Метан оказался парниковым газом «с раздвоением личности». Он нагревает атмосферу Земли в 28 раз сильнее, чем углекислый газ. Но его поглощение солнечной радиации высоко в атмосфере также меняет структуру облаков, «отбрасывая тень» на его согревающий эффект.
Таким образом, вместо того, чтобы добавить еще больше тепловой энергии в атмосферу, как считалось ранее, поглощение метаном солнечной энергии запускает каскад событий, которые уменьшают общий эффект потепления примерно на 30%, открыли исследователи.
«Это действительно интересные и важные результаты», говорит Рэйчел Байром, климатолог из Центра международных исследований климата CICERO в Осло, не участвовавшая в исследовании. Тем не менее, по ее словам, «метан по-прежнему остается действительно ключевым газом, на который нам нужно ориентироваться при сокращении выбросов».
Люди несут ответственность за большую часть метана, попадающего в атмосферу, где он усугубляет глобальное потепление. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований США, концентрации сильнодействующих парниковых газов выросли примерно на 162% с доиндустриальных времен.
Парниковые газы, такие как метан, оказывают самое сильное воздействие, поглощая инфракрасное «длинноволновое» излучение, испускаемое с поверхности планеты. Земля излучает это длинноволновое излучение, когда на нее попадает «коротковолновое» излучение, исходящее непосредственно от Солнца. Большинство исследований парниковых газов сосредоточено на длинноволновом поглощении.
Но ученые открыли, что парниковые газы, в том числе метан, также поглощают часть коротковолнового солнечного излучения. Недавние оценки показали, что метан может выделять в атмосферу на 15% больше тепловой энергии, чем считалось ранее, из-за этого дополнительного коротковолнового поглощения. Однако новое исследование показывает, что коротковолновое поглощение метана имеет противоположный эффект. Этот вывод основан на детальном анализе поглощения газа на различных длинах волн.
Результат «нелогичен», говорит климатолог Роберт Аллен из Калифорнийского университета в Риверсайде. Это происходит из-за того, как коротковолновое поглощение метана влияет на облака в разных слоях атмосферы, предполагают модели Аллена и его коллег.
Когда метан поглощает коротковолновое излучение в средней и верхней тропосфере на высоте около трех километров, он еще больше нагревает воздух, что приводит к уменьшению количества облаков в этом верхнем слое. А поскольку метан поглощает коротковолновое излучение наверху, меньше этого излучения проникает в нижние слои тропосферы. Это на самом деле охлаждает нижнюю тропосферу, что приводит к увеличению количества облаков в этом слое.
Эти более толстые низкоуровневые облака отражают большую часть коротковолнового солнечного излучения обратно в космос, а это означает, что меньше этого солнечного излучения достигает поверхности Земли и преобразуется в длинноволновое излучение.
Между тем известно, что облака верхнего яруса, помимо парниковых газов, поглощают длинноволновое излучение. Таким образом, меньшее количество этих облаков означает, что меньшее количество длинноволнового излучения, излучаемого Землей, захватывается атмосферой и большее его количество уходит в космос, не изменяя климат.
По словам Аллена, при коротковолновом поглощении метана «вы ожидаете потепления климатической системы». «Но эти корректировки облаков фактически подавляют нагрев из-за поглощения, что приводит к охлаждающему эффекту».
Аллен и его коллеги провели исследование, используя компьютерную модель климата Земли. Когда они использовали традиционный подход, учитывая только поглощение метаном длинноволновых волн, то подсчитали, что газ вызвал потепление на 0,2 градуса по Цельсию с доиндустриальных времен из общего потепления на 1,06 градуса по Цельсию. Но когда они также включили коротковолновое поглощение, вклад метана в потепление упал примерно до 0,16 градуса по Цельсию.
Считается, что помимо нагревания планеты метан также увеличивает глобальные осадки из-за большего испарения воды при более высоких температурах. Но исследователи обнаружили, что включение коротковолнового поглощения также уменьшило эффект осаждения метана с прогнозируемого увеличения количества осадков на 0,3% (на основе только длинноволнового поглощения) до примерно 0,18%.
Будет важно включить коротковолновые эффекты метана в будущие климатические прогнозы, говорит Дэниел Фельдман, атмосферный ученый из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии, который не участвовал в исследовании. Но он считает, что необходимо проделать дополнительную работу, чтобы прояснить эти эффекты.
По его словам, новое исследование проанализировало коротковолновое воздействие метана, используя только одну всеобъемлющую модель, которая включала как атмосферу, так и океан. «Я просто хотел бы, чтобы такой анализ выполнялся для нескольких моделей», что повысит уверенность в результатах, пояснил ученый.
