Metan (CH₄) to – obok pary wodnej i dwutlenku węgla – jeden z kluczowych gazów cieplarnianych. Choć jego stężenie w atmosferze od czasów przedprzemysłowych niemal się potroiło, naukowcy wciąż nie mają pełnej wiedzy na temat jego roli w zmianach klimatu.
Nowe badania pokazują, że skala jego wpływu zależy nie tylko od ilości emisji, ale też od przyjętej metody pomiaru – np. GWP100 lub GWP* – które dają różne wyniki i prowadzą do odmiennych wniosków na temat skutków obecności metanu w atmosferze.
W odpowiedzi na rosnące stężenie tego gazu, na szczycie klimatycznym COP26 w 2021 r. ogłoszono Global Methane Pledge (GMP), zakładający redukcję globalnych emisji metanu o 30% do 2030 r. Problem w tym, że największe gospodarki – Chiny, Indie i Rosja – nie przystąpiły do porozumienia. Oznacza to, że pozostałe kraje musiałyby zredukować emisje aż o 60%, by osiągnąć zakładany cel.
Redukcja emisji nie zawsze oznacza spadek stężenia
Około 20% globalnych emisji metanu pochodzi z hodowli przeżuwaczy. W takich krajach jak Nowa Zelandia, Irlandia czy Brazylia to właśnie ten sektor odpowiada za największy ich udział, dlatego często staje się przedmiotem działań ograniczających emisję.
Problemem jest jednak to, że narzędzia służące do monitorowania i modelowania metanu wciąż są niedoskonałe. Choć dostępność danych satelitarnych rośnie, pomiary terenowe nadal nie pozwalają dokładnie określić, skąd metan się wydobywa i gdzie jest pochłaniany. Modele klimatyczne bywają niespójne, a niektóre sugerują, że redukcja emisji wcale nie musi prowadzić do spadku jego stężenia w atmosferze.
Część badaczy zwraca uwagę, że dynamika metanu może być nieliniowa, czyli nieproporcjonalna i trudna do przewidzenia – zależna od złożonych procesów atmosferycznych, które nie są jeszcze dobrze poznane. To oznacza, że skuteczne działania na rzecz redukcji muszą opierać się na bardziej zaawansowanych modelach niż te, które dziś dominują.
Niewyjaśnione tajemnice atmosferycznego metanu
Wciąż istnieje wiele zjawisk, których obecne modele nie potrafią wyjaśnić. Przykładowo:
- W połowie lat 80. tempo wzrostu stężenia metanu wyraźnie spadło, a między 2000 a 2006 r. niemal się zatrzymało.
- Po 2006 r. nastąpił gwałtowny wzrost – mimo że emisje nie zwiększyły się znacząco.
- Od 2000 r. zmienił się stosunek izotopów węgla (C13/C12) w metanie – co odwróciło trend utrzymujący się przez ponad 100 lat.
- Zarówno w danych historycznych, jak i współczesnych, obserwuje się regularny, siedmioletni cykl stężeń metanu – możliwe, że jego źródłem są procesy geologiczne, których jeszcze nie znamy.
Modele klimatyczne dobrze radzą sobie z przewidywaniem sezonowych wzorców emisji (np. wzrost metanu latem na półkuli północnej), ale nie są w stanie uchwycić krótkotrwałych, subtelnych wahań. Te mikrofluktuacje mogą sugerować, że atmosfera ma wiele stabilnych „stanów”, zależnych od czynników, których jeszcze nie rozumiemy.
Równie tajemnicze są zjawiska z przeszłości:
- podczas młodszego dryasu (ok. 12 800 lat temu) poziom metanu gwałtownie spadł, a potem równie gwałtownie wzrósł – mimo braku większych zmian temperatury;
- od końca epoki lodowcowej stężenie metanu na półkuli północnej jest o 8% wyższe niż na południowej – i tak jest do dziś;
- ok. 5 000 lat temu rozpoczął się nietypowy, trwały wzrost stężenia metanu – wbrew oczekiwaniom, że po okresie międzyglacjalnym poziom gazów cieplarnianych powinien stopniowo spadać.
Czy nawoływanie do redukcji emisji metanu nie jest przedwczesne?
Obecne stężenie metanu w atmosferze jest najwyższe od 800 000 lat – być może od czasów dinozaurów. Choć za jego wzrost obwinia się głównie człowieka (zwłaszcza emisje z paliw kopalnych), to nie wyjaśnia on całkowicie obserwowanych trendów.
W czasach przedindustrialnych metan pochodził z naturalnych źródeł, takich jak torfowiska czy procesy trawienne zwierząt. Możliwe też, że w przeszłości metan szybciej znikał z atmosfery – a więc przy tych samych emisjach stężenie było niższe.
To wszystko pokazuje, że nadal nie rozumiemy w pełni, jak długo metan utrzymuje się w atmosferze i jakie czynniki lokalne wpływają na jego cykl. Mimo ogromnych ilości danych i badań, wiele kluczowych pytań pozostaje bez odpowiedzi. Dlatego niektórzy eksperci ostrzegają: nawoływanie do gwałtownego ograniczania emisji metanu może być przedwczesne – dopóki nie poznamy lepiej mechanizmów jego obecności w atmosferze.
Metan jako element złożonego, nieliniowego systemu
Postęp w zrozumieniu zachowania metanu wymaga nie tylko większej ilości danych, ale przede wszystkim nowych podejść matematycznych i koncepcyjnych. Obecnie stosuje się dwa główne modele:
- oddolne (bottom-up) – oparte na szacunkach lokalnych emisji,
- odgórne (top-down) – wykorzystujące dane satelitarne.
Obie metody obarczone są dużą niepewnością. Nie wychwytują krótkoterminowych i sezonowych zmian ani nie uwzględniają złożonych procesów, które miały miejsce w przeszłości.
Wiele modeli próbuje tłumaczyć ostatnie zmiany emisjami z tropikalnych terenów podmokłych.To jednak hipoteza trudna do zweryfikowania, ponieważ dane z tych obszarów są ograniczone przez chmurzenie, a sama teoria opiera się bardziej na dopasowywaniu modeli do dostępnych danych niż na bezpośrednich pomiarach.
Pomija się też inną możliwość – że metan rozkłada się dziś wolniej niż kiedyś. Oznacza to, że wzrost jego stężenia nie musi wynikać z większych emisji, lecz z mniejszego tempa rozpadu – a więc niekoniecznie metanu jest więcej.
Kluczowy problem to założenie, że atmosfera jest systemem liniowym. Coraz więcej wskazuje jednak na to, że metan może zachowywać się w sposób nieliniowy, z chaotycznymi zmianami i gwałtownymi skokami. Takie podejście mogłoby lepiej tłumaczyć wiele zaskakujących wahań stężenia tego gazu.
By zrozumieć zarówno drobne fluktuacje, jak i wielkie anomalie, być może trzeba całkowicie przemyśleć sposób modelowania metanu – traktując go jako część złożonego, dynamicznego systemu.
Poszukiwania modeli, które pozwolą uchwycić pełną, złożoną dynamikę atmosferycznego metanu, są dziś jednym z największych wyzwań nauki o klimacie.