Исследование показало, что пыль Сахары может улучшить удаление метана

Исследование, опубликованное в Труды Национальной академии наук исследует влияние пылевых облаков Сахары на атмосферный метан. Его выводы могут иметь далеко идущие последствия для понимания глобального баланса метана и причин ускоряющегося увеличения содержания метана в атмосфере.

Исследование, озаглавленное «Фотокаталитическое образование атомов хлора в аэрозолях минеральной пыли и морских брызг над Северной Атлантикой», включает в себя предложенный новый механизм, при котором минеральная пыль смешивается с морскими брызгами с образованием аэрозоля минеральной пыли и морских брызг (MDSA).

Результаты показывают, что MDSA активируется солнечным светом, образуя большое количество атомов хлора, которые окисляют атмосферный метан и тропосферный озон посредством фотокатализа. Исследование показало, что MDSA, состоящий в основном из пыли из пустыни Сахара в сочетании с аэрозолем морской соли из океана, является основным источником атмосферного хлора над Северной Атлантикой.

Исследование основано на сочетании глобального моделирования и лабораторных и полевых наблюдений, включая пробы воздуха на Барбадосе, показывающие сезонное истощение стабильного изотопа. ¹³CO — аномалия, которая 20 лет озадачивала ученых. Им были известны наблюдаемые изменения в ¹³СО и С¹⁸О свидетельствовали о реакции атомов хлора с метаном и о том, что монооксид углерода является первым стабильным продуктом окисления метана в атмосфере. Но известные источники атмосферного хлора не могли объяснить степень истощения ¹³КО, до сих пор.

Используя глобальную трехмерную химико-климатическую модель (CAM-Chem), исследовательская группа обнаружила, что когда в модель было включено повышенное содержание хлора из-за механизма MDSA, результаты хорошо согласовывались с данными Барбадоса и объясняли ¹³Истощение СО.

Если эффект MDSA, наблюдаемый в Северной Атлантике, будет экстраполирован на глобальный уровень, и если его эффективность будет аналогичной в других частях мира — двух областях, которые еще недостаточно изучены и требуют дальнейших исследований, — глобальные концентрации хлора в атмосфере могут быть примерно на 40% выше, чем предполагалось ранее, говорится в исследовании. Включение этого фактора в глобальное моделирование метана потенциально может изменить наше понимание относительных пропорций источников выбросов метана.

Метан является мощным парниковым газом, его потенциал глобального потепления (ПГП) в 83 раза выше, чем у углекислого газа за 20 лет, и в 30 раз выше за 100 лет, что составляет около трети современного потепления. Концентрации метана в атмосфере, которые в настоящее время почти в 2,6 раза выше, чем в доиндустриальные времена, растут ускоренными темпами, причем наибольший годовой прирост за всю историю наблюдений приходится на 2020 и 2021 годы.

Известно, что антропогенные выбросы метана являются причиной большей части общего повышения, при этом повышенные естественные выбросы и изменения химического состава атмосферы в результате антропогенных выбросов различных газов также играют определенную роль.

Хотя причина недавнего ускорения до конца не изучена, это исследование могло найти важную подсказку. Его вывод о том, что активного хлора больше, чем считалось ранее, что влияет на ¹³C указывает на возможное увеличение метана из биологических источников, таких как сельское хозяйство и водно-болотные угодья. Это говорит о том, что биологический метан мог играть немного большую роль, чем предполагалось ранее.

«Выбросы метана из биологических источников, таких как водно-болотные угодья и сельское хозяйство, могут расти по мере повышения глобальной температуры», — сказал Маартен ван Херпен, ведущий автор исследования. ПНАС изучать. «Но недавнее увеличение количества пыли в Северной Африке, вероятно, усилило окисление метана в атмосфере, частично маскируя рост биологических выбросов метана. Корректировка атмосферного моделирования с учетом этого может показать, что выбросы метана из биологических источников растут даже быстрее, чем мы думали».

«Когда эти результаты будут включены в бюджеты метана, это, вероятно, повысит нашу оценку того, сколько метана поступает из биологических источников», — сказал профессор Копенгагенского университета Мэтью Джонсон, соавтор исследования.

«Хотя окисление метана из-за MDSA относительно невелико с точки зрения глобального метана, наши данные показывают, что оно вызывает большие изменения в количестве ¹³C в метане, который используется для определения вклада источника. В последние несколько лет метан в атмосфере увеличивается быстрее, чем когда-либо прежде, и важно понять причину. Модели должны учитывать пересмотренный изотопный сдвиг хлора, чтобы получить четкую картину увеличения биологического метана, который был определен как критический переломный момент».

Как механизм MDSA может работать в других частях мира, не совсем понятно и требует дальнейших исследований, утверждается в исследовании. Ведутся последующие исследования.

«Наше текущее исследование направлено на то, чтобы лучше понять, что именно влияет на то, сколько частиц метана MDSA удаляют из атмосферы», — сказал ван Херпен.

«Для этого мы анализируем пробы воздуха со всей Северной Атлантики, полученные атмосферными обсерваториями и коммерческими судами. Моряки помогают продвигать наши исследования, наполняя колбы воздухом, когда они пересекают африканское пылевое облако. На данный момент мы собрали 500 колб. Первые результаты выглядят очень обнадеживающе, но нам нужны данные за целый год, прежде чем мы сможем сделать выводы».