Metano paslaptis atskleista: kodėl pavojingos dujos atmosferoje kurį laiką beveik neaugo?

Dabar mokslininkai pateikė naują šio reiškinio paaiškinimą. Žurnale „Nature“ rugsėjo 2 d. paskelbtas tyrimas rodo, kad tuo metu sustiprėjo natūralus atmosferos gebėjimas šalinti metaną. Tam svarbų vaidmenį atliko hidroksilo radikalai – labai reaktyvios dalelės, kurios atmosferoje skaido metaną. O netikėčiausia šios istorijos dalis – hidroksilo radikalų padaugėjo iš dalies dėl azoto oksidų emisijų augimo ir jų geografinio persiskirstymo.

Atmosfera turi savo „metano valytoją“

Metanas, cheminė formulė CH₄, atmosferoje neužsibūna neribotą laiką. Pagrindinis jo šalinimo mechanizmas yra reakcija su hidroksilo radikalais, žymimais OH. Šios itin reaktyvios dalelės atmosferoje gyvuoja labai trumpai, tačiau jų vaidmuo klimato sistemoje yra didelis: jos skaido metaną ir taip mažina jo kiekį atmosferoje.

Todėl metano koncentraciją lemia ne vien tai, kiek jo išmetama. Svarbu ir tai, kaip greitai atmosfera sugeba jį pašalinti.

Būtent šis atmosferos „metano valytojas“ 2000–2006 metais tapo šiek tiek aktyvesnis.

Naujajame tyrime, kuriame buvo derinami atmosferos modeliai, metano koncentracijos stebėjimai ir metano izotopų duomenys, nustatyta, kad 2000–2006 metais pasaulinė OH koncentracija padidėjo 1,4 ± 0,4 proc., palyginti su 1999 metais. Didžiausias pokytis vyko tropikuose.

Atrodytų, vos keli procentai. Tačiau atmosferos chemijoje toks pokytis gali būti reikšmingas.

Netikėtas vaidmuo teko azoto oksidams

Tyrimas rodo, kad OH radikalų padidėjimą daugiausia lėmė azoto oksidų, arba NOₓ, emisijų augimas ir jų geografinis persiskirstymas.

NOₓ – tai azoto oksidų grupė, susijusi pirmiausia su iškastinio kuro deginimu, transportu, pramone ir kitais degimo procesais. XXI amžiaus pradžioje jų emisijos didėjo besivystančiuose tropikų regionuose, o prie pokyčių prisidėjo ir augančios tarptautinės laivybos emisijos. Tyrėjai nustatė, kad šis emisijų persiskirstymas į pietesnius regionus ir vandenynus sustiprino OH susidarymą tropikuose.

Čia ir slypi atmosferos paradoksas.

Azoto oksidai yra oro teršalai, darantys žalą žmonių sveikatai ir aplinkai. Tačiau tuo metu jų emisijų pokyčiai netiesiogiai sustiprino atmosferos gebėjimą šalinti metaną.

Dėl to susidarė laikina pusiausvyra: metano į atmosferą pateko daugiau, tačiau atmosfera taip pat tapo efektyvesnė jį šalindama.

Metano koncentracija beveik neaugo ne todėl, kad jo buvo išmetama mažiau

Naujasis tyrimas rodo, kad 2000–2006 metais sustiprėjęs atmosferos metano šalinimas padidėjo 2,2 ± 0,7 proc., palyginti su 1999 metais. 2006-aisiais šis padidėjimas siekė 3,7 ± 1,3 proc.

Tyrėjų skaičiavimu, per visą 2000–2006 metų laikotarpį papildomas metano pašalinimas buvo kiekybiškai lygus maždaug 136 proc. tuo metu išaugusių žmogaus sukeltų metano emisijų. Kitaip tariant, sustiprėjęs atmosferos „valymo“ mechanizmas buvo pakankamas ne tik kompensuoti papildomas emisijas, bet ir paaiškinti, kodėl bendras metano kiekis atmosferoje beveik neaugo.

Svarbu suprasti, kad tai nereiškia, jog atmosfera pašalino 136 proc. viso žmonių išmesto metano. Kalbama būtent apie papildomą metano šalinimą, palyginti su 1999 metų lygiu, ir jo santykį su tuo laikotarpiu išaugusiomis antropogeninėmis emisijomis.

Tai padeda paaiškinti ilgai mokslininkams ramybės nedavusį reiškinį, vadinamą atmosferos metano „plokščiakalniu“.

Kodėl ši pusiausvyra baigėsi?

Po 2006 metų metano koncentracija atmosferoje vėl pradėjo augti.

NOAA duomenys rodo, kad 1999–2006 metų laikotarpis iš tiesų buvo išskirtinis. Pavyzdžiui, pasaulinės vidutinės metano koncentracijos metinis pokytis 2000 ir 2001 metais buvo net neigiamas, o 2004 metais taip pat užfiksuotas sumažėjimas. 2007 metais augimas jau siekė 7,83 ppb.

Pastaraisiais metais situacija visiškai kitokia. NOAA duomenimis, 2024 metais vidutinė pasaulinė metano koncentracija siekė 1929,56 ppb – tai buvo sparčiausio augimo laikotarpis per visą nuo 1983 metų vykdomų matavimų istoriją. 2020–2024 metais metano koncentracija vidutiniškai didėjo 12,3 ppb per metus.

2026 metų balandžio mėnesio pasaulinis vidurkis siekė 1937,59 ppb.

Kodėl metano koncentracija po 2007 metų vėl pradėjo taip sparčiai augti – gerokai sudėtingesnis klausimas. NOAA nurodo, kad didelę pastarojo laikotarpio augimo dalį, sprendžiant iš anglies izotopų duomenų, greičiausiai lėmė biologinės, arba mikrobinės, kilmės šaltiniai, įskaitant šlapynes ir žemės ūkį.

Atmosferos „valymo“ sistema nėra pastovi

Naujas tyrimas svarbus ne vien dėl to, kad paaiškina seną mokslinę mįslę. Jis parodo, kad metano koncentracijos atmosferoje negalima vertinti vien pagal tai, kiek jo išmetama.

Atmosfera pati yra aktyvi sistemos dalis. Jos cheminės savybės keičiasi priklausomai nuo kitų teršalų, temperatūros, drėgmės, saulės spinduliuotės ir kitų veiksnių. Todėl tas pats metano emisijų kiekis skirtingomis sąlygomis gali lemti skirtingą jo koncentracijos augimą atmosferoje.

Tai patvirtina ir naujesni tyrimai. 2026 metais „Nature Communications“ paskelbtas tyrimas parodė, kad 2020–2022 metais sumažėjusi OH koncentracija buvo vienas svarbiausių neįprastai spartaus metano koncentracijos augimo veiksnių. 2023–2024 metais OH koncentracijos atsikūrimas sustiprino atmosferos metano šalinimą.

Taigi atmosferos gebėjimas šalinti metaną nėra nekintama konstanta.

Tai nėra gera žinia apie oro taršą

Iš pirmo žvilgsnio ši istorija gali skambėti paradoksaliai: viena žmogaus sukeltos oro taršos forma tuo metu sustiprino atmosferos gebėjimą šalinti kitą klimato kaitą skatinančią dują.

Tačiau iš šio tyrimo negalima daryti išvados, kad NOₓ emisijos yra naudingos klimatui. Azoto oksidai yra pavojingi oro teršalai, o jų poveikis atmosferai yra sudėtingas ir priklauso nuo cheminių bei meteorologinių sąlygų.

Svarbiausia tyrimo žinia yra kita: metano koncentraciją atmosferoje lemia nuolat besikeičianti emisijų ir jo pašalinimo procesų pusiausvyra.

Tai reiškia, kad laikotarpis, kai metano koncentracija beveik neaugo, nebuvo ženklas, jog problema buvo išspręsta. Metano emisijos tuo metu didėjo, tačiau atmosferos cheminė sistema laikinai kompensavo jų poveikį.

Šiandien ši apsauginė pusiausvyra nebepakankama.

Metano koncentracija atmosferoje yra beveik 1940 ppb ir toliau išlieka istoriškai aukšta. Todėl suprasti, kaip veikia atmosferos gebėjimas šalinti metaną, svarbu ne tam, kad būtų galima tikėtis, jog atmosfera pati susitvarkys su emisijomis, o tam, kad būtų tiksliau įvertinta, kas iš tiesų vyksta su viena svarbiausių trumpaamžių klimato kaitą skatinančių dujų.

„Klimato reporterių“ informacija