"Vi vet att havet naturligt släpper metan till atmosfären, men vi behöver inte nödvändigtvis hur mycket." (Kreditera: Josh Withers / Unsplash)

Ny forskning använder datavetenskap för att bestämma hur mycket metan som går från havet och ut i atmosfären varje år.

För att förutsäga effekterna av mänskliga utsläpp behöver forskare en fullständig bild av atmosfärens metancykel. De måste veta storleken på ingångarna - både naturliga och mänskliga - såväl som utgångarna. De måste också veta hur länge metan finns i atmosfären.

Resultaten, publicerad i Nature Communications, fyller ett långvarigt gap i metancykelforskningen och hjälper klimatforskare att bättre utvärdera omfattningen av mänskliga störningar.

Var tredje år kallade en internationell grupp klimatforskare Global Carbon Project uppdaterar vad som kallas metanbudgeten. Metanbudgeten återspeglar det nuvarande förståelsetillståndet för in- och utgångarna i den globala metancykeln. Den senaste uppdateringen var i 2016.

”Metanbudgeten hjälper oss att placera mänskliga metanutsläpp i sammanhang och ger en baslinje mot vilken man kan bedöma framtida förändringar, säger Tom Weber, biträdande professor i jord- och miljövetenskap vid University of Rochester. ”Tidigare metanbudgetar har havet varit en mycket osäker term. Vi vet att havet naturligt släpper metan till atmosfären, men vi behöver inte nödvändigtvis hur mycket. ”

Lägga till metanbudgeten

I metanbudgeten, om en term är osäker, lägger den osäkerhet till alla andra villkor och begränsar forskarnas förmåga att förutsäga hur det globala metansystemet kan förändras. Av den anledningen har det varit ett viktigt mål för metancykelforskning i många år att komma fram till en mer exakt uppskattning av utsläpp av havsmetan.

Men, säger Weber, "det är inte lätt." Eftersom havet är så enormt, har bara små delar provats för metan, vilket innebär att data är knappa.

För att övervinna denna begränsning sammanställde Weber och Nicola Wiseman, doktorand vid University of California, Irvine, alla tillgängliga metandata från havet och matade in dem i maskininlärningsmodeller - datoralgoritmer utformade för mönsterigenkänning. Dessa modeller kunde känna igen systematiska mönster i metandata, vilket gjorde det möjligt för forskarna att förutsäga vilka utsläpp som troligen kommer att bli, även i regioner där inga direkta observationer har gjorts.

"Vår metod tillät oss att fastställa den globala utsläppsnivån för havet mycket mer exakt än någonsin tidigare," säger Weber.

Den senaste versionen av metanbudgeten kommer att släppas senare i år och innehåller resultaten från Webers papper, vilket ger forskare en bättre förståelse för hur metan cyklar i hela jordens system.

Grunt vatten och fytoplankton

Förutom att bidra till en bättre förståelse av den globala metanbudgeten gav forskningen två andra intressanta resultat:

För det första bidrar mycket grunt kustvatten till cirka 50% av de totala metanutsläppen från havet, trots att de endast utgör 5% av havsområdet. Det beror på att metan kan sippra ut ur naturgasbehållare längs kontinentala marginaler och kan vara det producerad biologiskt i anoxiska (syreutarmade) sediment vid havsbotten.

På djupa vatten kommer metan sannolikt att oxideras när det går sin långa väg från havsbotten till atmosfären. Men i grunt vatten finns det en snabb väg till atmosfären och metan rymmer innan den oxideras. Weber samarbetar med John Kessler, professor i jord- och miljövetenskap vid University of Rochester, för att lösa de återstående osäkerheterna i utsläpp av kustmetan genom att genomföra forskningskryssningar och vidareutveckla modeller för maskininlärning.

För det andra uppvisar metan ett rumsligt mönster som är mycket likt det i fytoplanktonöverflödet, vilket stöder en kontroversiell nylig hypotes om att plankton producerar metan i ythavet. Tidigare trodde forskare att metan bara kunde produceras under de anoxiska förhållandena som finns på havets botten. "Bevis samlas gradvis för att vända det paradigmet, och vårt papper lägger till en viktig del," säger Weber.

Varje naturlig metankälla är sannolikt också känslig för klimatförändringar, och det är viktigt för forskare att ha en exakt baslinje.

"Det finns ett antal skäl att tro att havet kan bli en större metankälla i framtiden, men om vi inte har en bra uppskattning av hur mycket det släpper ut just nu, kommer vi aldrig att identifiera de framtida förändringarna," Weber säger.

Wiseman är en tidigare forskarutbildare vid University of Rochester. Hon och Weber arbetade med Annette Kock vid GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research i Tyskland.

källa: University of Rochester

relaterade böcker

Klimatförändring: Vad alla behöver veta

av Joseph Romm
Den väsentliga grunden för vad som kommer att bli den avgörande frågan om vår tid, Klimatförändring: Vad alla behöver veta är en tydlig överblick över vetenskapens, konflikterna och konsekvenserna av vår uppvärmningsplan. Från Joseph Romm, chefvetenskapliga rådgivare för National Geographic's År av Living Dangerously serier och en av Rolling Stone's "100-personer som förändrar Amerika" Klimatförändring erbjuder användarvänliga, vetenskapligt stränga svar på de svåraste (och oftast politiserade) frågorna kring vilken klimatolog Lonnie Thompson har ansett "en klar och nuvarande fara för civilisationen". Finns på Amazon

Klimatförändring: Vetenskapen om global värme och vår energi Framtidens andra utgåvan Edition

av Jason Smerdon
Denna andra upplagan av Klimatförändring är en tillgänglig och omfattande guide till vetenskapen bakom global uppvärmning. Exklusivt illustrerad, texten riktas mot studenter på olika nivåer. Edmond A. Mathez och Jason E. Smerdon ger en bred, informativ introduktion till vetenskapen som ligger till grund för vår förståelse av klimatsystemet och effekterna av mänsklig aktivitet på uppvärmningen av vår planet.Mathez och Smerdon beskriver rollerna som atmosfären och havet spela i vårt klimat, introducera begreppet strålningsbalans och förklara klimatförändringar som inträffade tidigare. De beskriver också de mänskliga aktiviteter som påverkar klimatet, som växthusgas och aerosolutsläpp och avskogning samt effekterna av naturfenomen.  Finns på Amazon

Vetenskapen om klimatförändring: En hands-on-kurs

av Blair Lee, Alina Bachmann
Vetenskapen om klimatförändring: En hands-on-kurs använder text och arton hands-on-aktiviteter att förklara och undervisa vetenskapen om global uppvärmning och klimatförändringar, hur människor är ansvariga och vad som kan göras för att sakta eller stoppa graden av global uppvärmning och klimatförändringar. Denna bok är en komplett, omfattande guide till ett viktigt miljöämne. Ämnen som omfattas av denna bok är: hur molekyler överför energi från solen för att värma atmosfären, växthusgaser, växthuseffekten, den globala uppvärmningen, den industriella revolutionen, förbränningsreaktionen, återkopplingsslingorna, förhållandet mellan väder och klimat, klimatförändringar, kolsänkor, utrotning, kolavtryck, återvinning och alternativ energi. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.