Att förstå vad som påverkar mängden metan i atmosfären har identifierats av American Geophysical Union som en av de främsta utmaningarna inom jordvetenskaperna under de kommande decennierna på grund av metans oerhört viktiga roll när det gäller att uppfylla klimatuppvärmningsmål.

Metan är den näst viktigaste människogjorda växthusgasen och stiger snabbare i atmosfären än förutspått av skäl som inte är väl förstådda. Det är ungefär 30 gånger mer potent än koldioxid för att värma jorden under ett sekels tidsskala.

Minskning av de globala metanutsläppen behövs för att nå målen för global klimatuppvärmning. Målet med Parisavtalet 2015 är att hålla den globala medeltemperaturökningen väl under 2°C från förindustriella nivåer år 2100.

Framgång beror på att enskilda länder minskar sina utsläpp av växthusgaser genom sina nationellt bestämda bidrag, som kommer att utvärderas vart femte år i en global lagerupptagning.

Ett nytt papper publicerat idag och leds av klimatforskare från University of Bristol, förklarar den nya tekniken och de vetenskapliga framsteg som behövs för att spåra dessa minskningar.

Ungefär hälften av metanet som släpps ut till atmosfären kommer från naturliga källor, inklusive våtmarker och geologiska sipprar.

Resten släpps ut från jordbruket, användning av fossila bränslen, och andra mänskliga aktiviteter. Eftersom metan är en så kraftig absorberare av strålning i atmosfären och för att det sönderfaller i atmosfären snabbare än koldioxid, planerade atmosfäriska koncentrationsvägar som uppfyller Parisavtalet syftar till att minska antropogena metanutsläpp med nästan hälften av dagens nivåer.

"Budgeten" för atmosfärisk metan är summan av de olika individuella källorna och "sänkorna" (avlägsnandet av metan från atmosfären) som förändrar den totala mängden metan i atmosfären.

Dr Anita Ganesan, från University of Bristol's School of Geographical Sciences och huvudförfattare till artikeln, sade:"Det finns stora utmaningar i vår förmåga att kvantifiera denna budget, och dessa utmaningar gör det svårt att bedöma om de utsläppsminskningar som utlovats för Parisavtalet faktiskt inträffar."

Den nya studien belyser spännande ny teknik som används för att mäta metan i miljön, diskuterar de nuvarande begränsningarna inom huvudområdena inom metanvetenskap och föreslår framsteg som, under det kommande decenniet, skulle avsevärt förbättra vår förmåga att förstå mekanismerna som orsakar förändringar i atmosfäriskt metan.

Några av dessa nya teknologier inkluderar möjligheten att mäta sällsynta isotopvarianter i metan, som ger ny förmåga att lokalisera källorna till utsläpp, satelliter, som kartlägger metankoncentrationer globalt med oöverträffade detaljer, och system för att övervaka eventuella ”feedback” -utsläpp från permafrost.

Genom att tolka dessa nya mätningar genom state-of-the-art modellimuleringar av atmosfären kommer utsläppen att kunna kvantifieras mer exakt från mätningar i atmosfären. Studien belyser också de viktigaste framstegen som behövs för att länder ska kunna bättre inventera sina metanutsläpp, till exempel, genom att kunna spåra sammansättningen av avfall som skickas till deponier, eller att övervaka utsläpp från läckor i olje- och gasindustrin.

De tre huvudaspekterna av metanvetenskap som täcks inkluderar atmosfäriska mätningar av metan och dess isotopvariationer, modeller som simulerar processerna bakom metanutsläpp och kvantifiering av de olika komponenterna i metanbudgeten från atmosfäriska mätningar. Förbättringar inom dessa tre områden kommer tillsammans att resultera i en mer exakt kvantifiering av metanutsläpp, vilket är ett viktigt steg mot att veta om vi är på väg att uppfylla Parisavtalet.

Dr Matt Rigby från University of Bristol's School of Chemistry, är medförfattare till studien. Han tillade:"Vi kan inte med mycket tillförsikt förklara de faktorer som har resulterat i stora variationer i atmosfären under de senaste decennierna, och med den nivån av nuvarande osäkerhet - att veta hur man kontrollerar dessa koncentrationer för att vara i linje med klimatmål är en ännu större utmaning. "

Dr Ganesan sa:"Sedan Parisavtalet har Det har tyvärr skett en stor skillnad mellan några av de planerade koncentrationsvägarna som skulle uppfylla Paris mål och de faktiska metankoncentrationerna i atmosfären.

"Konsekvensen är att reviderade vägar nu kräver att sänkningar av metankoncentrationerna sker senare och med en mycket större mängd. Varje år som minskningarna försenas innebär en större minskning för framtiden. Tills vi förstår vad som styr variationerna i atmosfäriska koncentrationer av metan , vi riskerar att hamna längre efter."