Il nuovo ritratto tridimensionale delle concentrazioni di metano della NASA mostra il secondo maggior contributore al mondo al riscaldamento dell'effetto serra, la diversità delle fonti sul terreno, e il comportamento del gas mentre si muove attraverso l'atmosfera. Combinando più set di dati dagli inventari delle emissioni, compreso il combustibile fossile, agricolo, combustione di biomasse e biocombustibili, e simulazioni di sorgenti di zone umide in un modello computerizzato ad alta risoluzione, i ricercatori hanno ora uno strumento aggiuntivo per comprendere questo gas complesso e il suo ruolo nel ciclo del carbonio terrestre, composizione atmosferica, e sistema climatico.

Dalla Rivoluzione Industriale, le concentrazioni di metano nell'atmosfera sono più che raddoppiate. Dopo l'anidride carbonica, il metano è il secondo gas serra più influente, responsabile del 20-30% dell'aumento delle temperature della Terra fino ad oggi.

"C'è urgenza nel capire da dove provengono le fonti in modo che possiamo essere meglio preparati a mitigare le emissioni di metano dove ci sono opportunità per farlo, " ha detto il ricercatore Ben Poulter al Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.

Una singola molecola di metano è più efficiente nell'intrappolare il calore di una molecola di anidride carbonica, ma poiché la vita del metano nell'atmosfera è più breve e le concentrazioni di anidride carbonica sono molto più alte, l'anidride carbonica rimane ancora il principale contributore al cambiamento climatico. Il metano ha anche molte più fonti dell'anidride carbonica, questi includono i settori energetico e agricolo, così come fonti naturali da vari tipi di zone umide e corpi idrici.

"Il metano è un gas prodotto in condizioni anaerobiche, quindi questo significa che quando non c'è ossigeno disponibile, probabilmente troverai metano prodotto, " ha detto Poulter. Oltre alle attività di combustibili fossili, principalmente dal carbone, settori petroliferi e del gas, fonti di metano includono anche l'oceano, suoli allagati in zone umide con vegetazione lungo fiumi e laghi, agricoltura, come la coltivazione del riso, e gli stomaci dei ruminanti, compreso il bestiame.

"Si stima che fino al 60% dell'attuale flusso di metano dalla terra all'atmosfera sia il risultato delle attività umane, " disse Abhishek Chatterjee, uno scienziato del ciclo del carbonio con l'Associazione per la ricerca spaziale delle università con sede a Goddard. "Simile all'anidride carbonica, l'attività umana per lunghi periodi sta aumentando le concentrazioni atmosferiche di metano più velocemente di quanto la rimozione dai "pozzi" naturali possa compensarlo. Mentre le popolazioni umane continuano a crescere, cambiamenti nell'uso dell'energia, agricoltura e coltivazione del riso, l'allevamento del bestiame influenzerà le emissioni di metano. Però, è difficile prevedere le tendenze future a causa sia della mancanza di misurazioni che della comprensione incompleta dei feedback sul clima del carbonio".

I ricercatori stanno usando modelli al computer per cercare di costruire un quadro più completo del metano, ha affermato il meteorologo di ricerca Lesley Ott del Global Modeling and Assimilation Office di Goddard. "Abbiamo pezzi che ci raccontano le emissioni, abbiamo pezzi che ci dicono qualcosa sulle concentrazioni atmosferiche, e i modelli sono fondamentalmente il pezzo mancante che lega tutto questo e ci aiuta a capire da dove viene il metano e dove sta andando".

Per creare un quadro globale del metano, ott, Chatterjee, Poulter e i loro colleghi hanno utilizzato i dati sul metano degli inventari delle emissioni riportati dai paesi, Campagne sul campo della NASA, come l'Arctic Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE) e le osservazioni del Greenhouse Gases Observing Satellite (GOSAT Ibuki) dell'Agenzia spaziale giapponese e dello strumento di monitoraggio troposferico a bordo del satellite Sentinel-5P dell'Agenzia spaziale europea. Hanno combinato i set di dati con un modello informatico che stima le emissioni di metano sulla base di processi noti per alcuni tipi di copertura del suolo, come le zone umide. Il modello simula anche la chimica atmosferica che scompone il metano e lo rimuove dall'aria. Quindi hanno usato un modello meteorologico per vedere come il metano viaggiava e si comportava nel tempo mentre era nell'atmosfera.

La visualizzazione dei dati dei loro risultati mostra i movimenti eterei del metano e illumina le sue complessità sia nello spazio su vari paesaggi che con le stagioni. Una volta che le emissioni di metano sono aumentate nell'atmosfera, i venti d'alta quota possono trasportarlo ben oltre le loro sorgenti.

Quando hanno visto per la prima volta i dati visualizzati, diverse località si sono distinte.

In Sud America, il bacino del Rio delle Amazzoni e le sue zone umide adiacenti inondano stagionalmente, creando un ambiente privo di ossigeno che è una fonte significativa di metano. Globalmente, circa il 60% delle emissioni di metano proviene dai tropici, quindi è importante capire le varie fonti umane e naturali, disse Pollame.

Oltre l'Europa, il segnale del metano non è forte come in Amazzonia. Le fonti europee di metano sono influenzate dalla popolazione umana e dall'esplorazione e dal trasporto di petrolio, gas e carbone dal settore energetico.

In India, la coltivazione del riso e l'allevamento sono le due fonti trainanti di metano. "L'agricoltura è responsabile di circa il 20% delle emissioni globali di metano e comprende la fermentazione enterica, che è la trasformazione del cibo nelle viscere del bestiame, principalmente, ma include anche il modo in cui gestiamo i prodotti di scarto che provengono dall'allevamento e da altre attività agricole, "disse Pollame.

L'espansione economica della Cina e la grande popolazione guidano l'elevata domanda di petrolio, esplorazione di gas e carbone per l'industria e la produzione agricola, quali sono le sue fonti sottostanti di metano.

Le regioni artiche e ad alta latitudine sono responsabili di circa il 20% delle emissioni globali di metano. "Cosa succede nell'Artico, non sta sempre nell'Artico, " Ha detto Ott. "C'è una quantità enorme di carbonio che è immagazzinata nelle alte latitudini settentrionali. Una delle cose di cui gli scienziati sono veramente preoccupati è se, o meno, mentre i terreni si scaldano, più di quel carbonio potrebbe essere rilasciato nell'atmosfera. Proprio adesso, quello che vedi in questa visualizzazione non sono impulsi molto forti di metano, ma lo stiamo osservando molto da vicino perché sappiamo che è un luogo che sta cambiando rapidamente e che potrebbe cambiare drasticamente nel tempo".

"Una delle sfide nella comprensione del budget globale del metano è stata quella di conciliare la prospettiva atmosferica su dove pensiamo che il metano venga prodotto con la prospettiva dal basso verso l'alto, o come utilizziamo i rapporti a livello nazionale o i modelli della superficie terrestre per stimare le emissioni di metano, " ha affermato Poulter. "La visualizzazione che abbiamo qui può aiutarci a comprendere questa discrepanza dall'alto verso il basso e dal basso verso l'alto e aiutarci anche a ridurre le incertezze nella nostra comprensione del bilancio globale del metano fornendoci segnali visivi e una comprensione qualitativa di come il metano si muove nell'atmosfera e dove viene prodotto".

I dati modello delle fonti di metano e dei trasporti aiuteranno anche nella pianificazione di future missioni sia sul campo che via satellite. Attualmente, La NASA ha pianificato un satellite chiamato GeoCarb che verrà lanciato intorno al 2023 per fornire osservazioni geostazionarie spaziali del metano nell'atmosfera su gran parte dell'emisfero occidentale.