Odnośnie – nowa metoda wykrywania ujawnia ogromną ilość metanu

Emisje z pożarów zanieczyszczają krajobraz w 2020 r. Źródło: Frausto-Vicencio/UCR

Postępy w metodach wykrywania zanieczyszczeń rodzą pytania dotyczące aktualnych polityk środowiskowych.

Naukowcy z UC Riverside wykryli ogromne ilości metanu, bardzo silnego gazu cieplarnianego, uwalnianego z pożarów lasów przy użyciu nowej metody wykrywania. Budzi to obawy, ponieważ to źródło emisji metanu nie jest monitorowane przez rządowe organy ds. jakości powietrza.

Według naukowców metan ma wpływ ocieplający na planetę 86 razy większy niż dwutlenek węgla w okresie 20 lat. Bez uwzględnienia tego źródła emisji krajowi trudno będzie osiągnąć cele w zakresie czystego powietrza i klimatu.

Pożary emitujące metan nie są niczym nowym. Ale ilość metanu z 20 pożarów w 2020 roku była ponad siedmiokrotnie większa niż średnia dla pożarów lasów w ciągu ostatnich 19 lat, zgodnie z nowym badaniem UCR.

„Pożary stają się coraz bardziej rozległe i intensywne, a zatem pochodzi z nich więcej emisji” – powiedziała Francesca Hopkins, profesor nauk o środowisku UCLA i współautorka badania. „Pożary w 2020 r. wyemitowałyby 14 procent budżetu państwa w metanie, gdyby były śledzone”.

Naukowcy z University of California Riverside i Los Alamos National Laboratory mierzą emisje pożarów z bezpiecznej odległości. Źródło: Frausto-Vicencio/UCR

Stan nie śledzi naturalnych źródeł metanu, takich jak te, które pochodzą z pożarów. Ale w 2020 roku pożary były trzecim co do wielkości źródłem metanu w stanie.

Zwykle źródła te były trudne do zmierzenia i wątpliwe jest, czy znajdują się pod naszą kontrolą. — powiedział Hopkins. „Rekompensują to, co staramy się zredukować”.

Tradycyjnie naukowcy mierzą emisje, analizując próbki powietrza pobrane z samolotów. Ta starożytna metoda jest kosztowna i skomplikowana do rozpowszechnienia. Aby zmierzyć emisje z kompleksu Sequoia Lightning Fire 2020 w Sierra Nevada, zespół badawczy UCLA wykorzystał technologię teledetekcji, która jest bezpieczniejsza dla naukowców i potencjalnie dokładniejsza, ponieważ wychwytuje zintegrowaną kolumnę ognia, która obejmuje różne etapy spalania.

Technika, szczegółowo opisana w czasopiśmie Atmospheric Chemistry and Physics, pozwoliła głównemu autorowi uzyskać tytuł doktora nauk o środowisku UCR. Uczennica Izyda Frausto-Vicencio ma bezpiecznie zmierzyć całą chmurę gazu i gruzu z kompleksu Sequoia Lightning Fire z odległości 40 mil.

Przenośne spektrofotometry słoneczne mierzą razem z bardzo precyzyjnym spektrometrem słonecznym. Naukowcy przeprowadzili pomiary obok siebie przed i po kampaniach terenowych, aby zapewnić stabilność instrumentu i sprawdzić jakość danych. Zdjęcie zostało zrobione w NASA Armstrong Flight Research Center w Edwards w Kalifornii. Źródło: Frausto-Vicencio/UCR

„Pióropusz lub pióropusz atmosferyczny jest jak mieszany sygnał dla całego pożaru, wychwytujący zarówno aktywne, jak i palące się fazy” – powiedział Hopkins. „To czyni te pomiary wyjątkowymi”.

Zamiast używać lasera, jak robią to niektóre urządzenia, technologia ta wykorzystuje słońce jako źródło światła. Gazy w pióropuszu absorbują, a następnie emitują energię cieplną Słońca, umożliwiając wgląd w ilość obecnych aerozoli, a także węgla i metanu.

Korzystając z technologii zdalnego sterowania, naukowcy odkryli prawie 20 gigagramów metanu emitowanego z kompleksu Sequoia Lightning Fire. Jeden gigagram to 1000 ton metrycznych. Słoń waży około tony metrycznej. Dla kontekstu ogień zawierał zatem około 20 000 słoni gazu.

Dane te odpowiadają pomiarom pochodzącym z danych satelitarnych Europejskiej Agencji Kosmicznej, które obejmowały bardziej kompleksowy globalny obraz spalonych obszarów, ale nie są jeszcze w stanie zmierzyć metanu w tych warunkach.

Jeśli zostaną uwzględnione w budżecie metanowym Rady ds. Zasobów Powietrza Kalifornii, pożary byłyby większym źródłem niż budynki mieszkalne i komercyjne, wytwarzanie energii lub transport, ale poza rolnictwem i przemysłem. Chociaż rok 2020 był wyjątkowy pod względem emisji metanu, naukowcy spodziewają się, że wraz ze zmianami klimatycznymi będzie więcej lat pożarów.

W 2015 roku stan po raz pierwszy postawił sobie za cel redukcję metanu, czynników chłodniczych i innych zanieczyszczeń powietrza o 40 procent do 2030 roku. W następnym roku, w 2016 roku, gubernator Jerry Brown podpisał SB 1383, który kodyfikuje te cele redukcji w prawo.

Cięcia mają wynikać z przepisów, które wychwytują metan wytwarzany z obornika na farmach mlecznych, eliminują marnowanie żywności na wysypiskach, wymagają od producentów ropy i gazu ograniczenia wycieków, zakazują niektórych gazów w nowych lodówkach i klimatyzatorach oraz innych środków.

„Kalifornia znacznie wyprzedziła tę kwestię” – powiedział Hopkins. „Naprawdę mamy nadzieję, że kraj może zmniejszyć emisje metanu pod naszą kontrolą, aby zmniejszyć krótkoterminowe globalne ocieplenie i jego najgorsze skutki, pomimo dodatkowych emisji z tych pożarów”.

Odniesienie: „Obserwacje ziemskiej absorpcji słonecznej całkowitej kolumny CO, CO, CH i głębokości wizualnej aerozolu z pożaru kompleksu błyskawic Sequoia w Kalifornii: współczynniki emisji i wydajność spalania dostosowane do skal regionalnych” autorstwa Isis Frausto Vicencio, Sagan Hirah, Aaron G. Meyer, Harrison A. Parker, Manvendra Dubey i Francesca M. Hopkins 14 kwietnia 2023 r. Dostępne tutaj. Chemia i fizyka atmosfery.
DOI: 10.5194/acp-23-4521-2023