Rýchlejší nárast metánu v ovzduší pozorovali vedci už po roku 2006. Dnes dosahuje rekordné hodnoty.
Koncentrácia CH4 stúpla od začiatku priemyselnej revolúcie už takmer o trojnásobok. Zdroj: iStockphoto.com
Molekula metánu (CH4) je hneď po oxide uhličitom (CO2) najvýznamnejším antropogénnym skleníkovým plynom. Zatiaľ čo koncentrácia CO2 od začiatku priemyselnej revolúcie stúpla o polovicu, koncentrácia CH4 už takmer o trojnásobok.
Kým na začiatku tisícročia nastala stabilizácia vzdušnej koncentrácie, po roku 2006 vedci pozorovali zrýchlenie nárastu metánu v ovzduší. V súčasnosti už metán dosahuje rekordné hodnoty. Niektorí vedci sa obávajú, že to môže signalizovať príchod prudkej klimatickej zmeny.
Nakoľko reálne a vážne je toto riziko?
Dvojča oxidu uhličitého
Keď chcú archeológovia skúmať minulosť ľudských spoločností, musia kopať hlboko do zeme, aby našli nástroje a iné zachované artefakty činnosti človeka. Ak chcú paleoklimatológovia poznať klimatickú minulosť planéty, namiesto v zemi hľadajú stopy schované kilometre hlboko v ľade.
Informácie o zložení atmosféry spred stoviek tisíc rokov sú uchované v malých bublinkách uväznených v ľade. Najstarší známy ľad na planéte sa nachádza v Antarktíde (takzvaný modrý ľad). Tento ľad uchováva informácie o chemickom zložení atmosféry za posledných 2,7 milióna rokov. Zmeny koncentrácie CO2 a CH4 pomáhajú vysvetliť cykly dôb ľadových a medziľadových za posledný milión rokov.
V tomto období boli cykly oboch molekúl úzko spriahnuté: keď sa otepľovalo, koncentrácie CO2 a CH4 rástli a v období ochladzovania zasa spoločne klesali (obr. 1). Teplejšie klimatické podmienky podporujú ľahšie uvoľňovanie oboch skleníkových plynov do atmosféry. Vedecké práce v minulosti ukázali, že v určitom okamihu môže dôjsť následkom otepľovania k prudkému rastu koncentrácie metánu, ktorý sa zastaví až po nastolení novej rovnováhy.
Obr. 1: Vývoj koncentrácie oxidu uhličitého (hore) a metánu (dole) za posledných 800-tisíc rokov až do súčasnosti. V dobách medziľadových bola koncentrácia metánu a CO2 vyššia, v dobách ľadových zasa nižšia. Zdroj: British Antarctic Survey.
Rast koncentrácie metánu
Mnohých vedcov čoraz viac znepokojuje opätovne zrýchľujúci rast globálnej koncentrácie CH4 (obr. 2). Medzinárodný tím 17 vedcov, ktorému vyšla štúdia v časopise Global Geochemical Cycles, sa vo svojej práci zamýšľa nad príčinami a možnými dôsledkami prudkého rastu koncentrácie metánu.
Hlavný autor štúdie Euan Nisbet, ktorý pôsobí ako emeritný profesor na University of London, patrí dlhé roky k predným vedeckým autoritám v oblasti výskumu metánového cyklu. Autori v práci poukazujú na obdobie rokov 1984 až 2005 charakteristické spomaľujúcim (konkávnym) rastom, ktoré napriek pokračujúcim antropogénnym emisiám vyvrcholilo stabilizáciou CH4 a nastolením rovnováhy.
Obr. 2: Vývoj globálnej koncentrácie metánu od roku 1984 podľa meracích staníc NOAA. Kým na začiatku minulého storočia dominoval spomaľujúci rast vrcholiaci stabilizáciou po roku 2000, od roku 2006 pozorujeme opätovné zrýchľovanie koncentrácie metánu. V rokoch 2020 a 2021 bol tento nárast rekordný. (Zdroj: Nisbet a kol., 2023)
V období po roku 2005 však globálne emisie metánu stúpli asi o 60-70 miliónov ton, i keď tento odhad je zaťažený pomerne vysokou neistotou. Ďalšou neistotou je zdroj pôvodu uvedeného nárastu. Vo svetle nedávnych štúdií sa zdá pravdepodobné, že hlavnou príčinou sú biologické zdroje, pričom ide o zdroje antropogénne aj prirodzené. Asi 35 miliónov ton má na svedomí rozširovanie intenzívneho poľnohospodárstva a množstva odpadov a zvyšok ide na vrub emisií z močiarov predovšetkým v tropických oblastiach. Ak by rast emisií z močiarov a ďalších prirodzených zdrojov následkom otepľovania pokračoval doterajším tempom, do roku 2037 by objem metánu v ovzduší predstavoval až 100 – 150 miliónov ton, čo znamená 15 až 25 percent súčasných emisií.
Ďalším možným zdrojom CH4 okrem tropických oblastí v budúcnosti sú rozsiahle oblasti za polárnym kruhom. Mnohé nedávne štúdie naznačujú, že významným zdrojom emisií CH4 bude rýchle otepľovanie jazier, pôd bohatých na organický uhlík a pobrežných oceánov s obrovskými zásobami metánu v zamrznutej forme (tzv. metánhydrátov).
Na túto možnosť upozorňuje aj nová štúdia pod vedením Gabrielle Kleberovej z Cambridge University, ktorá vyšla v Nature Geoscience. Vedci v nej zmapovali doteraz nešpecifikovaný významný zdroj metánu, ktorý vzniká následkom ustupovania horských ľadovcov na Špicbergoch. Klimatické modely ho zatiaľ do svojich prognóz nezahŕňajú. Vznikajúce jazerá bohaté na metán (pravdepodobne biogénneho aj geologického pôvodu) sú však fenoménom celej Arktídy, ktorá sa navyše otepľuje rýchlejšie, ako predpokladajú klimatické modely.
Koniec dôb ľadových
Koniec dôb ľadových za posledných 800 000 rokov (obr. 1) vždy charakterizovalo obdobie prudkého otepľovania, ktoré vedci nazývajú „udalosťou ukončenia“ (z angl. termination event). V tomto období ich vedci identifikovali deväť. Ide o rýchly a zásadný prechod z jedného klimatického stavu (doba ľadová) do nového (doba medziľadová). Dochádza k otepľovaniu oceánov a atmosféry a zmenám v charaktere počasia a jeho extrémoch. Počas tohto prechodu tiež dochádza k rýchlemu nárastu globálnej koncentrácie metánu v atmosfére. Súčasným vedeckým vysvetlením nárastu metánu je jeho uvoľňovanie predovšetkým z močiarov v tropických oblastiach.
Je zrejmé, že metán je veľmi citlivý na akékoľvek zmeny podnebia a jeho koncentrácia úzko súvisí aj so zmenami v priebehu monzúnových dažďov v Indii. Jedna z najrýchlejších prirodzených zmien globálnej koncentrácie metánu nastala počas mladšieho dryasu (obr. 3). Išlo o obdobie pred 12 900 až 11 700 rokmi, ktoré prinieslo prudké dočasné ochladenie počas prechodu z poslednej doby ľadovej k súčasnému holocénu.
Koniec mladšieho dryasu znamenal obnovenie procesu otepľovania. Podľa výpočtov vtedy CH4 narastal rýchlosťou približne 6 až 21 miliónov ton ročne, čo zodpovedá nárastu asi o 6 ppb za rok (teda o 6 miliardtín ročne).
Prudký rast metánu na konci mladšieho dryasu nastal asi 20 až 30 rokov po prudkom oteplení v Grónsku približne o 10 stupňov Celzia. Zásadná je tiež skutočnosť, že spolu s tým, ako pokračovalo otepľovanie celej biosféry, sa pôvodne lokalizované zdroje metánu z tropických oblastí rozšírili smerom k chladnejším polárnym oblastiam a stali sa globálnymi.
Obr. 3: Porovnanie vývoja koncentrácie metánu na konci poslednej doby ľadovej so súčasnosťou. Prudký pokles a opätovný nárast metánu súvisel s mladším dryasom, keď sa prudko ochladil najmä severný Atlantik. Časová škála oboch grafov je odlišná: tisíce rokov na grafe vľavo, desiatky rokov na grafe vpravo. Zdroj: Nisbet a kol., 2023.
Prestavba celého systému?
Základná obava vedcov spočíva v tom, že ak rast metánu najmä po roku 2006 nie je súčasťou prirodzenej premenlivosti, môže signalizovať začiatok rozsiahlejšej a dlhodobej prestavby celého klimatického systému. Nasvedčuje tomu predovšetkým rýchlosť zvyšovania metánu, ktorá je porovnateľná s prudkými zmenami v minulosti. To nastoľuje dve otázky: Dokážeme identifikovať prichádzajúce meteorologické zmeny a s nimi spojené zmeny v extrémoch počasia? Existujú už dnes nejaké priame dôkazy o takýchto meteorologických zmenách?
Autori poukazujú na to, že svet zažíva výraznú energetickú nerovnováhu, ktorá sa v súčasnosti zrýchľuje (pozri Globálne otepľovanie zrýchľuje, Veda na dosah). Existujú dôkazy o spomaľovaní Atlantickej meridionálnej cirkulácie (AMOC), zmeny vo Walkerovej cirkulácii, ktorá ovplyvňuje javy El Niño a La Niña, rozširovanie takzvaných Hadleyho buniek smerom k pólom, ktoré určujú trasy mimotropických búrok a dýzového prúdenia vysoko v atmosfére. Tieto zmeny vo fungovaní klimatického systému zasa spätne ovplyvňujú uvoľňovanie metánu do atmosféry. Najprv v tropických oblastiach, ako už bolo pozorované, a neskôr aj v oblastiach bližšie k pólom. K tomu pribúdajú dôkazy, že aj čoraz rozsiahlejšie oblasti za polárnym kruhom sa stávajú síce zatiaľ relatívne malým, no rastúcim zdrojom metánu.
Podľa vedcov stále existuje možnosť, že súčasný rast koncentrácie metánu nemusí nevyhnutne znamenať počiatok ešte výraznejších zmien. Hlavný autor štúdie Euan Nisbet však napriek tomu kladie životne dôležitú otázku: „Začala sa fáza nového ukončenia?“
(af)
