Подборка научных публикаций и практических исследований о соотношении и степени влияния метана на вечную мерзлоту среди других парниковых газов

Метан и другие парниковые газы оказывают влияние на вечную мерзлоту опосредованно, через воздействие на климат. Изменение климата в результате выбросов антропогенных парниковых газов – основная причина таянья вечной мерзлоты. Повышение температуры воздуха влияет на температуру поверхности земли и почв, гидрологический цикл, интенсивность растительного покрова и другие элементы экосистемы вечной мерзлоты, каждый из которых оказывает влияние на состояние вечной мерзлоты. Комплексная оценка воздействия изменения климата на состояние вечной мерзлоты через влияние на элементы ее экосистемы не выявлена в качестве предмета изучения исследователей предположительно из-за эффекта домино и сложных процессов обратных связей. Исходя из этого, влияние отдельных парниковых газов на таянье вечной мерзлоты предлагается рассчитывать на основе вклада этих парниковых газов в изменение климата.
Исследование о степени влияния метана на изменение климата в
сравнении с другими парниковыми газами:

  1.  Relative contributions of greenhouse gas emissions to global warming

    (Относительный вклад выбросов парниковых газов в глобальное
    потепление) (1990).

    Исследование является важным для климатической науки, потому что одним
    из первых предлагает индекс для унификации и сравнения степени влияния
    парниковых на изменение климата.

    Журнал: Nature.

    Авторы: Lashof, D. A., Ahuja, D. R.

    Результаты: Исследование представляет индекс для сравнения влияние
    различных парниковых газов (CO2, CH4, N2O, CFCs, CO) на изменение
    климата. Метан имеет в 3.7 раза большее воздействие на климат, чем CO2,
    в расчете на один моль. В расчете на вес (1 тонна метана к 1 тонне углекислого
    газа), метан имеет большее воздействие на изменение климата, чем углекислый газ, в 10 раз. N2O имеет в 180 раз большее воздействие на изменение климата, чем углекислый газ в расчете на один моль и на вес. К 1990 г. выбросы углекислого газа ответственны за 80% от общих выбросов парниковых газов, влекущих изменение климата. Влад CF4 в изменение климата равен 1.7% из-за долгого срока распада в атмосфере (более 500 лет). У метана относительно короткий средний срок содержания в атмосфере – 15 лет – по сравнению с CO2, N2O и большинства газов группы CFC.

    Ссылка: https://sci-hub.do/10.1038/344529a0

  2. Multi-Gas Contributors to Global Climate Change: Climate Impacts and Mitigation Costs of Non-CO2 Gases (Вклад парниковых газов в глобальное изменение климата: влияние климата и затраты на снижение выбросов газов, отличных от CO2) (2003).

    Авторы: J. M. Reilly, H. D. Jacoby, R. G. Prinn
    Место публикации: The Pew Center on Global Climate Change. Результаты: исследование освещает проблемы, связанные с анализом воздействия парниковых газов и возможностей их снижения. Утверждается, что метан в расчете на вес (1 тонна метана к 1 тонне углекислого газа) более чем в 20 раз мощнее CO2, в то время как N2O примерно в 300 раз мощнее, а промышленные газы в тысячи раз мощнее, если учитывать атмосферное воздействие этих газов в течение следующих 100 лет.

    Ссылка: https://www.c2es.org/site/assets/uploads/2003/02/multi-gas-contributors-global-climate-change.pdf

  3. Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing (Изменения в атмосферных составляющих и радиационном воздействии) (2007). Глава в Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. СООТНОШЕНИИ И СТЕПЕНИ ВЛИЯНИЯ МЕТАНА НА ВЕЧНУЮ МЕРЗЛОТУ СРЕДИ ДРУГИХ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ 4 Авторы: P. Forster, V. Ramaswamy, P. Artaxo, T. Berntsen, R. Betts, D. W. Fahey, J. Haywood, J. Lean, D. C. Lowe, G. Myhre, J. Nganga, R. Prinn, G. Raga, M. Schulz, R. Van Dorland. Место публикации: Cambridge University Press. Результаты: Установлено, что вклад CO2 в изменение климата увеличился на 20% c 1995 по 2005 гг. Общий вклад выбросов CH4 не увеличился с 1985 по 2005 гг. Вклад оксида азота в изменение климата увеличивается примерно на 0.26% в год, увеличилась воздействие HFCs, SF6 суммарно на 10%. Ссылка: https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ar4-wg1-chapter2-1.pdf

    4) Improved Attribution of Climate Forcing to Emissions (Улучшенное объяснение климатического воздействия на выбросы) (2009). Авторы: Shindell, D. T., Faluvegi, G., Koch, D. M., Schmidt, G. A., Unger, N., Bauer, S. E Журнал: Science. Результаты: произведена оценка влияния парниковых газов (CO2 CH4, CO, SO2, NOx) на изменение климата с учетом химических процессов в атмосфере, связанных с содержанием аэрозольных веществ; ранее взаимодействие парниковых газов с аэрозолями не учитывалось в климатических моделях. Обнаружено, что воздействие метана на климат больше, чем предполагалось при подписании Киотского протокола и при использовании механизмов углеродной торговли: воздействие метана на изменение климата в 33 раза больше, чем влияние углекислого газа, при расчете на 100-летнюю перспективу. Метан стоит на втором месте по воздействию на изменение климата после углекислого газа. Ссылка: https://sci-hub.do/10.1126/science.1174760#

    5) Radiative forcing of carbon dioxide, methane, and nitrous oxide: A significant revision of the methane radiative forcing (Радиационное воздействие углекислого газа, метана и оксида азота: пересмотр радиационного воздействия метана) (2016). СООТНОШЕНИИ И СТЕПЕНИ ВЛИЯНИЯ МЕТАНА НА ВЕЧНУЮ МЕРЗЛОТУ СРЕДИ ДРУГИХ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ 5 Авторы: M. Etminan, G. Myhre, E. J. Highwood, K. P. Shine. Журнал: Geographical Research Letters. Результаты: Сделаны подробные расчеты, направленные на обновление методов вычисления радиационного воздействия парниковых газов, которые использовались ранее. Доказано, что радиационное воздействие метана (влияние на изменение климата) примерно на 20-25% выше, чем при использовании предыдущих вычислительных методов. Основная причина - учет поглощения солнечного излучения метаном, которое не было включено в ранее. Новые данные увеличивают радиационное воздействий для CO2, CH4 и N2O за период 1750–2011 гг. с 1.82, 0,48 и 0,17 W m-2 , как считалось ранее, до 1.83, 0.61 и 0.17 W m-2 или на 0,5%, 25% и 2% соответственно. Необходимо дальнейшее изучение влияния солнечного излучения на метан. Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2016GL071930

    Потенциальное влияние повышения уровня CO2 в атмосфере на вечную мерзлоту через увеличение растительного покрова в арктическом регионе. Повышение температуры и увеличение концентрации CO2 в атмосфере как правило приводит к увеличению растительного покрова, который в свою очередь может поглощать некоторое количество углекислого газа из атмосферы, однако эти объемы малозначительны по сравнению с количество углерода (СO2 и CH4), выбрасываемым в атмосферу в результате таянья вечной мерзлоты (Источник: The Impact of the permafrost carbon feedback on global climate (2014). Авторы: K. Schaefer, H. Lantuit, V.E. Romanovsky, E. A. G. Schuur, R. Witt). Увеличение разных типов растительных сообществ может и ускорить, и сбалансировать таянье льдов (Источники: The influence of vegetation and soil characteristics on active-layer thickness of permafrost soils in boreal forest (2016) в рамках исследовательского проекта CYCLOPS. Авторы: Fisher J.P., Estop-Aragonés C., Thierry A., Charman D.J., Wolfe S.A., Hartley I.P., Murton J.B., Williams M., Phoenix G.K.; Arctic wetland system dynamics under climate warming (2021). Авторы: H. N. Kreplin, C. S. S. Ferreira, G. Destouni, S. D. Keesstra, L. Salvati, Z. Kalantari). Однозначно положительное влияние увеличения концентрации CO2 в атмосфере через увеличение растительного покрова на уменьшение таянья вечной мерзлоты не доказано из-за сложности учета экосистемных изменений в Арктике и взаимной компенсации положительных и негативных обратных связей (positive and negative feedback loops). Измерением влияния парниковых газов на изменение климата занимается Институт мировых ресурсов (World Resource Institute - WRI) – глобальная некоммерческая организация, основанная в 1982 году. В рамках климатического направления занимаются отслеживанием прогресса по достижению климатических целей. Данные находятся в открытом доступе на платформе ClimateWatch, которая управляется WRI. Платформа аккумулирует открытые статистические данные и представляет графики распределения парниковых газов по странам, секторам и видам парниковых газов. Согласно данным WRI на 2016 г., CO2 составляет 74.4% от глобальных выбросов парниковых газов, метан – 17.3%, оксид азота – 6.2%, группа газов HFCs, CFCs, SF6 – 2.1%.