Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Bức chân dung nồng độ metan 3 chiều mới của NASA cho thấy đóng góp lớn thứ hai trên thế giới đối với sự nóng lên của nhà kính.
Bức chân dung nồng độ metan 3 chiều mới của NASA cho thấy sự đóng góp lớn thứ hai của thế giới đối với sự nóng lên của nhà kính, sự đa dạng của các nguồn trên mặt đất và hành vi của khí khi nó di chuyển trong khí quyển. Kết hợp nhiều bộ dữ liệu từ kho phát thải bao gồm nhiên liệu hóa thạch, nông nghiệp, đốt sinh khối và nhiên liệu sinh học và mô phỏng các nguồn đất ngập nước thành mô hình máy tính có độ phân giải cao, các nhà nghiên cứu hiện có thêm một công cụ để hiểu về loại khí phức tạp này và vai trò của nó trong chu trình carbon của Trái đất , thành phần khí quyển và hệ thống khí hậu.
Kể từ cuộc cách mạng công nghiệp, nồng độ metan trong khí quyển đã tăng hơn gấp đôi. Sau carbon dioxide, metan là khí nhà kính có ảnh hưởng lớn thứ hai, chịu trách nhiệm cho 20 đến 30% nhiệt độ tăng của Trái đất cho đến nay.
Nhà khoa học nghiên cứu Ben Poulter tại Trung tâm hàng không vũ trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, cho biết: “Có một sự khẩn cấp trong việc tìm hiểu các nguồn đến từ đâu để chúng ta có thể chuẩn bị tốt hơn để giảm thiểu khí thải mêtan.
Một phân tử metan duy nhất có hiệu quả trong việc giữ nhiệt hơn so với phân tử carbon dioxide, nhưng vì thời gian tồn tại của khí mêtan trong khí quyển ngắn hơn và nồng độ carbon dioxide cao hơn nhiều nên carbon dioxide vẫn là tác nhân chính gây ra biến đổi khí hậu. Khí mê-tan cũng có nhiều nguồn hơn carbon dioxide, bao gồm các lĩnh vực năng lượng và nông nghiệp, cũng như các nguồn tự nhiên từ các loại đất ngập nước và các vùng nước khác nhau.
Khí mê-tan là một loại khí được tạo ra trong điều kiện yếm khí, vì vậy điều đó có nghĩa là khi không có oxy, bạn có thể sẽ thấy khí mê-tan được sản xuất. Ngoài các hoạt động nhiên liệu hóa thạch, chủ yếu từ các ngành than, dầu khí, các nguồn khí mêtan cũng bao gồm đại dương, đất ngập nước trong vùng đất ngập nước thực vật dọc theo sông hồ, nông nghiệp như trồng lúa và dạ dày của gia súc nhai lại, bao gồm cả gia súc.
Abhishek Chatterjee, nhà khoa học chu trình carbon thuộc Hiệp hội Nghiên cứu Vũ trụ Đại học có trụ sở tại Goddard, cho biết: “Ước tính có tới 60% dòng khí mêtan hiện tại từ đất liền vào khí quyển là kết quả của các hoạt động của con người”. “Tương tự như carbon dioxide, hoạt động của con người trong thời gian dài đang làm tăng nồng độ khí mê-tan trong khí quyển nhanh hơn việc loại bỏ khỏi ‘bồn rửa’ tự nhiên có thể bù đắp cho nó. Khi dân số loài người tiếp tục phát triển, thay đổi sử dụng năng lượng, nông nghiệp và trồng lúa, chăn nuôi sẽ ảnh hưởng đến khí thải metan. Tuy nhiên, thật khó để dự đoán xu hướng trong tương lai do thiếu các phép đo và hiểu biết không đầy đủ về các phản hồi khí hậu carbon. “
Các nhà nghiên cứu đang sử dụng các mô hình máy tính để cố gắng xây dựng một bức tranh hoàn chỉnh hơn về khí mê-tan, nhà khí tượng học nghiên cứu Lesley Ott với Văn phòng mô hình hóa và đồng hóa toàn cầu tại Goddard cho biết: “Chúng tôi có những mảnh cho chúng tôi biết về khí thải, chúng tôi có những mảnh cho chúng tôi biết điều gì đó về nồng độ khí quyển, và các mô hình về cơ bản là mảnh bị thiếu gắn kết tất cả những thứ đó lại với nhau và giúp chúng tôi hiểu được khí metan đến từ đâu và sẽ đi đến đâu. “
Để tạo ra một bức tranh toàn cầu về khí mê-tan, Ott, Chatterjee, Poulter và các đồng nghiệp của họ đã sử dụng dữ liệu khí mê-tan từ các kho dự trữ khí thải được báo cáo bởi các quốc gia, các chiến dịch của NASA, như Thí nghiệm dễ bị tổn thương Bắc cực (ABoVE) và quan sát từ Vệ tinh quan sát nhà kính của Cơ quan vũ trụ Nhật Bản (GOSAT Ibuki) và Thiết bị giám sát tầng đối lưu trên vệ tinh Sentinel-5P của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu. Họ đã kết hợp các bộ dữ liệu với một mô hình máy tính ước tính lượng khí thải mêtan dựa trên các quy trình đã biết đối với các loại che phủ đất nhất định, chẳng hạn như vùng đất ngập nước. Mô hình này cũng mô phỏng hóa học khí quyển phá vỡ khí mê-tan và loại bỏ nó khỏi không khí. Sau đó, họ sử dụng một mô hình thời tiết để xem cách thức khí mêtan di chuyển và hành xử theo thời gian khi ở trong khí quyển.
Hình dung dữ liệu của các kết quả của họ cho thấy các chuyển động thanh tao của mêtan và chiếu sáng sự phức tạp của nó cả trong không gian trên các cảnh quan khác nhau và theo mùa. Một khi khí thải mêtan được đưa lên bầu khí quyển, gió ở độ cao lớn có thể vận chuyển nó vượt xa nguồn của chúng.
Khi họ lần đầu tiên nhìn thấy dữ liệu được trực quan hóa, một số vị trí đã nổi bật hơn nhiều.
Ở Nam Mỹ, lưu vực sông Amazon và vùng đất ngập nước liền kề của nó lũ lụt theo mùa, tạo ra một môi trường thiếu oxy là nguồn khí mêtan đáng kể. Trên toàn cầu, khoảng 60% lượng khí thải mêtan đến từ vùng nhiệt đới, vì vậy điều quan trọng là phải hiểu được các nguồn tự nhiên và con người khác nhau.
Ở châu Âu, tín hiệu mêtan không mạnh bằng Amazon. Các nguồn khí mêtan ở châu Âu chịu ảnh hưởng của dân số loài người và việc thăm dò và vận chuyển dầu, khí đốt và than từ ngành năng lượng.
Ở Ấn Độ, trồng lúa và chăn nuôi là hai nguồn khí mêtan. Nông nghiệp chịu trách nhiệm cho khoảng 20% lượng khí thải mêtan toàn cầu và bao gồm quá trình lên men đường ruột, đó là chế biến thức ăn trong ruột gia súc, nhưng cũng bao gồm cách chúng ta quản lý các sản phẩm thải từ chăn nuôi và các hoạt động nông nghiệp khác.
Sự mở rộng kinh tế và dân số lớn của Trung Quốc thúc đẩy nhu cầu cao về khai thác dầu, khí đốt và than cho công nghiệp cũng như sản xuất nông nghiệp, vốn là nguồn khí mêtan cơ bản của nó.
Các khu vực Bắc cực và vĩ độ chịu trách nhiệm cho khoảng 20% lượng khí thải mêtan toàn cầu. Những gì xảy ra ở Bắc Cực, không phải lúc nào cũng ở Bắc Cực. Có một lượng lớn carbon được lưu trữ ở các vĩ độ cao phía bắc. Một trong những điều mà các nhà khoa học thực sự quan tâm là liệu đất có ấm hay không, nhiều carbon có thể được thải ra khí quyển. Ngay bây giờ, những gì chúng ta đang thấy trong hình dung này không phải là những luồng khí mê-tan rất mạnh, nhưng chúng ta đang theo dõi rất chặt chẽ bởi vì chúng ta biết rằng đó là một nơi đang thay đổi nhanh chóng và có thể thay đổi đáng kể theo thời gian.
Một trong những thách thức đối với việc hiểu ngân sách khí mê-tan toàn cầu là điều hòa viễn cảnh khí quyển về nơi chúng ta nghĩ rằng khí mê-tan được tạo ra so với viễn cảnh từ dưới lên, hoặc cách chúng ta sử dụng mô hình báo cáo cấp đất hoặc mặt đất để ước tính lượng khí thải mê-tan. Hình dung mà chúng ta có ở đây có thể giúp chúng ta hiểu được sự khác biệt từ trên xuống và từ dưới lên này và giúp chúng ta cũng giảm bớt sự không chắc chắn trong hiểu biết về ngân sách mêtan toàn cầu bằng cách cho chúng ta hiểu biết về cách thức di chuyển của mêtan xung quanh bầu không khí và nơi nó được sản xuất.
Dữ liệu mô hình của các nguồn khí mêtan và vận chuyển cũng sẽ giúp ích trong việc lập kế hoạch cho cả các nhiệm vụ vệ tinh và hiện trường trong tương lai. Hiện tại, NASA có một vệ tinh theo kế hoạch có tên GeoCarb sẽ phóng vào khoảng năm 2023 để cung cấp các quan sát khí mê-tan dựa trên không gian địa lý trong bầu khí quyển trên phần lớn bán cầu tây.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi NASA / Goddard Space Flight Center . Bản gốc được viết bởi Ellen Gray. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.