I år 2020 økte metan i atmosfæren med 15,1 deler per milliard, den høyeste vekstraten siden atmosfæriske målinger startet på begynnelsen av 1980-tallet. Denne dramatiske økningen forklares i en ny studie publisert i Nature.
Studien er ledet av professor Shushi Peng fra Peking University i Kina, i samarbeid med et team av forskere fra Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE) i Frankrike, og medforfattere fra USA og Norge. Teamet kombinerte utlippsestimater for fossilt brensel og metanutslipp fra landbruket og økosystemmodeller for å forutsi utslipp fra våtmark og brann med atmosfæriske målinger og modellering.
Metanveksten skyldes uavhengige fenomener
– Den høye metanveksten i 2020 skyldes to helt uavhengige fenomener, forklarer Rona Thompson ved NILU. Hun var involvert i studien.
– For det første ble hydroksylradikaler (OH), som er hovedkilden til å fjerne metan fra atmosfæren, redusert i 2020. Det betyr at mer metan (CH4) forblir i atmosfæren. Nedgangen i OH forklares hovedsakelig av et sammenfallende og midlertidig fall i utslipp av nitrogenoksid (NOx) under COVID-19-nedstengingene. Denne reduksjonen forklarer halvparten av den unormalt høye økningen i atmosfærisk metan.
– For det andre oppdaget vi i 2020 en økning i naturlige metanutslipp fra våtmarker på grunn av våtere og varmere forhold i de høye nordlige breddegrader og i de nordlige tropene, forteller Rona videre. – Dette forklarer den andre halvparten av økningen.
– Vekstrateavviket i 2020 kan være en indikasjon på hva du kan forvente i fremtiden, sier Rona. – For det første vil innsatsen i Paris-avtalen for å redusere forbrenningen av fossilt brensel, sammen med vedtak av ren lufttiltak, sannsynligvis redusere NOx-utslippene i fremtiden. I lys av det som ble observert i 2020, vil reduksjon av NOx igjen kunne akselerere vekstraten av metan, og øke behovet for utslippsreduksjoner for metan.
For det andre har medforfatter av studien, Ben Poulter ved NASA GSFC, uttalt at«2020 antyder at klimaendringene allerede påvirker våtmarker slik at endring i nedbør og oppvarmingstrender øker metanutslippene, noe som igjen kan forsterke klimaoppvarmingen i fremtiden».
Hovedbudskap
Atmosfæriske observasjoner fra US National Oceanic and Atmospheric Administration Global Monitoring Laboratory (NOAA/GML) og Integrated Carbon Observation System (ICOS) viser begge at vekstraten i 2020 er den høyeste i perioden 1984–2020. Den årlige vekstraten på den nordlige halvkule (16,3 parts per billion (ppb) per år) var høyere enn på den sørlige halvkule (14,1 ppb/år). Dette tyder på at enten ble mer metan sluppet ut eller mindre metan ble brutt ned i atmosfæren – eller begge deler.
I 2020, under covid-19-nedstengningene, ble nedbremsingen av menneskelige aktiviteter ledsaget av en reduksjon av metanutslipp fra fossilt brensel. Dette ble rapportert av Det internasjonale energibyrået (IEA). I mellomtiden holdt utslippene fra landbruk og avfall seg stabile. Samlet sett, sammenlignet med 2019, fant studien at menneskeskapte metanutslipp ble noe redusert med 1,2 Teragram (Tg) CH4 år-1. Derfor vil menneskeskapte utslipp alene bidra til en nedgang og ikke en akselerasjon av metanveksten slik det ble observert i atmosfæren.
Året 2020 var relativt vått, bortsett fra i Nord-Amerika og Amazonas. Studien fant at globale utslipp fra branner gikk ned med 6,5 Tg CH4 år-1 sammenlignet med 2019. Likevel var 2019 et ekstremt år for branner, med større enn normalt brente områder og utslipp, spesielt over Amazonas og Australia.
På grunn av varmere og våtere klima over våtmarksregioner i 2020, forutsier simuleringene fra to våtmarksøkosystemmodeller at våtmarksutslippene økte med 6,0 ± 2,3 Tg CH4 år-1, mest i det boreale Nord-Amerika, vestlige og østlige Sibir og de nordlige tropene , spesielt i Afrika. Høyere utslipp fra våtmarker simulert med de to modellene, ved bruk av ulike klimadatasett, forklarer omtrent 42 % av den unormale metanveksten i atmosfæren i 2020 i forhold til 2019.
Den største utfordringen var å kvantifisere endringer i atmosfæriske hydroksylradikaler (OH). De er det viktigste «rengjøringsmiddelet» for metan i atmosfæren, og fjerner omtrent 85 prosent av de globale metanutslippene hvert år. Disse ekstraordinært reaktive radikalene er tilstede i små mengder i atmosfæren. De har en levetid på mindre enn ett sekund, så konsentrasjonen kan ikke måles direkte.
Didier Hauglustaine, som modellerer atmosfærisk kjemi ved LSCE, simulerte OH-endringer i atmosfæren ved å bruke INCA 3D-kjemitransportmodellen med foreskrevet karbonmonoksid, hydrokarboner og NOx-antropogene utslipp. De påvirker til sammen produksjonen og tapet av OH i atmosfæren.
De estimerte utslippene av karbonmonoksid og NOx fra menneskeskapte forbrenningsprosesser fulgte de tidsmessige mønstrene for fossile CO2-utslipp estimert daglig siden 2019 av Carbon Monitor Project[1]. Estimatene over utslipp fra branner kom fra den globale brannutslippsdatabasen, GFED4[2]. Totalt sett falt de menneskeskapte NOx-utslippene med 6 % i 2020. De sterkeste reduksjonene skjedde i løpet av første halvår da nedstengningstiltak ble gjennomført i mange land på den nordlige halvkule (f.eks. januar-mars for Kina og april-juni for USA, Europa, India osv.). Videre stoppet utslippene av NOx fra fly nesten opp under toppen av pandemien.
Resultatene fra den atmosfæriske kjemimodellen INCA viser en reduksjon i troposfærisk OH med 1,6 %, hovedsakelig fra redusert NOx-forurensning. Dette resultatet bekreftes av et uavhengig estimat der det ble brukt atmosfæriske data for tre fluorholdige gasser som OH fjerner fra atmosfæren. Selv om størrelsen på OH-reduksjonen i 2020 estimert av de to uavhengige tilnærmingene virker liten ved første øyekast, betyr det en økning av metan på 7,5±0,8 Tg CH4 år-1 i 2020, noe som forklarer rundt halvparten av det observerte signalet i atmosfæren.
Budsjettestimatene fra våtmarksmodeller og utslippinventorier, sammen med redusert tap av metan grunnet mindre OH, lukket imidlertid ikke metanbudsjettet. Det manglet en kilde på mer enn 5,3 Tg CH4 år-1 for å forklare den observerte økningen av den atmosfæriske metanbelastningen i 2020, selv når man vurderer øvre grense for den estimerte økningen i utslipp fra våtmarker.
Avstemmingen ble utført ved hjelp av atmosfæriske metanobservasjoner fra det globale overflatenettverket av atmosfæriske målestasjoner. Denne tilnærmingen, kjent som invers modellering, kobler flukser og atmosfæriske målinger nedenfra og opp, ved å bruke en 3D-atmosfærisk transportmodell. Resultatene fra invers modellering forklarer 47 ± 16 % av rekordveksten for metan i 2020 med høyere naturlige utslipp, for det meste fra våtmarker. Men økning fra arktisk jordsmonn kan også ha forekommet, og 53 ± 10 % fra mindre reduksjon av metan ved OH.
Det vedvarende avviket med hensyn på høy vekst i 2021[3] kan ha annen forklaring enn for 2020, etter som det kan være mindre reduksjon i OH på grunn av retur til pre-pandemiske nivåer i 2021, og sannsynligvis også i 2022[4]. Dette kan enda ikke fastslås nøyaktig.
Våtmarksutslipp av metan kan øke raskt i varme og våte år som 2020. Likevel rapporteres ikke disse utslippene av nasjonale utslippsoversikter som kun fokuserer på direkte menneskeskapte utslipp fra landbruk, avfall og fossilbrenselsektoren. Klimatilbakekoblingen for våtmarksmetan er fortsatt dårlig forstått, og dette kan være en barriere for å begrense global oppvarming til gjeldende utslippsreduksjonsmål i Paris-avtalen.
Videre kan fremtidige forbedringer i luftkvalitet med reduserte NOx-utslipp øke levetiden til metan i atmosfæren. Det vil derfor kreves en større reduksjon av metanutslipp for å nå målet i Parisavtalen. Dette minner oss om at når vi implementerer det globale metanløftet, som ble lansert på COP26 i november 2021 og signert av 150 land som er forpliktet til å samarbeide for samlet å redusere metanutslippene med minst 30 % under 2020-nivåene innen 2030, bør trendene for menneskeskapte utslipp av NOx og andre forurensninger som endrer levetiden til atmosfærisk metan også tas i betraktning.
[2] https://www.globalfiredata.org
[3] https://gml.noaa.gov/ccgg/trends_ch4/
[4] https://www.gosat.nies.go.jp/en/recent-global-ch4.html
Artikkelreferanse:
Peng et al. ‘Wetland emission and atmospheric sink changes explain methane growth in 2020’ Nature, 2022 https://www.nature.com/articles/s41586-022-05447-w