لماذا الميثان من غازات الدفيئة التي تم التقليل من شأنها وكيف يتتبع العلماء انبعاثاتها

من أين يأتي الميثان ولماذا هو خطير؟

في عام 2018، كان غاز الميثان (CH4) مسؤولاً عن حوالي 9.5% من جميع انبعاثات الغازات الدفيئة في العالم.

وشكلت الولايات المتحدة الأمريكية نتائج الأداءشخص. تشمل الأنشطة البشرية التي تساهم في انبعاثات غاز الميثان التسربات من أنظمة إنتاج الغاز الطبيعي وتربية الماشية. ويتم إطلاق الميثان أيضًا من مصادر طبيعية مثل الأراضي الرطبة الطبيعية. بالإضافة إلى ذلك، تساعد العمليات الطبيعية في التربة والتفاعلات الكيميائية في الغلاف الجوي على إزالة الميثان من الغلاف الجوي. يتمتع الميثان بعمر أقصر بكثير في الغلاف الجوي من ثاني أكسيد الكربون (CO2)، لكن الميثان أكثر كفاءة في احتجاز الإشعاع. إن التأثير المقارن لغاز الميثان أكبر بـ 25 مرة من تأثير ثاني أكسيد الكربون على مدى 100 عام.

في جميع أنحاء العالم، يأتي ما بين 50 إلى 65 في المائة من إجمالي انبعاثات غاز الميثان من الأنشطة البشرية.

  • الزراعة. المواشي مثل الماشيةتنتج الماشية والخنازير والأغنام والماعز غاز الميثان كجزء من عملية الهضم الطبيعية. وهو أيضًا غاز يتم إنتاجه عند تخزين السماد أو معالجته. ونظرًا لأن البشر يقومون بتربية هذه الحيوانات من أجل الغذاء والمنتجات الأخرى، فإن الانبعاثات تعتبر مرتبطة بالأنشطة البشرية. وعندما يتم الجمع بين انبعاثات الماشية والسماد الطبيعي، فإن القطاع الزراعي هو أكبر مصدر لانبعاثات غاز الميثان.
  • الطاقة والصناعة. أنظمة الغاز الطبيعي والنفطثاني أكبر مصدر لانبعاثات غاز الميثان. هذا الغاز هو المكون الرئيسي للغاز الطبيعي في الولايات المتحدة. يتم إطلاق غاز الميثان في الغلاف الجوي أثناء إنتاج الغاز الطبيعي ومعالجته وتخزينه ونقله وتوزيعه، وأثناء إنتاج النفط الخام ومعالجته ونقله وتخزينه. يعد تعدين الفحم أيضًا مصدرًا لانبعاثات غاز الميثان.
  • النفايات من المنازل والشركات. يتشكل الميثان في مدافن النفايات أثناء التحللمعالجة النفايات ومياه الصرف الصحي. تعتبر مدافن النفايات ثالث أكبر مصدر لانبعاثات الميثان في الولايات المتحدة. ويتم إنتاج الميثان أيضًا أثناء معالجة مياه الصرف الصحي المنزلية والصناعية وأثناء عملية التسميد.

ينبعث الميثان أيضًا من عدد من المواد الطبيعيةالمصادر. تعد الأراضي الرطبة الطبيعية أكبر مصدر لانبعاثات غاز الميثان من البكتيريا التي تحلل المواد العضوية في غياب الأكسجين. تشمل المصادر الأصغر النمل الأبيض والمحيطات والرواسب والبراكين وحرائق الغابات.

كيف تقلل انبعاثات الميثان؟

هناك عدة طرق لتقليل انبعاثات غاز الميثان.لدى وكالة حماية البيئة – وكالة حماية البيئة الأمريكية – عدد من البرامج التطوعية لتقليل انبعاثات الميثان بالإضافة إلى المبادرات التنظيمية. وتدعم الشركة أيضًا مبادرة الميثان العالمية، وهي شراكة دولية تشجع الاستراتيجيات العالمية لخفض غاز الميثان.

مصدر الانبعاث كيف تقلل الانبعاثات؟صناعةتحديث المعدات المستخدمة ليمكن أن يؤدي استخراج النفط والغاز الطبيعي وتخزينهما ونقلهما إلى تقليل العديد من التسربات التي تساهم في انبعاثات غاز الميثان. يمكن أيضًا التقاط غاز الميثان من مناجم الفحم واستخدامه في الطاقة من خلال برنامج STAR للغاز الطبيعي وبرنامج التوعية بغاز ميثان الفحم (CMOP).الزراعةيمكن أن يكون الميثان الناتج عن ممارسات إدارة السمادالتقليل والالتقاط عن طريق تغيير استراتيجية إدارة السماد. وبالإضافة إلى ذلك، فإن تغيير ممارسات تغذية الحيوانات يمكن أن يقلل الانبعاثات الناتجة عن التخمر المعوي. يمكنك معرفة المزيد حول ممارسات تربية الحيوانات المحسنة من خلال مراجعة برنامج EPA AgSTAR.النفايات من المنازل والشركاتمنذ انبعاث غاز الميثانتعد مدافن النفايات مصدرًا رئيسيًا لانبعاثات الغاز في الولايات المتحدة، ويمكن أن تساعد أدوات التحكم في الانبعاثات التي تلتقط الغاز من مدافن النفايات في استراتيجيات الحد من الانبعاثات.

لماذا من المهم محاربة الميثان؟

على الرغم من أن الميثان لا يبقى في الغلاف الجوي بهذه الطريقةوطالما كان ثاني أكسيد الكربون، فهو في البداية أكثر تدميراً للمناخ بسبب مدى كفاءته في امتصاص الحرارة. وفي العقدين الأولين بعد إطلاقه، أصبح الميثان أقوى 84 مرة من ثاني أكسيد الكربون.

نظرًا لأن الميثان قوي جدًا وفي نفس الوقت تمتلك البشرية حلولًا تقلل من انبعاثاته ، فإن التعامل مع الميثان هو الطريقة الأسرع والأكثر فعالية لإبطاء معدل ارتفاع درجة حرارة الكوكب.

إذا تم إطلاق غاز الميثان في الهواء قبل الاستخدام- على سبيل المثال ، من أنبوب مسرب - يمتص الحرارة الشمسية ، ويسخن الغلاف الجوي. ولهذا السبب يعتبر من غازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون.

كيف تحل مشكلة الميثان؟

حتى وقت قريب ، لم يكن معروفًا سوى القليلأين حدثت التسريبات وأفضل طريقة لإصلاحها. في عام 2012 ، بدأت EDF سلسلة من الدراسات لتحديد التسريبات بشكل أفضل وإيجاد الحلول.

ملخص 16 دراسة عبر سلسلة التوريد الأمريكية بأكملهايظهر انبعاثات غاز الميثان أعلى بكثير مما كان يعتقد في الأصل. في مايو 2016، وافقت وكالة حماية البيئة على أول قاعدة وطنية على الإطلاق للحد بشكل مباشر من انبعاثات غاز الميثان من عمليات النفط والغاز، مما يفتح فرصة جديدة للحد من تلوث المناخ. وتسعى وكالة حماية البيئة الأمريكية حاليًا إلى وضع لوائح تحمي سكان الولايات المتحدة من التلوث بغاز الميثان.

مشروع وكالة حماية البيئة - برنامج Google Earth Outreach - يساعدتصور التسريبات الخطرة المناخية الموجودة في المجتمعات المحلية. لماذا هو مهم؟ إن زيادة الوعي بحجم وتأثير تسربات الميثان أمر ضروري لوضع سياسة فعالة.

حتى الآن ، تم إنشاء تقنية أخرى ،مما يساعد على تحديد آثار الميثان. ظهر قمر صناعي جديد قوي في السماء لرصد انبعاثات غاز الميثان ، أحد الغازات الرئيسية التي تؤثر على تغير المناخ بفعل الإنسان.

ما هي التطورات لمكافحة الميثان؟

أحدث قمر صناعي لمراقبة غاز الميثان

المركبة الفضائية المعروفة باسم Iris canعرض أعمدة الميثان في الغلاف الجوي بدقة 25 مترًا فقط. وهذا يجعل من الممكن تحديد المصادر الفردية للميثان ، على سبيل المثال ، مرافق النفط والغاز المحددة

تم إطلاق Iris من قبل الشركة الكندية GHGSat (مراقبة الانبعاثات العالمية) في مونتريال في 2 سبتمبر. إنها الأولى ضمن كوكبة مكونة من 10 مركبات فضائية ستصل بحلول نهاية عام 2022.

محاولة إيريس الأولى للكشف عن انبعاث كميات كبيرة من غاز الميثان.

وأجريت ملاحظات على تركمانستان فيالمنطقة التي لوحظت فيها أعمدة كبيرة من النفط والغاز في السابق. يُظهر الاكتشاف ، المتراكب على صورة جوية قياسية ، تركيزات غاز الميثان في الهواء فوق مستويات الخلفية العادية.

"ما زلنا بحاجة إلى العمل على المعايرة ،والتي ستتيح لنا بعد ذلك التحقق من عتبة الكشف والخصائص النهائية للقمر الصناعي. وقال ستيفان جيرمان ، الرئيس التنفيذي لشركة GHGSat ، لبي بي سي نيوز ، إن جودة الصورة استثنائية بكل المقاييس.

تعمل GHGSat بالفعل مع المشغلين المنظمينالسلطات وأصحاب المصلحة الآخرين لتحديد خصائص هذه الانبعاثات باستخدام نموذج أولي للقمر الصناعي يسمى كلير ، والذي أطلقته في عام 2016. يوفر الوجود المداري لـ Iris للشركة تدفقًا إضافيًا من البيانات التي تنوي الآن تفسيرها. في مركز أبحاث جديد بالمملكة المتحدة من المقرر افتتاحه في إدنبرة ولندن في الأسابيع المقبلة.

يوضح الدكتور جيرمان أن "هناك قدرة عالمية المستوى فيما نقوم به في المملكة المتحدة ، ليس فقط في التحليلات ، ولكن أيضًا في أنظمة المركبات الفضائية التي تهمنا."

القمر الصناعي Sentinel-5P من وكالة الفضاء الأوروبية

عززت GHGSat مؤخرًا علاقاتها مع وكالة الفضاء الأوروبية ، التي تشغل القمر الصناعي Sentinel-5P التابع للاتحاد الأوروبي.

كما أنه يراقب غاز الميثان من خلال التقاط لقطات عالمية يومية للغاز. ولكن عند دقة 7 كيلومترات، تكون بياناتها أقل كشفًا بكثير من بيانات إيريس وكلير.

ESA

لكن إذا كنت تستخدم كلا القمرين الصناعيين معًا ، فإنهما يشكلان شيئًا مثل فريق الأحلام لاستكشاف الميثان ، كما يقول العلماء.

"يمكنهم (Sentinel-5P) رؤية العالم بأسره الجميعيوم. لا نستطيع أن نفعل هذا. لكن يمكننا رؤية الأشياء الفردية. لا يمكنهم فعل ذلك. لذا ، حقًا ، هذا مزيج رائع ، ويخلق علاقة جيدة جدًا مع وكالة الفضاء الأوروبية ، وأعتقد أننا بدأنا للتو في التطور إلى شيء أكثر من ذلك بكثير ".

يتم اختبار القمر الصناعي القادم لغازات الدفيئة ، هوغو ، ومن المتوقع إطلاقه في وقت لاحق من هذا العام.

تلقت الشركة مؤخرًا 30 مليون دولار من التمويل الإضافي الذي يسمح لها ببناء ثلاث مركبات فضائية ستتبع هوغو في المدار.

مشكلة الميثان العالمية. ما هي صعوبة المحاسبة عنها؟

ميزانية الميثان

الميثان هو غاز دفيئة قوي وهو كذلكثاني أكبر مساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري التي يسببها الإنسان، بعد ثاني أكسيد الكربون. لكل وحدة كتلة، يكون الميثان أقوى بمقدار 84 إلى 86 مرة من ثاني أكسيد الكربون على مدار 20 عامًا، وأقوى بما يتراوح بين 28 إلى 34 مرة على مدار 100 عام.

تسمح لك ميزانية الميثان العالمية بتتبع مصدر انبعاث الميثان ، وكم تمتصه "الأحواض" ، وبالتالي الكمية المتبقية في الغلاف الجوي.

ميزانية الميثان هي مبادرة عالميةمشروع الكربون (GCP) ، وهو برنامج بحث دولي يهدف إلى "تكوين صورة كاملة لدورة الكربون العالمية". تأسست GCP في عام 2001 ، وتقدم تحديثات سنوية حول انبعاثات الكربون العالمية.

الميثان "أكثر تعقيدًا بعض الشيء" ، كما توضح الدكتورة مارييل سونوا ، الأستاذة المساعدة في جامعة فرساي في سان كوينتين في فرنسا ، والتي تقود ميزانية الميثان العالمية.

الصعوبة ترجع جزئيا إلى حقيقة أن ليتطلب إنشاء ميزانية الميثان عمليات تشغيل نموذجية طويلة تستغرق وقتًا. سيستغرق الأمر الكثير من الموارد بالنسبة للمجتمع العلمي لتحديث البيانات كل عام. نتيجة لذلك ، يتم تحديث ميزانية الميثان كل سنتين إلى ثلاث سنوات.

هناك منشور ثالث ظهر في ورقة بيضاء في بيانات علوم نظام الأرض وورقة مصاحبة "تطلعية" في رسائل الأبحاث البيئية.

نهج مزدوج لميزانية الميثان

يستخدم ميزان الميثان العالمي طريقتين مختلفتين لتقدير المصادر والمصارف.

  • النهج الأول هو "من الأسفل إلى الأعلى"، والذييركز على انبعاثات غاز الميثان من المصدر. ويستخدم بيانات الانبعاثات التي أبلغت عنها البلدان الفردية في قوائم الجرد الوطنية للغازات الدفيئة إلى الأمم المتحدة. وتغطي هذه المخزونات المصادر البشرية مثل استخدام الوقود الأحفوري، وتربية الماشية، وزراعة الأرز، ومدافن النفايات.

    يتم تلخيص هذه التقديرات بمحاكاة أخرىمصادر الميثان مثل الأراضي الرطبة وحرائق الغابات والنمل الأبيض. على سبيل المثال ، يتم دمج بيانات الأقمار الصناعية في المنطقة العالمية التي احترقتها الحرائق مع النماذج التي "تأخذ في الاعتبار نوع الغطاء النباتي المحترق ، والمنطقة المحروقة ، ومدة الحريق ، ونوع الحريق ،" يوضح سونوا.

  • النهج الثاني يسمى من أعلى إلى أسفل.يبدأ ذلك بمراقبة تركيزات غاز الميثان على نطاق عالمي، ثم يتم العمل بشكل عكسي، باستخدام النمذجة لتقدير مكان نشوئها.

أي من النهجين هو الكمال ، وهاتان الطريقتان ، حسب العلماء ، "غير متوافقة" لكن النهج المزدوج له مزاياه. يقول الدكتور سانوا إن النهج التنازلي "هو تقدير أكثر موثوقية للإجمالي العالمي" لانبعاثات غاز الميثان ، لكن التقديرات التصاعدية تستخدم لتحديد الانبعاثات في مناطق وقطاعات معينة.

على سبيل المثال ، الانبعاثات من الأراضي الرطبة والمياه العذبةمن الصعب تقييم المياه بشكل خاص ، مما يعني وجود "تباين كبير" بين الأعداد التنازلية والصاعدة ، كما يقول صنوى. وتضيف أن هذا يرجع بشكل خاص إلى حقيقة أن المصادر تتداخل ، وبالتالي يمكن تصنيفها في أكثر من فئة واحدة.

أين يوجد معظم الميثان؟

يقول الباحثون أنه في ثلاث مناطق -وتشهد أفريقيا والشرق الأوسط والصين وجنوب آسيا وأوقيانوسيا أكبر الزيادات في انبعاثات غاز الميثان. وفي كل حالة، زادت الانبعاثات بمقدار 10-15 مليون طن بين متوسط ​​الفترة 2000-2006. و2017

وأظهرت الميزانية أن الزيادة الأكبر التالية كانت من 5.0 إلى 6.7 مليون طن في أمريكا الشمالية، وكانت مدفوعة في المقام الأول بزيادة قدرها 4.4 إلى 5.1 مليون طن في الولايات المتحدة.

في المقابل ، شهدت أوروبا انخفاضًا طفيفًا في الانبعاثات ، بنحو 1.6-4.3 مليون طن ، ويرجع ذلك أساسًا إلى انخفاض الانبعاثات من الزراعة.

وهذا يتعارض مع الاتجاه الملحوظ في مناطق أخرى، حيث تمثل زيادة الانبعاثات الزراعية السبب الرئيسي لزيادة إجمالي الانبعاثات في أفريقيا وجنوب آسيا وأوقيانوسيا.

أما بالنسبة للوقود الأحفوري، فهي الزيادة الأكبرانبعاثات غاز الميثان - 5-12 مليار طن — تم تسجيله في الصين، وشهدت أمريكا الشمالية وأفريقيا وجنوب آسيا وأوقيانوسيا نموًا يتراوح بين 4 و6 ملايين طن. وزادت انبعاثات الميثان المرتبطة بالوقود الأحفوري في الولايات المتحدة بمقدار 3.4 مليون إلى 4.0 مليون طن.

يجب ألا يغيب عن البال ، مع ذلك ، أن الدراسات الحديثة أظهرت أنه على الرغم من الأعداد الهائلة ، فإن انبعاثات الميثان من الوقود الأحفوري "تم التقليل من شأنها بشكل كبير".

اقرأ أيضا

تبين أن نهر Doomsday الجليدي أكثر خطورة مما اعتقد العلماء. نقول الشيء الرئيسي

استبدل GitHub مصطلح "رئيسي" بمكافئ محايد

ظهر دليلان على وجود حياة خارج كوكب الأرض في وقت واحد. واحد على كوكب الزهرة والآخر - لا أحد يعرف أين