Metan är en kraftfull växthusgas och en stor bidragande faktor till den globala uppvärmningen. Metanutsläppen till atmosfären har ökat med cirka 150 procent under de senaste tre århundradena, men det har varit svårt för forskare att avgöra exakt var dessa utsläpp kommer från; värmefångande gaser som metan kan släppas ut naturligt, såväl som från mänsklig aktivitet.

University of Rochester forskare Benjamin Hmiel, en postdoktor i Vasilii Petrenkos labb, professor i jord- och miljövetenskap, och deras medarbetare, mätte metannivåer i antika luftprover och fann att forskare har kraftigt underskattat mängden metan som människor släpper ut i atmosfären via fossila bränslen. I en tidning publicerad i Natur , forskarna pekar på att en minskning av användningen av fossila bränslen är ett viktigt mål för att bromsa klimatförändringarna.

"Att sätta striktare regler för metanutsläpp på fossilbränsleindustrin kommer att ha potential att minska den framtida globala uppvärmningen i större utsträckning än man tidigare trott, " säger Hmiel.

Två typer av metan

Metan är den näst största antropogena – härrörande från mänsklig aktivitet – som bidrar till den globala uppvärmningen, efter koldioxid. Men, jämfört med koldioxid, såväl som andra värmefångande gaser, metan har en relativt kort hållbarhet; den varar i genomsnitt bara nio år i atmosfären, medan koldioxid, till exempel, kan finnas kvar i atmosfären i ungefär ett sekel. Det gör metan till ett särskilt lämpligt mål för att minska utsläppsnivåerna på kort tid.

"Om vi ​​slutade släppa ut all koldioxid idag, höga koldioxidnivåer i atmosfären skulle fortfarande kvarstå under lång tid, " Hmiel säger. "Metan är viktigt att studera eftersom om vi gör ändringar i våra nuvarande metanutsläpp, det kommer att reflekteras snabbare."

Metan som släpps ut i atmosfären kan sorteras i två kategorier, baserat på sin signatur av kol-14, en sällsynt radioaktiv isotop. Det finns fossil metan, som har hållits sekvestrerad i miljontals år i gamla kolväteavlagringar och inte längre innehåller kol-14 eftersom isotopen har sönderfallit; och det finns biologisk metan, som är i kontakt med växter och vilda djur på planetens yta och innehåller kol-14. Biologisk metan kan frigöras naturligt från källor som våtmarker eller via antropogena källor som deponier, risfält, och boskap. Fossil metan, som är i fokus för Hmiels studie, kan släppas ut via naturliga geologiska sippor eller som ett resultat av att människor utvinner och använder fossila bränslen inklusive olja, gas, och kol.

Forskare kan noggrant kvantifiera den totala mängden metan som släpps ut till atmosfären varje år, men det är svårt att bryta ner denna summa i dess individuella komponenter:Vilka delar kommer från fossila källor och vilka är biologiska? Hur mycket metan frigörs naturligt och hur mycket frigörs av mänsklig aktivitet?

"Som ett forskarsamhälle har vi kämpat för att förstå exakt hur mycket metan vi som människor släpper ut i atmosfären, säger Petrenko, en medförfattare till studien. "Vi vet att den fossila bränslekomponenten är en av våra största komponentutsläpp, men det har varit utmanande att fastställa det eftersom i dagens atmosfär, de naturliga och antropogena komponenterna i de fossila utsläppen ser likadana ut, isotopiskt."

Att vända sig till det förflutna

För att mer exakt separera de naturliga och antropogena komponenterna, Hmiel och hans kollegor vände sig till det förflutna, genom att borra och samla iskärnor från Grönland. Iskärnproverna fungerar som tidskapslar:de innehåller luftbubblor med små mängder gammal luft instängd inuti. Forskarna använder en smältkammare för att extrahera den gamla luften från bubblorna och studerar sedan dess kemiska sammansättning.

Hmiels forskning fokuserade på att mäta luftens sammansättning från början av 1700-talet – innan den industriella revolutionen började – fram till idag. Människor började inte använda fossila bränslen i betydande mängder förrän i mitten av 1800-talet. Genom att mäta utsläppsnivåer före denna tidsperiod kan forskare identifiera de naturliga utsläppen utan de utsläpp från fossila bränslen som finns i dagens atmosfär. Det finns inga bevis som tyder på att naturliga fossila metanutsläpp kan variera under loppet av några århundraden.

Genom att mäta kol-14-isotoperna i luft för mer än 200 år sedan, forskarna fann att nästan all metan som släpptes ut till atmosfären var biologisk till sin natur fram till omkring 1870. Det var då den fossila komponenten började stiga snabbt. Tidpunkten sammanfaller med en kraftig ökning av användningen av fossila bränslen.

Halterna av naturligt frisatt fossil metan är cirka 10 gånger lägre än tidigare forskning rapporterat. Med tanke på de totala fossila utsläppen som mäts i atmosfären idag, Hmiel och hans kollegor drar slutsatsen att den konstgjorda fossila komponenten är högre än förväntat - 25-40 procent högre, de hittade.

Konsekvenser av klimatförändringar

Uppgifterna har viktiga konsekvenser för klimatforskningen:om antropogena metanutsläpp utgör en större del av det totala, Att minska utsläppen från mänskliga aktiviteter som utvinning och användning av fossila bränslen kommer att ha en större inverkan på att bromsa den framtida globala uppvärmningen än vad forskare tidigare trott.

Till Hmiel, det är faktiskt goda nyheter. "Jag vill inte bli för hopplös på det här eftersom mina data har en positiv implikation:de flesta av metanutsläppen är antropogena, så vi har mer kontroll. Om vi ​​kan minska våra utsläpp, det kommer att få mer effekt."