Forskare som undersöker hur mänskliga inducerade ökningar av atmosfärisk metan också ökar mängden solenergi som absorberas av den gasen i vårt klimatsystem har upptäckt att denna absorption är 10 gånger starkare över ökenregioner som Saharaöknen och den arabiska halvön än någon annanstans på jorden, och nästan tre gånger kraftigare i närvaro av moln.

En forskargrupp från det amerikanska energidepartementets Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) kom till denna slutsats efter att ha utvärderat observationer av Jupiter och Titan (en måne av Saturnus), där metankoncentrationerna är mer än tusen gånger högre än på jorden, att kvantifiera metans kortvågsstrålningseffekter här på jorden.

Dessa fynd publicerades online idag i tidskriften Vetenskapens framsteg i en artikel med titeln "Large Regional Shortwave Forcing by Anthropogenic Methane Informed by Jovian Observations." Uppsatsen indikerar stor regional variation i hur metan fungerar som en solabsorbator, upptäckt att metanabsorption, eller "strålningskraft, " är till stor del beroende av ljusa ytegenskaper och moln.

"När vi mäter inverkan av metanutsläpp på planeten, vi antar felaktigt att det är lätt att tillämpa beräkningar av metan tagna lokalt för att förutsäga vilken effekt gasen har globalt, sa William Collins, studiens huvudförfattare och chef för Climate and Ecosystems Sciences Division vid Berkeley Lab. "Vårt arbete representerar vikten av att ta hänsyn till vilken inverkan metan och andra växthusgaser har inte bara i allmänhet, men med regional säkerhet."

Som växthusgaser, koldioxid och metan absorberar främst värme, eller långvågig strålning, släpps ut i rymden av jordens atmosfär. Dock, metan och andra gaser absorberar också inkommande solenergi, eller kortvågsstrålning, och omvandla det till värme, därigenom värmer atmosfären med ytterligare 25 procent samtidigt som jordens yta kyls ned.

Mer är känt om kortvågskraft av koldioxid än metan, till stor del eftersom den relativt komplexa tetraedriska formen av metan gör dess fysiska absorptionsegenskaper extremt svåra att kvantifiera i laboratoriet. Berkeley Labs forskargrupp satte sig för att bedöma om tidigare klimatbedömningar hade lidit av osäkerheter i beräkningar av antropogen kortvågskraft från metan, allmänt anses vara den näst viktigaste växthusgasen efter den rikligare koldioxiden på grund av metans extrema styrka.

Forskarna analyserade metanabsorptionsdata från tidigare observationer av planeten Jupiter, och Titan, Saturnus största måne. Koncentrationerna av metan i atmosfären på denna jovianska planet och måne är minst tre storleksordningar större än de på jorden, vilket gör det enkelt att upptäcka absorptionsegenskaper hos metan med hjälp av ockultationsmätningar.

Denna analys visade att uppskattningar av forceringen med ofullständig metanabsorptionsdata från jordbundna laboratorier överensstämmer med uppskattningar som använder de mycket mer omfattande metanabsorptionsdata som samlats in från Jupiter och Titan. Baserat på detta fynd, den nuvarande spektroskopin är tillräcklig för att beräkna metanstrålningskraften i historiska klimatanalyser och framtida prognoser.

Deras arbete ligger också till grund för en tidigare olöst fråga om att klimatmodeller kan underskatta kortvågsstrålningseffekterna av metan på grund av begränsningar av befintliga laboratoriemätningar av denna gas. Mätningarna från Jupiter och Titan visar att det är möjligt att exakt beräkna omfattningen av strålningskraften från metan i klimatbedömningar, och att nuvarande klimatmodeller har gjort det.

Resultatet gjorde det sedan möjligt för teamet att använda befintliga kapaciteter för att utföra de första globala rumsligt lösta beräkningarna av denna forcering med realistiska atmosfäriska och randvillkor. De avancerade bortom den befintliga globala årliga medeluppskattningen av metankraft genom att lösa dess säsongsbetonade och märkbara rumsliga variation.

Inte all metan skapad lika

Deras analys visade att metanpådrivning inte är spatialt enhetlig överhuvudtaget, och uppvisar anmärkningsvärda regionala mönster. Det mest slående fyndet från de första omfattande beräkningarna av metankraft är att eftersom ökenregioner på låga breddgrader har ljusa, exponerade ytor som reflekterar ljus uppåt för att förbättra de absorberande egenskaperna hos metan, det kan finnas en 10-faldig ökning av den lokaliserade metankortvågskraften.

Denna effekt är mest uttalad på platser som Saharaöknen eller den arabiska halvön. Dessa regioner får mest solljus på grund av sin närhet till ekvatorn och har exceptionellt låg relativ luftfuktighet, vilket bidrar till att ytterligare förstärka effekterna av metan.

Molntäcke visade sig också påverka gasens strålningseffekter. Ökad forcering för metan överliggande moln visade sig vara upp till nästan tre gånger större än global årlig forcering, och var associerade med oceaniska stratus molndäck väster om södra Afrika och Nord- och Sydamerika och med molnsystemen i den intertropiska konvergenszonen nära ekvatorn. Höghöjdsmoln kan minska solflödet på metan i den nedre troposfären, minska dess forcering i förhållande till förhållanden med klar himmel, men över nästan 90 procent av jordens yta, molnstrålningseffekter förbättrar metanstrålningskraften.

Forskarna tror att denna information om effekten av metan på inkommande solenergi är användbar för att främja klimatförändringsstrategier både för att ta hänsyn till den relativa styrkan i växthuseffekten mellan koldioxid och metan och för att bestämma den relativa sårbarheten i olika regioner över hela världen. världen till atmosfärisk uppvärmning.