کشف یک واکنش جوی جدید: طول عمر متان و اثر گرمایشی آن بیشتر از پیش‌بینی‌هاست

جو زمین دارای یک سازوکار پاک‌سازی داخلی است، اما یک واکنش شیمیایی جدید کشف شده نشان می‌دهد که این سیستم کارایی کمتری نسبت به آنچه دانشمندان تصور می‌کردند، دارد. بر اساس یک مطالعه مهم که در مجله Science منتشر شده است، طول عمر متان – یک گاز گلخانه‌ای قوی – در جو به طور قابل ملاحظه‌ای طولانی‌تر از پیش‌بینی مدل‌های اقلیمی فعلی است.[1]

اهمیت این کشف بسیار زیاد است. متان مسئول تقریباً ۳۰ درصد گرمایش جهانی است که امروز تجربه می‌کنیم. از آنجایی که متان در یک دوره ۲۰ ساله بیش از ۸۰ برابر دی‌اکسید کربن گرما را به دام می‌اندازد، محرک اصلی تغییرات اقلیمی در کوتاه‌مدت محسوب می‌شود.[4]

برای درک این پیشرفت، باید به نحوه حذف طبیعی متان از هوا نگاه کرد. عامل اصلی جذب متان در تروپوسفر، واکنش آن با رادیکال‌های هیدروکسیل (OH) است؛ مولکول‌های بسیار واکنش‌پذیری که اغلب به عنوان "ماده شوینده جو" شناخته می‌شوند.

برای دهه‌ها، مدل‌های اقلیمی جهانی، از جمله مدل‌های مورد استفاده توسط هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم (IPCC)، فراوانی OH را بر اساس تعامل نور خورشید، ازن و بخار آب محاسبه می‌کردند. این مدل‌ها غلظت نسبتاً پایداری از OH را فرض می‌کردند که قادر است متان را در حدود ۱۱.۸ سال تجزیه کند.[1][3]

با این حال، محققان واکنشی را شناسایی کرده‌اند که قبلاً در نظر گرفته نشده بود و این فرآیند را مختل می‌کند. داده‌های جدید نشان می‌دهد که خود بخار آب، طیف خاصی از نور فرابنفش (UV) را جذب می‌کند که قبلاً تصور می‌شد محرک تولید OH است. با جذب این نور UV، بخار آب عملاً جو را از انرژی لازم برای تولید مولکول‌های شوینده محروم می‌کند.[1][2]

آنچه این اثر را تشدید می‌کند، یک حلقه بازخورد ثانویه است که توسط افزایش دمای جهانی هدایت می‌شود. با گرم شدن سیاره، گیاهان و درختان حجم بیشتری از ترکیبات آلی فرار زیست‌زا (VOCs) منتشر می‌کنند. این انتشارات طبیعی به شدت با ذخیره از قبل کاهش‌یافته رادیکال‌های هیدروکسیل واکنش می‌دهند و مقدار OH موجود برای هدف قرار دادن متان را بیشتر کاهش می‌دهند.[1]

تأثیر ترکیبی جذب UV توسط بخار آب و افزایش VOCهای زیست‌زا به این معنی است که سطح جهانی OH تا ۱۵ درصد کمتر از آن چیزی است که مدل‌های فعلی فرض می‌کنند.[1][3]

در نتیجه، طول عمر متان در جو باید به سمت بالا بازنگری شود. به جای تجزیه شدن در کمتر از ۱۲ سال، شیمی جدید نشان می‌دهد که متان بیش از ۱۴ سال در جو باقی می‌ماند.[1][2]

این افزایش طول عمر، اساس محاسبات گرمایش جهانی را تغییر می‌دهد. طول عمر بیشتر به این معناست که هر تن متانی که امروز منتشر می‌شود – چه از یک چاه نفت در حال نشت، یک معدن زغال سنگ یا عملیات کشاورزی – گرما را برای سال‌های طولانی‌تری نسبت به آنچه سیاست‌گذاران برنامه‌ریزی کرده بودند، به دام خواهد انداخت و نیروی تابشی تجمعی آن را افزایش می‌دهد.[3]

این کشف یک حلقه بازخورد اقلیمی نگران‌کننده را معرفی می‌کند. همانطور که متان دمای جهانی را بالا می‌برد، جو بخار آب بیشتری را در خود نگه می‌دارد و اکوسیستم‌ها VOCهای بیشتری منتشر می‌کنند. این عوامل تولید OH را بیشتر سرکوب می‌کنند، که به نوبه خود اجازه می‌دهد انتشار متان در آینده حتی طولانی‌تر در جو باقی بماند.[1]

برای آژانس بین‌المللی انرژی و سیاست‌گذاران جهانی، این یافته‌ها بر نیاز فوری به رسیدگی به انتشار متان ناشی از فعالیت‌های انسانی تأکید می‌کند. با تضعیف عامل جذب طبیعی جو، تنها استراتژی عملی برای جلوگیری از افزایش سریع گرمایش در کوتاه‌مدت، کاهش شدید میزان متانی است که در وهله اول وارد هوا می‌شود.[3][4]

بخش سوخت‌های فسیلی همچنان فوری‌ترین هدف برای این کاهش‌ها باقی می‌ماند. فناوری‌های لازم برای شناسایی و مسدود کردن نشت متان از زیرساخت‌های نفت و گاز، از جمله نظارت پیشرفته ماهواره‌ای، در حال حاضر به طور گسترده در دسترس هستند و اغلب مقرون به صرفه می‌باشند.[4]

در حالی که شیمی جدید تصویر تلخی را ترسیم می‌کند، دانشمندان جوی خاطرنشان می‌کنند که هنوز ابهاماتی وجود دارد که باید برطرف شوند. توزیع دقیق کاهش OH به طور قابل توجهی بر اساس منطقه متفاوت است، به طوری که مناطق گرمسیری دینامیک شیمیایی متفاوتی نسبت به قطب‌ها تجربه می‌کنند.[1]

علاوه بر این، محققان در حال کار برای ادغام این غلظت‌های بازنگری شده OH در نسل بعدی مدل‌های پیچیده سیستم زمین هستند. این ادغام، محاسبه دقیق‌تری از چگونگی تأثیر طول عمر طولانی‌تر متان بر بودجه جهانی کربن باقی‌مانده ارائه خواهد داد.[2]

در نهایت، این کشف به عنوان یک اصلاح مسیر حیاتی برای علم اقلیم عمل می‌کند. این تحقیق با آشکار ساختن محدودیت‌های پنهان ظرفیت خودپاک‌سازی جو، یک نقطه کور در مدل‌سازی اقلیمی را از بین می‌برد و ضرورت مطلق کاهش فوری و تهاجمی متان را روشن می‌سازد.[3]