O novo retrato tridimensional da NASA das concentrações de metano mostra o segundo maior contribuinte do mundo para o aquecimento do efeito estufa, a diversidade de fontes no terreno, e o comportamento do gás à medida que se move pela atmosfera. Combinando vários conjuntos de dados de inventários de emissões, incluindo combustível fóssil, agrícola, queima de biomassa e biocombustíveis, e simulações de fontes pantanosas em um modelo de computador de alta resolução, pesquisadores agora têm uma ferramenta adicional para compreender este gás complexo e seu papel no ciclo do carbono da Terra, composição atmosférica, e sistema climático.

Desde a Revolução Industrial, as concentrações de metano na atmosfera mais do que dobraram. Depois do dióxido de carbono, o metano é o segundo gás de efeito estufa mais influente, responsável por 20 a 30% do aumento das temperaturas da Terra até hoje.

"É urgente entender de onde vêm as fontes para que possamos estar mais bem preparados para mitigar as emissões de metano onde houver oportunidades para isso, "disse o cientista Ben Poulter do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland.

Uma única molécula de metano é mais eficiente em reter calor do que uma molécula de dióxido de carbono, mas porque a vida útil do metano na atmosfera é mais curta e as concentrações de dióxido de carbono são muito maiores, o dióxido de carbono ainda continua sendo o principal contribuinte para as mudanças climáticas. O metano também tem muito mais fontes do que o dióxido de carbono, estes incluem os setores de energia e agricultura, bem como fontes naturais de vários tipos de áreas úmidas e corpos d'água.

"O metano é um gás produzido em condições anaeróbicas, então isso significa que quando não há oxigênio disponível, você provavelmente encontrará metano sendo produzido, "disse Poulter. Além das atividades de combustíveis fósseis, principalmente do carvão, setores de petróleo e gás, fontes de metano também incluem o oceano, solos inundados em áreas úmidas com vegetação ao longo de rios e lagos, agricultura, como o cultivo de arroz, e os estômagos dos animais ruminantes, incluindo gado.

“Estima-se que até 60% do fluxo atual de metano da terra para a atmosfera seja resultado de atividades humanas, "disse Abhishek Chatterjee, um cientista do ciclo do carbono da Associação de Pesquisas Espaciais das Universidades com sede em Goddard. "Semelhante ao dióxido de carbono, a atividade humana por longos períodos de tempo está aumentando as concentrações atmosféricas de metano mais rápido do que a remoção de "sumidouros" naturais pode compensar. À medida que as populações humanas continuam a crescer, mudanças no uso de energia, agricultura e cultivo de arroz, a pecuária influenciará as emissões de metano. Contudo, é difícil prever tendências futuras devido à falta de medições e ao entendimento incompleto dos feedbacks carbono-clima. "

Os pesquisadores estão usando modelos de computador para tentar construir uma imagem mais completa do metano, disse o meteorologista de pesquisa Lesley Ott do Escritório Global de Modelagem e Assimilação de Goddard. “Temos peças que nos falam sobre as emissões, temos peças que nos dizem algo sobre as concentrações atmosféricas, e os modelos são basicamente a peça que faltava amarrando tudo isso e nos ajudando a entender de onde o metano está vindo e para onde está indo. "

Para criar uma imagem global do metano, Ott, Chatterjee, Poulter e seus colegas usaram dados de metano de inventários de emissões relatados por países, Campanhas de campo da NASA, como o Experimento de Vulnerabilidade Boreal do Ártico (ABoVE) e observações do Satélite de Observação de Gases de Efeito Estufa da Agência Espacial Japonesa (GOSAT Ibuki) e o Instrumento de Monitoramento Troposférico a bordo do satélite Sentinel-5P da Agência Espacial Européia. Eles combinaram os conjuntos de dados com um modelo de computador que estima as emissões de metano com base em processos conhecidos para certos tipos de cobertura da terra, como pântanos. O modelo também simula a química atmosférica que decompõe o metano e o remove do ar. Em seguida, eles usaram um modelo meteorológico para ver como o metano viajou e se comportou ao longo do tempo, enquanto na atmosfera.

A visualização de dados de seus resultados mostra os movimentos etéreos do metano e ilumina suas complexidades tanto no espaço em várias paisagens quanto com as estações. Uma vez que as emissões de metano são elevadas para a atmosfera, ventos de alta altitude podem transportá-lo muito além de suas fontes.

Quando eles viram os dados visualizados pela primeira vez, vários locais se destacaram.

Na América do Sul, a bacia do rio Amazonas e seus pântanos adjacentes inundam sazonalmente, criando um ambiente privado de oxigênio que é uma fonte significativa de metano. Globalmente, cerca de 60% das emissões de metano vêm dos trópicos, por isso é importante compreender as várias fontes humanas e naturais, disse Poulter.

Na Europa, o sinal de metano não é tão forte quanto na Amazônia. As fontes europeias de metano são influenciadas pela população humana e pela exploração e transporte de petróleo, gás e carvão do setor de energia.

Na Índia, o cultivo de arroz e a pecuária são as duas fontes de metano. “A agricultura é responsável por cerca de 20% das emissões globais de metano e inclui a fermentação entérica, que é o processamento de alimentos nas tripas do gado, principalmente, mas também inclui a forma como gerenciamos os resíduos provenientes da pecuária e de outras atividades agrícolas, "disse Poulter.

A expansão econômica da China e sua grande população impulsionam a alta demanda por petróleo, exploração de gás e carvão para a indústria, bem como produção agrícola, quais são suas fontes subjacentes de metano.

O Ártico e as regiões de alta latitude são responsáveis ​​por cerca de 20% das emissões globais de metano. "O que acontece no Ártico, nem sempre fica no Ártico, "Ott disse." Há uma enorme quantidade de carbono que é armazenada nas altas latitudes do norte. Uma das coisas que realmente preocupam os cientistas é se à medida que o solo aquece, mais desse carbono poderia ser liberado para a atmosfera. Agora mesmo, o que você está vendo nesta visualização não são pulsos muito fortes de metano, mas estamos observando isso de perto porque sabemos que é um lugar que está mudando rapidamente e que pode mudar drasticamente com o tempo. "

"Um dos desafios de compreender o orçamento global de metano tem sido reconciliar a perspectiva atmosférica de onde pensamos que o metano está sendo produzido com a perspectiva de baixo para cima, ou como usamos relatórios em nível de país ou modelos de superfície da terra para estimar as emissões de metano, "disse Poulter." A visualização que temos aqui pode nos ajudar a entender essa discrepância de cima para baixo e de baixo para cima e nos ajudar também a reduzir as incertezas em nossa compreensão do orçamento global de metano, dando-nos pistas visuais e uma compreensão qualitativa de como o metano se move pela atmosfera e onde é produzido. "

Os dados do modelo de fontes de metano e transporte também ajudarão no planejamento de futuras missões de campo e de satélite. Atualmente, A NASA tem um satélite planejado chamado GeoCarb que será lançado por volta de 2023 para fornecer observações geoestacionárias baseadas no espaço de metano na atmosfera em grande parte do hemisfério ocidental.