北極はメタン時限爆弾かもしれない、あるいはそうではない

研究者らは、永久凍土が溶けると主にメタンが放出されるのか、それとも二酸化炭素が放出されるのかをまだ議論している。

気候変動による最悪の影響を回避できる時間はすでに限られています。 これまで安定していた炭素の貯蔵量が突然大気中に放出されれば、その量はさらに縮小する可能性がある。 そして、多くの気候学者が懸念している最大の要因は、北半球の約4分の1を覆う凍土である永久凍土だ。 気候変動に関する政府間パネルは2018年の特別報告書の中で、永久凍土は将来の二酸化炭素排出量に大きな不確実性をもたらすと警告した。

その不確実性の根底にあるのは、永久凍土に蓄えられた古い炭素の運命です。 化石燃料を燃やすのと同じように、何千年も地球に蓄えられてきた凍った土壌から炭素を放出すると、地球が急速に温暖化する可能性があります。 しかし科学者らは、その炭素が主に二酸化炭素として放出されるのか、それともより強力な温室効果ガスであるメタンとして放出されるのかを確信していない。

永久凍土とは、一年中凍った土壌のことです。 これには、有機物が豊富な砂、岩、または暗い土が含まれる場合があります。 気候の観点から最も重要なのは、この有機物が豊富な土壌です。 何千年、場所によっては何万年もかけて、植物や動物は死んで分解され、有機物として土壌の一部になりました。 そして、堆肥のような土壌が凍結すると、そこに含まれる炭素はすべて大気から閉じ込められるようになりました。

そのため、永久凍土は炭素が大量に貯蔵された場所となります。 高緯度の約 700 万平方マイルに広がり、大気全体の炭素量の約 2 倍である約 1 兆 5000 億トンの炭素が含まれています。 そして、地球の極地が急速に温暖化しているため、この店舗はますます脆弱になっています。

永久凍土が解けると、微生物がその有機物を分解できるようになります。 湿った空気を含んだ土壌では、この有機物はほとんどが二酸化炭素に変換されます。 湿った低酸素条件では、代わりに次のように変換されます。 メタン、20年間で二酸化炭素の86倍も地球を温暖化させます。

研究では、気候温暖化により放出される可能性があると推定されています 最大15パーセント 今世紀、永久凍土に蓄えられている炭素の量は減少しているため、このリスクを理解することが重要です。 問題は、この凍った土壌がどのくらいの速さで解けるのか、そしてどのような温室効果ガスが放出されるのかを解明するのが難しいことだ。

方程式の一部は、永久凍土がどれだけ早く解けるかということです。 ほとんどの凍った土壌はゆっくりと解けます。毎年夏になると、多くの場所で永久凍土がどんどん薄くなっていきます。 しかし、時々、永久凍土のポケットが「突然の雪解け」と呼ばれる現象で一度に溶け出すことがあります。 このプロセスにより、 氷の層で支えられなくなった土地が沈み、丘の斜面が侵食され、新たな湿地が形成される。 湖。 結果として生じるポケット状の地形はサーモカルストと呼ばれます。

池が点在する土地の航空写真
アラスカの雪解けの大地 土地管理局

先月、気候科学者たちは、 で報告されました 自然地球科学 これらの急激な融解領域では、永久凍土の太古の炭素貯蔵庫から放出される二酸化炭素とメタンの量が大幅に増加する可能性がある。 高排出量の将来の気候シナリオの下では、突然の雪解けの総面積は160万平方キロメートルに達した 2100 年までに、2300 年までに 250 万平方キロメートル (60 万平方マイルと 100 万平方マイル) それぞれ)。 この急激な融解を経験する永久凍土の土地は 5 パーセント未満ですが、排出量のほぼ半分は、より広い範囲をカバーする徐々に融解する地域から発生します。 現在の気候モデルにはこの急速な融解プロセスは含まれていないが、著者らは、これをカウントすると永久凍土融解による炭素排出量の以前の推定値が2倍になる可能性があると結論付けている。

急激な雪解けと緩やかな雪解けの相対量を理解することで、二酸化炭素とメタンがどのくらい生成されているかも明らかになる可能性があります。 ニューファンドランド記念大学の気候科学者マリレナ・ゲン氏は、土壌が徐々に解けると、浸水した堆積物がまだ凍った層の上に残ると話す。 水が移動する場所がないため、このゾーンでは酸素が失われ、メタン生成バクテリアの活動が促進されます。 突然の雪解けでは、土壌から水が流出し、二酸化炭素の生成割合が増加する可能性があります。 確かに、 自然地球科学 研究では、急激な雪解けシナリオでは、温室効果ガスの大部分が二酸化炭素で、メタンはわずか 20 パーセントであることがわかりました(ただし、このガスは温暖化の 50 パーセントに寄与しました)。

しかし、別の最近の研究が指摘しているように、メタンを理解するにはそれだけではありません。 の 2月中旬に発表された論文 化学研究者らは、1万8000年前から8000年前、つまり最後の氷河期の後に地球が再び温暖化していた時期の南極の氷床コアを分析した。 氷の中の空気ポケットを利用して、その期間に大気中に存在するガスを定量化することができた。 彼らは、放射性炭素14同位体を含まないメタンを探した。メタンは生きている物質や最近崩壊した物質に自然に存在するが、有機物が老化するにつれて失われる。 永久凍土には非常に古い炭素が含まれているため、永久凍土から生成されるメタンには通常、炭素 14 が実質的に含まれません。 もし気泡にこの種のメタンが含まれていたとしたら、退氷期に永久凍土が原因のメタンブームがあったことを示すことになる。

しかし、氷床コアのサンプルに含まれるメタンのほとんどには C-14 が含まれており、永久凍土や他の古い炭素貯蔵所以外の発生源から来たことを意味します。 北極が現在よりも少し暖かくなった温暖化の時期から、研究者らは永久凍土から放出されたメタンはほとんどないと結論付けた。

NOAA地球システム研究所の炭素循環研究者であり、この研究の共著者であるアイザック・ヴィモント氏は言う。 この結果は、他の研究が指摘している地球温暖化によるメタン爆発が見られない可能性を示唆している に。 「これらの古い炭素貯留層(永久凍土のような)は、安定した状態を維持するとある程度まで言えます」とヴィモント氏は言う。 「今後のことは分かりません。」 前回の退氷期に観測された温度を超えて気温が上昇し続けた場合、メタンの驚くべき事態がまだ待っているかもしれません。

Vimont と彼の同僚は、彼らの評価がどのようにして異なる結論に達したかについて、1 つの説明を提供しています。 一部の微生物は水浸しの環境で基本的にメタンを吐き出しますが、他の生物はメタンを食べて二酸化炭素を吐き出します。 このように、放出されたメタンのすべてが実際に大気中に到達するわけではありません。 いくつかの研究 北極海底からのメタンの浸出におけるこのプロセスを記録しました。 「古いメタンの放出は現代の気候変動のペースよりもはるかに遅い」とリバプール大学の生物地球化学者ジョシュア・ディーンは次のように書いている。 それに付随する記事 化学 勉強. 「これは、メタンが生態系の食物網内の豊富なエネルギー源であるためです。」

確かに、ある程度のメタンの放出はあるでしょうし、現在も放出されています。 しかし、天然ガスの生産や燃焼など、他のメタン発生源と比較すると、それは重要ではないかもしれません。

しかし、たとえメタンの突然の急増が経験されなかったとしても、それは北極が主要な炭素源になる危険にさらされていないことを意味するものではありません。 永久凍土は今も気候変動により失われ続けています。 たとえそのほとんどが二酸化炭素に変わりつつあるとしても、依然として大量の排出物がこれらの土地から漂っています。 二酸化炭素が比較的多いことが必ずしも良いわけではない、と耿氏は言う。 二酸化炭素は大気中に長く存在するため、メタンよりも長く地球に留まり、地球を温めます。 「(退氷期中の)過去の温暖化は、永久凍土に蓄えられた炭素がメタンではなく二酸化炭素として放出されることを示した」と耿氏は科学研究について語った。 「炭素もメタンも、永久凍土から放出されることを我々が期待しているものではありません。」

メタンであれ炭素であれ、北極における余分な炭素汚染の影響は、驚くべきことに、定量化することも困難です。 それは、ある程度、氷が失われるにつれてより多くの植物が根を張り、自ら炭素を蓄え始めることができるからです。

しかしゲン氏とアラスカ大学フェアバンクス校の永久凍土研究者アレクサンダー・ホロドフ氏は、依然として我々は重大な問題に直面していると言う。 気候フィードバック効果: 永久凍土からの炭素排出は地球を温暖化させ、排出量の増加につながり、より多くの土地を溶かします。 すぐ。 ホロドフ氏はアラスカ内陸部の永久凍土を研究しているが、同氏によればこの地域はモハーベ砂漠と同じくらい乾燥しているという。 同氏によると、永久的な地面の氷は夏の間、この地域の土壌を湿った状態に保ち、植物の成長を促進するという。 氷がなければ、それらの風景はよりアメリカ南西部に似てくるかもしれません。

ゲン氏とホロドフ氏によれば、永久凍土の将来を予測する上での問題の一部は、永久凍土地域が 人里離れたツンドラや北方林には人家がほとんどなく、この荒野へのアクセスは困難を伴う可能性があります。 挑戦。

しかし、研究者たちはこの謎を解くために自分たちの役割を果たしています。 Geng 氏は、グリーンランドでの現地調査に基づいて、気温の上昇とそれに対応する永久凍土地におけるメタン生成量の増加との間の相関関係を解明しています。 この関係は既存の気候モデルに組み込むことができるが、このモデルにはこの気候フィードバックに関する情報が不足していることが多いと彼女は言う。 と 新しい情報、地球がどのくらいの炭素汚染に耐えられるかをもっと適切に予算化できるかもしれません。

これは重要なことです。なぜなら、ヴィモント氏と NOAA の研究者たちが大気監視ステーションで古い炭素の化学的指紋に気づき始めたときには、手遅れになってしまうからです。 化石燃料の燃焼を止めることでメタンの排出を止めることはできますが、一度解き放たれた強力な自然サイクルを止めることはできません。 「(メタンを放出する)天然源がある場合、それを元に戻す方法はありません」とヴィモント氏は言う。 「出始めたら止める方法はない。」

最新のブログ投稿

カリフォルニア・ハイパーループのテストトラックが間もなく建設開始
August 23, 2023

ハイパーループ・トランスポーテーション・テクノロジーズは、カリフォルニアの不動産開発地であるキーバレーにサービスを提供する5マイルのトラックで2016年に起工する予定である。 早ければ2018年にも旅客輸送を開始する予定だ。 提供: Hyperloop Transportation Techn...

野生の避妊: ハッピーエンドのその先へ
August 18, 2023

シカ、ネズミ、コヨーテなどの害虫は野生動物の避妊物語の一側面を構成していますが、もし避妊したらどうなるでしょうか... シカ、ネズミ、コヨーテなどの害虫は、野生動物の避妊物語の一側面を構成していますが、人間が救おうとしている動物の個体数を管理する必要がある場合はどうなるでしょうか? かつて絶...

米特殊部隊、XM-25レーザー誘導式スマートバレット兵器を実戦に携行予定
August 23, 2023

25,000 ドルの Best Of What's New 賞を受賞した作品は、2012 年に完全生産される予定です。 米陸軍特殊部隊の兵士は今夏、XM-25武器を配備し、建物内に隠れた敵に致死性のスマート弾を浴びせることができるようになる。 この銃を試したアフガニスタン紛争の退役軍人らは、...