Kredit:NASA/Jesse Kirsch/med tillstånd av Tracy Schohr
Idag står mänskliga källor för 60 % av de globala metanutsläppen, främst från förbränning av fossila bränslen, nedbrytning i soptippar och jordbrukssektorn. Nästan en fjärdedel av metanutsläppen kan hänföras till jordbruket, varav mycket kommer från uppfödning av boskap. Risodling och matavfall är också viktiga källor till jordbruksmetan, eftersom nästan en tredjedel av all mat som produceras för mänsklig konsumtion går förlorad eller går till spillo.
Vid NASA studerar forskare den globala metanbudgeten för att bättre förstå de primära källorna till metanutsläpp och hur de bidrar till klimatförändringarna. Utöver de mänskliga källorna produceras även metan i naturliga miljöer. Den största naturliga källan till metan är våtmarker, som bidrar med 30 % av de globala metanutsläppen. Andra naturliga källor till metanutsläpp inkluderar haven, termiter, permafrost, vegetation och skogsbränder.
Atmosfäriska metankoncentrationer har mer än fördubblats sedan den industriella revolutionen på grund av intensiv användning av olja, gas och kol, ökande efterfrågan på nötkött och mejeriprodukter och ökad produktion av mat och organiskt avfall. Även om ökningen av metankoncentrationerna i atmosfären avtog avsevärt i slutet av 20-talet, har koncentrationerna ökat avsevärt sedan 2006, sannolikt till följd av ökade utsläpp från uppfödning av boskap, förnyat beroende av naturgas och, under de senaste åren, våtmarker och globala uppvärmning.
NASA:s nya 3-dimensionella porträtt av metan visar världens näst största bidragsgivare till växthusuppvärmningen när den färdas genom atmosfären. Genom att kombinera flera datamängder från utsläppsinventeringar och simuleringar av våtmarker till en högupplöst datormodell har forskare nu ett extra verktyg för att förstå denna komplexa gas och dess roll i jordens kolcykel, atmosfäriska sammansättning och klimatsystem. Den nya datavisualiseringen bygger en mer fullständig bild av mångfalden av metankällor på marken såväl som gasens beteende när den rör sig genom atmosfären. Kredit:NASA/Scientific Visualization Studio
Växthuseffekten och metan
Växthusgaser, inklusive metan, bidrar till kemiska reaktioner och klimatåterkopplingar. Växthusgasmolekylerna fångar solenergi genom att agera som en termisk filt. Energi från solen absorberas av jordens yta, även om en del av denna energi reflekteras i atmosfären. Den absorberade energin återutsänds också vid infraröda våglängder. En del av den reflekterade och återutsända energin kommer åter in i rymden, men resten fångas i atmosfären av växthusgaser. Med tiden värmer den fångade värmen vårt klimat, vilket ökar den globala temperaturen.
Växthusgaser i vår atmosfär fungerar som en filt som fångar värmen från solen. Detta gör att den globala temperaturen stiger i takt med att mängden växthusgaser ökar. Kredit:NASA/Jesse Kirsch
De mänskligt drivna temperaturökningarna kan ha en inverkan på metan som frigörs från naturliga källor. Till exempel kan permafrost tina naturligt och avge metan i atmosfären, men människor har ökat hastigheten med vilken permafrost tinar på grund av uppvärmning orsakad av människor.
Metan är världens näst största bidragsgivare till den globala uppvärmningen, efter koldioxid. Även om koldioxid är rikligare än metan i atmosfären, fångar en enda metanmolekyl mer effektivt värme än en enda molekyl koldioxid.
Livslängden för en molekyl av metan är dock kortare än en molekyl av koldioxid på grund av naturliga kemiska processer som är snabbare på att skrubba ut metan ur atmosfären än koldioxid. Det betyder att om metanutsläppen skulle minska och den naturliga kemiska skrubbningen av metan bibehålls, skulle atmosfärens metan kunna minska dramatiskt på bara tio år. Att minska mängden metan som tillförs atmosfären kan ha en betydande och nästan omedelbar inverkan på att minska de kortsiktiga effekterna av klimatförändringar och kan bidra till att hålla den globala temperaturförändringen under 2 grader Celsius.
Varför producerar kor metan
Nötkreatur, såsom mjölkkor eller nötkreatur, producerar metan som en biprodukt av matsmältningen. Nötkreatur är idisslare, vilket betyder att de har specialiserade matsmältningssystem som tillåter dem att bearbeta livsmedel som inte kan smältas av människor och de flesta andra djur, som färskt gräs och okokt spannmål. När mat kommer in i en nötkreaturs mage genomgår den en process som kallas enterisk jäsning :mikrober och bakterier bryter delvis ner matpartiklarna, som sedan jäser i den del av magen som kallas vommen. När matpartiklarna jäser producerar de metan. Varje gång nötkreatur rapar – och i mindre utsträckning tar gasbildning – stöts metan ut och kommer in i atmosfären, där det fungerar som en växthusgas.
Snabbfakta om metan:Metan står för 20 % av den globala uppvärmningen sedan den industriella revolutionen; Under 2018 bidrog livsmedelssystemet med 33 % av alla mänskligt orsakade växthusgasutsläpp; Under 2015 bidrog boskapen till 10 % av USA:s metanutsläpp; Metan är cirka 30 gånger mer potent än CO2 under ett århundrade; Europa och Arktis är de enda två regionerna vars metanutsläpp minskade från 2000 till 2018; Atmosfäriska metankoncentrationer har mer än fördubblats under de senaste 200 åren. Kredit:NASA/Jesse Kirsch
NASAs ögon på metan
Även om metankoncentrationer är väl observerade, måste utsläpp härledas utifrån en mängd olika faktorer. NASA-forskare använder en mängd olika metoder för att spåra metanutsläpp. För att få så exakta uppskattningar som möjligt använder de utsläppsinventeringar från länder runt om i världen, simulerar våtmarksmetanutsläpp och kombinerar detta med markbaserade, luftburna och satellitdata med hjälp av atmosfäriska modeller.
I Kalifornien (och vissa andra regioner) flyger forskare flygplan utrustade med NASA:s Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer – Next Generation, eller AVIRIS-NG, och samlar in mycket kalibrerad data. Dessa data används i California Methane Survey, ett projekt som finansieras gemensamt av NASA, California Air Resources Board och California Energy Commission för att snabbt identifiera och rapportera metanläckor.
I Alaska och nordvästra Kanada använder NASA-forskare satelliter, flygplan och fältforskning för att bättre förstå metanutsläpp från upptinande permafrost som en del av det arktiska boreala och sårbarhetsexperimentet, eller ABoVE. Forskare har upptäckt att kolrik permafrost tinar i allt högre takt, troligen till följd av klimatförändringar orsakade av människor, vilket gör Arktis till en viktig potentiell källa till metanutsläpp. Enligt vetenskapliga uppskattningar lagrar denna regions jordar fem gånger mer kol än vad som har släppts ut av alla mänskliga aktiviteter under de senaste 200 åren.
NASA-forskare kombinerar data från uppdrag som ABoVE och California Methane Survey med sin kunskap om hur metan beter sig i atmosfären för att skapa metan-datormodeller. Dessa modeller kan hjälpa forskare och beslutsfattare att förstå tidigare, nuvarande och framtida atmosfäriska metanmönster.
Vägar mot minskade metanutsläpp
Forskare inom en mängd olika områden har undersökt potentiella lösningar för att minska de globala metanutsläppen. Biogassystem minskar till exempel metanutsläppen genom att omvandla avfall från boskap, grödor, vatten och mat till energi. Biogas produceras genom samma naturliga process som sker på deponier för att bryta ner organiskt avfall. Men biogassystem utnyttjar gasen som produceras och använder den som en ren, förnybar och pålitlig energikälla snarare än att låta den släppas ut i atmosfären som en växthusgas.
En studie ledd av professor Ermias Kebreab från University of California-Davis upptäckte att införandet av några uns sjögräs i nötkreatursdieter kan minska deras metanutsläpp med över 82 %.
Dessa typer av tekniska – och biologiska – innovationer kan ge beslutsfattare, ranchägare och andra fler alternativ för att hantera vår framtida metan.
