідрату існує в усьому світі, але його кількість відповідає кільком тисячам петаграмів (Pg) вуглецю. (Один петаграм це 10¹⁵ грамів, або млрд. метричних тонн). Це в 1000 разів більше метану, ніж в даний час знаходиться в атмосфері.

Якщо гідрати нагріваються, особливо при порівняно низькому тиску під мілким морським дном, вони тануть звільняючи метан. "Якщо ви потрясли б планету", говорить геохімік Девід Арчер з Університету Чикаго в штаті Іллінойс, гази "усі б вийшли, і це була б глобальна катастрофа".

Інше нестійке джерело метану - це вічна мерзлота. Мерзлий ґрунт та осад містять органічні речовини, які мікроби можуть перетворити на метан, якщо вічна мерзлота відтане і залишиться без кисню. Це відбувається, наприклад, на дні численних арктичних озер, які утворюються там де тане вічна мерзлота. Вважається, що верхні 3 метри арктичної вічної мерзлоти, містять близько 1000 Pg вуглецю у вигляді органічних речовин, які можуть бути конвертовані в метан, а це в 300 разів більше метану ніж в атмосфері.

Прямо на носі?

У березні цього року океанограф Наталія Шахова з UAF і її колеги повідомили про відкриття, що виглядало, як перша шокуюча новина про метан з багатьох в майбутньому. Група дослідила вичерпні зразки арктичного шельфу у Східному Сибіру і знайшла широке розповсюдження багатих на метан вод, про що вони повідомили 5 березня в журналі Science (стор. 1246). Метан підіймався з морського дна. Група підрахувала, що підіймалось з води в атмосферу стільки метану, скільки за оцінками мало підійматися з всього світового океану.

Тривога охопила принаймні деякі кола засобів масової інформації. Але журналісти не помітили, а вчені не підкреслили одну важливу деталь - метан був продуктом танення багаторічної мерзлоти у відносно теплих водах, які накрили Сибірський шельф коли рівень моря підвищився після останнього льодовикового періоду. Маючи п’ятирічні дані, ніхто не міг сказати, чи почався витік в умовах глобального потепління, чи відбувалось це протягом тисячоліть. Багато вчених схиляються до тисячоліть у цьому випадку.

Набагато сильніші докази дестабілізації гідратів з'явилися в минулому році, але з меншим висвітленням у пресі. У статті від 6 серпня 2009 року, у журналі Geophysical Research Letters, морський геофізик Грем Уестбрук з Університету Бірмінгема у Великобританії і його колеги описали, як вони використовували гідролокатор, щоб дослідити мілководдя на заході від Норвезького архіпелагу Шпіцберген на півдорозі між материковою Норвегією і Північним полюсом. Там протягом попередніх 30 років придонні води нагрілись на значний 1 °С вірогідно через глобальне потепління.

Там, де більш теплі течії торкаються дна біля Шпіцбергену, дослідники виявили, шлейфи бульбашок метану. І в результатах моделювання в журналі Geophysical Research Letters за 15 грудня 2009 року гідрогеологи Метью Рейган і Джордж Морідіс з Lawrence Berkeley National Laboratory в Каліфорнії повідомили, що в моделі більш теплі придонні води розтопляли гідрати і вивільняли метан вздовж кромки покладів метану, що танули, так як і виявилось у Шпіцбергені. "Мені здається це сильний аргумент за те, що гідрати звільнюють метан, коли вони нагріваються», говорить Арчер.

Зондування гідролокатором вздовж 2,5 кілометрів вод на захід від Шпіцбергену з глибиною біля 250 метрів показало шлейфи бульбашок метану (різнокольорові), які підіймались з краю депозиту гідрату метану під морським дном (червоно-помаранчевий).

І більш розповсюджене потепління може призвести до великих неприємностей. У минулому році в журналі Proceedings of the National Academyof Sciences за 8 грудня Арчер і його колеги повідомили про своє власне моделювання поведінки гідрату метану, на цей раз у глобальному масштабі. В обох їх моделях потепління океану на 3 °C розтопить рівно половину існуючих гідратів. І водні екологи Кейті Уолтер Антоні з UAF і Сергій Зімов з Північно-східної наукової станції в Черському, Росія, повідомили на засіданні Американського геофізичного союзу (AGU) в грудні минулого року, що відповідно до "дуже грубої оцінки", домінантний тип північної мерзлоти , якщо розтане, визволить 50 мільярдів тонн метану– це в 10 разів більше метану ніж міститься зараз в атмосфері.

Не так швидко

Так принаймні в одному місці у високих широтах, гідрати схоже почали звільняти метан, в той же час, як повідомлення про танення вічної мерзлоти і бульбашки в арктичних озерах також продовжували з’являтись. Але скільки ж всього цих зафіксованих і ймовірно, існуючих, але не зафіксованих виділень? Атмосферний хімік Едвард Длугокенкі з Науково-дослідної лабораторії Національного управління океанічних і атмосферних систем Землі в м. Боулдер, штат Колорадо, і його колеги проаналізували вимірювання атмосферного метану NOAA по зразкам зібраним щотижнево з 1983 по 2008 рік на 46 майданчиках по всьому світу. Метан в атмосфері збільшувався до кінця 1990-х років, коли він вирівнявся. Потім у 2007 його поширеність пішла вгору.

Беручи до уваги безліч чинників – у тому числі широтні закономірності змін атмосферного метану і регіональні зміни клімату – Длугокенкі і його колеги прийшли до висновку, що недавній стрибок метану не був викликаний таненням гідратів і вічної мерзлоти. Замість цього, він, здається, був викликаний певним поєднанням високих температур в північних широтах в 2007 році які прискорили викиди у водно-болотних угіддях, спалюванням біомаси яке виділяє метан у тропіках, і проливними дощами в Індонезії та Східній Амазонці, які викликали викиди в тропічних болотах. Але тому що підвищення рівню метану в полярній Північній півкулі зупинилося в 2008 році "Арктика ще не досягла точки стійкого збільшення викидів СН₄, як результату викидів від танення вічної мерзлоти і гідратів СН₄", написала група в статті. Длугокенкі підвів свої висновки на засіданні AGU: "Не дивлячись на весь галас ЗМІ, я не думаю, що ми вже досягли переламного моменту в Арктиці".

Переламні моменти для гідратів метану і вічної мерзлоти настануть, прогнозує Арчер, але вони, ймовірно, відбудуться повільно. Потрібен час, відзначає він, щоб перейти з атмосферного потепління, викликаного вуглекислим газом, до посилення потепління, викликаного атмосферним метаном. Потепління в океані займає багато часу. І багато часу потрібно щоб тепло проникло в гідрати. І потрібно, щоб досить багато тепла проникло, щоб розтопити гідрати.

Після вивільнення метану він має досягти атмосфери через очевидну перешкоду вищерозміщених відкладень. Океан представляє собою ще одну перешкоду. Бульбашки, можуть ніколи не досягти поверхні. Метан витікає з бульбашок, вступає в реакцію з повітрям розчиненим у морській воді і окислюється формуючи вуглекислий газ. Навіть той метан, який потрапить в атмосферу окислиться за приблизно 10 років.

Поєднуючи всі ці процеси в ще доволі грубу модель, Арчер і його колеги отримали, як результат, потепління на приблизно 0,5 °C, незалежно від того чи потепління від двоокису вуглецю буде досить скромними 2 °C або надмірними 7 °C. Заковика в тому, що після того, як метан перетворюється в довгоживучий двоокис вуглецю, він продовжує посилювати потепління ще протягом тисячі років.

Тому для вчених, загроза метану виглядає не як катастрофа, а більше як загострення тієї проблеми, яка їх вже лякає. Але "засоби масової інформації увесь час намагаються розповідати про кінець світу" від метану, говорить Уолтер Ентоні. Це також частково провина деяких науковців. "Деякі вчені трішки перебільшили вплив", визнає Хеймен.

"Чи час лякатися? Арчер задав це риторичне питання в березні на блозі Real Climate (www.realclimate.org). Його відповідь: "Ні. Сам по собі СО2 це вже достатньо страшно, а метан - це крем на торті. ... Метан продає газети, але це не велика подія".

Автор:  Річард А. Керр
Адреса джерела:  http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/329/5992/620
Джерело:  Science
Показів: 1532