Gazy cieplarniane

Gazy cieplarniane pochodzące z topnienia wiecznej zmarzliny – założenia do weryfikacji

Dotychczasowe prognozy wykazywały, że gazy cieplarniane pochodzące z topnienia wiecznej zmarzliny do 2100 r. przyczynią się „jedynie” o ok. 0,2 stopnia Celsjusza do globalnego ocieplenia. To założenie będzie musiało być teraz zweryfikowane – podkreśla Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie (AGH). Przesłanki ku temu dają badania przeprowadzone przez prof. Jarosława Majkę z AGH, prof. Nikolausa Froitzheima z Uniwersytetu w Bonn oraz dr. Dmitrija Zastrozhnova z Rosyjskiego Geologicznego Instytutu Badawczego z Sankt Petersburga.

Wzrost koncentracji metanu atmosferycznego na Syberii

Po fali upałów w 2020 r. wzrosła koncentracja metanu atmosferycznego na Syberii. Do takich wniosków doszedł zespół badaczy. Geolodzy porównali przestrzenny oraz czasowy rozkład koncentracji metanu atmosferycznego w północnej Syberii z mapami geologicznymi. Naukowcy dowodzą, że koncentracje metanu atmosferycznego po zeszłorocznej fali upałów wskazują, że zwiększona emisja gazów pochodziła z formacji wapiennych. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie „Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS) amerykańskiej Narodowej Akademii Nauk. Wnioski z badań nasuwają kolejne pytania, dotyczącego m.in. Tego jakie skutki dla klimatu na świecie będzie miała fala upałów na Syberii z zeszłego roku.

Trwale zamarznięte gleby wiecznej zmarzliny obejmują duże obszary półkuli północnej, w szczególności, północnej Azji oraz Ameryki Północnej. Jeśli dojdzie do ich topnienia, może to stanowić zagrożenie, albowiem podczas topnienia uwalniany jest CO2 i metan, a to potęguje efekt działania gazów cieplarnianych pochodzenia antropogenicznego. – Metan jest tu szczególnie niebezpieczny, ponieważ jego potencjał tworzenia efektu cieplarnianego jest wielokrotnie wyższy niż CO2 – wyjaśnia prof. dr Nikolaus Froitzheim z Instytutu Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Bonn.

Gazy cieplarniane uwalniane w wyniku topnienia zmarzliny mogą istotnie wpływać na klimat

Profesor Jarosław Majka z Wydziału Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH
z Katedry Mineralogii, Petrografii i Geochemii podkreśla: – Nasze obserwacje emisji metanu termogenicznego nabierają szczególnego znaczenia, gdyż dotychczasowe modele uwzględniały jedynie metan pochodzenia mikrobiologicznego z topniejącej wiecznej zmarzliny. Fala gorąca, która dotknęła Syberie, może sie powtórzyć w innych rejonach polarnych, w których występują podobne skały. Dotyczy to na przykład północno-zachodniej części Alaski, Wyspy Baffina czy choćby Spitsbergenu, gdzie geolodzy naszej uczelni prowadzą badania od wczesnych lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku. Jeśli postawiona przez nas hipoteza jest poprawna, to tego typu emisje w istotny sposób mogą wpływać na globalne zmiany klimatyczne.

gazy cieplarniane

fot. 2. Po lewej stronie: zdjęcie satelitarne północnej Syberii. Dwa obszary wapienia paleozoicznego zaznaczono żółtymi przerywanymi liniami. U góry po prawej: Satelitarnie zmierzona koncentracja metanu w maju 2020 r.; na dole po prawej: w sierpniu 2020 r. © N. Froitzheim & D. Zastrozhnov, z wykorzystaniem danych GHGS z (https://pulse.ghgsat.com/).

Większość wcześniejszych badań dotyczyła jedynie emisji pochodzących z rozkładu szczątków roślinnych i zwierzęcych zalegających w glebach wiecznej zmarzliny. Obecne badania prowadzone pod kierunkiem prof. Nikolausa Froitzheima skupiają się na porównaniu koncentracji metanu atmosferycznego na Syberii (dane uzyskane za pomocą spektroskopii satelitarnej) z mapami geologicznymi. Naukowcy odkryli znacznie podwyższone koncentracje w dwóch obszarach północnej Syberii – w pasie fałdowym Tajmyr i obrzeżu tarczy syberyjskiej. Istotne odnośnie tych dwóch rozległych obszarów jest ich podłoże, które tworzą formacje wapienne z epoki paleozoicznej (okres od około 541 mln lat temu do ok. 251,9 milionów lat temu) – zaznacza AGH.

Gazy cieplarniane i interdyscyplinarne podejście naukowców

Prof. J. Majka dodaje: – Nasza praca jest przykładem interdyscyplinarnego podejścia do zagadnienia emisji metanu z topniejącej wiecznej zmarzliny. Tylko dzięki solidnemu wykształceniu w zakresie geologii, potrafiliśmy szybko powiązać pozornie bardzo odległe zjawiska, czyli podwyższone koncentracje metanu w atmosferze oraz budowę geologiczną, obejmującą występowanie skał zawierających hydraty metanu. W dalsze badania są już jednak zaangażowani klimatolodzy. Taki dialog naukowy pozwoli nam na pogłębianie wiedzy dotyczącej roli termogenicznego metanu w procesach zachodzących w atmosferze oraz ilościowe doprecyzowanie wielkości przyszłych emisji tego ważnego gazu cieplarnianego.

W obu wskazanych obszarach Syberii podwyższone koncentracje pojawiły się podczas rekordowej fali upałów latem 2020 r. i utrzymywały się przez kolejne miesiące. – Na obserwowanych obszarach warstwy gleby są bardzo skąpe, prawie nieistniejące, co sprawia, że emisja metanu z rozpadu materii organicznej w glebie jest mało prawdopodobna – wyjaśnia prof. N. Froitzheim. Profesor oraz jego współpracownicy sugerują zatem, że pustki i szczeliny wapienia, które zostały zatkane mieszaniną lodu i hydratu gazu, w wyniku ogrzania stały się przepuszczalne. – W rezultacie gaz ziemny będący głównie metanem ze zbiorników wewnątrz i poniżej wiecznej zmarzliny może docierać na powierzchnię Ziemi – mówi N. Froitzheim.

Gazy cieplarniane uwalniane na Syberii tematem dalszych badań

Naukowcy planują zbadać tę hipotezę, przeprowadzając pomiary oraz obliczenia modelowe sprawdzające ile może zostać uwolnionego gazu ziemnego i jak szybko może to nastąpić. – Szacowane ilości gazu ziemnego pod powierzchnią północnej Syberii są ogromne. Kiedy przy topnieniu wiecznej zmarzliny część zostanie wyemitowana do atmosfery, może to mieć dramatyczny wpływ na i tak już przegrzany klimat na świecie – podkreśla N. Froitzheim.

Na podstawie nadesłanej informacji

fot. na otwarcie ©Dmitry Zastrozhnov. Na zdjęciu: skały węglanowe z Tajmyru na Syberii emitujące metan

 

reklama