En ny studie av metanutsläpp från boskap i USA – ledd av en forskare vid Penn State College of Agricultural Sciences – har utmanat tidigare uppskattningar uppifrån och ned.

Forskningen utfördes för att det finns allvarliga skillnader mellan uppskattningar uppifrån och ned som tyder på att U.S. Environmental Protection Agency underskattar jordbrukets metanutsläpp med upp till 90 procent, och nedifrån och upp uppskattningar accepterade av den federala regeringen visar lägre utsläpp.

Uppskattningar av utsläpp uppifrån och ned inbegriper övervakning av atmosfäriska metankoncentrationer av satelliter eller från luftprover som samlats på hög höjd av flygplan, och använda modeller för att uppskatta källorna till utsläpp. Bottom-up-uppskattningar tar hänsyn till djurpopulationer och djurutsläppsfaktorer.

I sin detaljerade analys, forskare använde en rumsligt explicit, nedifrån och upp tillvägagångssätt, baserat på djurinventeringar och foderintagsbaserade emissionsfaktorer, att uppskatta enteriska metanemissioner för nötkreatur och gödselmetanutsläpp för nötkreatur, svin och fjäderfä för det angränsande USA.

Forskarna uppskattade metanutsläppen med hjälp av en "gridded" metod, dela upp USA i 0,1 gånger 0,1 graders GIS-enheter, som skapade celler från 31 kvadratkilometer i norra USA till 42 kvadratkilometer i södra delen av landet.

"Denna detaljnivå gjorde det möjligt för oss att mer exakt bedöma jordbrukets metanutsläpp baserat på aktiviteter som involverar boskap, " förklarade huvudforskaren Alex Hristov, professor i mejeri näring, som är medlem i den nuvarande National Academy of Sciences Anthropogenic Methane Committee.

"Vi måste ha mer specifik information om metanutsläpp som kombinerar lokala boskapsbestånd och egenskaper med fördelningen av landskapsdrag - och en rutnätsbaserad inventeringsmetod ger att, " han sa.

Enligt EPA, de tre främsta källorna till antropogen metan i USA är den kombinerade energisektorn – naturgas, petroleumsystem och kolbrytning—som utgör 40 procent av det totala; boskap, 36 procent av det totala; och soptippar, 18 procent av totalen.

Metanutsläpp från boskapsverksamhet är resultatet av mikrobiell jäsning och metanogenes i idisslares förmage och liknande jäsningsprocesser i gödsel från både idisslare och icke-idisslare lantbruksdjur.

Metan produceras också från enterisk jäsning i matsmältningskanalen hos icke-idisslare växtätare, som hästar, åsnor och mulor, som ett resultat av jäsningsprocesser i deras baktarm. Dock, "baktarmsfermentorer" producerar inte alls lika mycket metan per enhet jäst foder som idisslare, så enteriska eller gödselutsläpp från hästarter inkluderades inte i denna analys. Inte heller utsläpp från små idisslare som får och getter, som är försumbara i USA

Länsnivå, årliga enteriska metanemissioner för alla stater uppskattades endast för nötkreatur. Totalt 3, 063 län i det angränsande USA inkluderades i databasen för metanutsläpp från boskap.

Boskapsinventeringar per län erhölls från 2012 års Census of Agriculture, vilket är de senaste folkräkningsdata som finns tillgängliga för närvarande. Kroppsviktsdata för nötkreatur härleddes från EPA-register och torrsubstansfoderintag uppskattades baserat på National Research Councils prediktionsekvationer för de olika kategorierna av nötkreatur. Metanutsläpp avkastningsfaktorer beräknades för varje nötkreaturskategori.

Övergripande, forskningen, som publicerades denna månad i Miljövetenskap och teknik , gav de totala amerikanska boskapsmetanutsläppen på 19,6 miljarder pund per år. Dock, osäkerheten kring den summan är hög, forskare erkände.

Jämfört med enterisk metan, att förutsäga metanutsläpp från gödsel är en mer komplex process och medför en större osäkerhet i uppskattningarna, påpekade forskarna. Gödselsammansättning, typ av lagringsanläggningar och gödselhållningstid, och miljö – särskilt temperatur – är bland de faktorer som påverkar metanutsläppen från gödsel.

Det råder stor osäkerhet i både mag- och gödselmetanutsläpp från boskap, Hristov medgav. Han sa att forskning runt om i världen har visat att variationer i enteriska metanutsläpp till stor del kan förklaras med variationer i fodertorrsubstansintag. Näringssammansättningen i fodret är också viktig men har mindre inverkan på enterisk metanproduktion.

"Om metanutsläppen från boskap i det här landet verkligen är dubbelt så höga som vad som uppskattas nu - och vi tror inte att de är det - skulle det sätta ett stort mål för jordbruket att vidta åtgärder för att minska dessa utsläpp, ", sa Hristov. "Att ha en noggrann och rumsligt explicit bedömning av metanutsläpp från boskap är avgörande för att förena uppifrån och ner och nedifrån och upp tillvägagångssätt, och det är utgångspunkten i alla åtgärder för begränsning."

"Vår analys visade att EPA:s uppskattningar ligger nära verkligheten, men det finns en diskrepans i den rumsliga fördelningen av utsläppen. Och, vår forskning avslöjade en stor diskrepans med globala modeller som EDGAR-inventeringen (Emission Database for Global Atmospheric Research).