"We weten dat de oceaan van nature methaan in de atmosfeer afgeeft, maar we weten niet noodzakelijkerwijs hoeveel." (Credit: Josh Withers / Unsplash)

Nieuw onderzoek maakt gebruik van data science om te bepalen hoeveel methaan elk jaar van de oceaan naar de atmosfeer gaat.

Om de effecten van menselijke emissies te voorspellen, hebben onderzoekers een volledig beeld nodig van de methaancyclus van de atmosfeer. Ze moeten de grootte van de ingangen weten - zowel natuurlijke als menselijke - evenals de uitgangen. Ze moeten ook weten hoe lang methaan in de atmosfeer aanwezig is.

De resultaten, gepubliceerd in Nature Communications, een reeds lang bestaande leemte in onderzoek naar methaancycli opvullen en zal klimaatwetenschappers helpen de omvang van menselijke storingen beter te beoordelen.

Om de drie jaar noemde een internationale groep klimaatwetenschappers de Global Carbon Project werkt het zogenaamde methaanbudget bij. Het methaanbudget geeft de huidige inzichten in de inputs en outputs in de wereldwijde methaancyclus weer. De laatste update was in 2016.

“Het methaanbudget helpt ons bij het plaatsen menselijke methaanemissies in context en biedt een basislijn om toekomstige veranderingen te beoordelen ”, zegt Tom Weber, universitair docent Aard- en milieuwetenschappen aan de Universiteit van Rochester. “In vroegere methaanbudgetten was de oceaan een zeer onzekere term. We weten dat de oceaan van nature methaan in de atmosfeer afgeeft, maar we weten niet noodzakelijkerwijs hoeveel. ”

Het methaanbudget optellen

In het methaanbudget, als een term onzeker is, voegt het onzekerheid toe aan alle andere termen en beperkt het het vermogen van onderzoekers om te voorspellen hoe het wereldwijde methaansysteem zou kunnen veranderen. Om die reden is het al vele jaren een belangrijk doel van methaancyclusonderzoek om een ​​nauwkeurigere schatting van oceanische methaanemissies te maken.

Maar, zegt Weber, "het is niet eenvoudig." Omdat de oceaan zo uitgestrekt is, zijn slechts kleine porties ervan bemonsterd op methaan, wat betekent dat gegevens schaars zijn.

Om deze beperking te overwinnen, hebben Weber en Nicola Wiseman, afgestudeerd student aan de Universiteit van Californië, Irvine, alle beschikbare methaangegevens uit de oceaan verzameld en ingevoerd in machine learning-modellen - computeralgoritmen ontworpen voor patroonherkenning. Deze modellen konden systematische patronen in de methaangegevens herkennen, waardoor de onderzoekers konden voorspellen wat de emissies waarschijnlijk zullen zijn, zelfs in regio's waar geen directe waarnemingen zijn gedaan.

"Dankzij onze aanpak konden we de wereldwijde oceaanemissiesnelheid veel nauwkeuriger bepalen dan ooit tevoren", zegt Weber.

De nieuwste versie van het methaanbudget zal later dit jaar worden vrijgegeven en bevat de resultaten van Weber's paper, waardoor onderzoekers een beter inzicht krijgen in hoe methaan door het aardse systeem circuleert.

Ondiep water en fytoplankton

Naast het bijdragen aan een beter begrip van het globale methaanbudget, leverde het onderzoek twee andere interessante bevindingen op:

Ten eerste dragen zeer ondiepe kustwateren bij tot ongeveer 50% van de totale methaanemissies van de oceaan, ondanks dat ze slechts 5% van het oceaangebied uitmaken. Dat komt omdat methaan langs continentale marges uit aardgasreservoirs kan sijpelen en dat kan ook biologisch geproduceerd in anoxische (zuurstofarme) sedimenten op de zeebodem.

In diep water zal methaan waarschijnlijk worden geoxideerd terwijl het zijn lange route aflegt van de zeebodem naar de atmosfeer. Maar in ondiep water is er een snelle route naar de atmosfeer en methaan ontsnapt voordat het wordt geoxideerd. Weber werkt samen met John Kessler, een professor in aard- en milieuwetenschappen aan de Universiteit van Rochester, om de resterende onzekerheden in methaanemissies aan de kust op te lossen door onderzoekscruises uit te voeren en modellen voor machinaal leren verder te ontwikkelen.

Ten tweede vertoont methaan een ruimtelijk patroon dat erg lijkt op dat van fytoplankton-overvloed, wat een controversiële recente hypothese ondersteunt dat plankton methaan produceert in de oppervlakte oceaan. Eerder geloofden wetenschappers dat methaan alleen kon worden geproduceerd in de anoxische omstandigheden op de bodem van de oceaan. "Er wordt geleidelijk bewijs verzameld om dat paradigma omver te werpen, en onze paper voegt een belangrijk stuk toe," zegt Weber.

Elke natuurlijke bron van methaan is waarschijnlijk ook gevoelig voor klimaatverandering, en het is belangrijk voor onderzoekers om een ​​nauwkeurige basislijn te hebben.

"Er zijn een aantal redenen om aan te nemen dat de oceaan in de toekomst een grotere bron van methaan kan worden, maar tenzij we een goede schatting hebben van de hoeveelheid uitstoot die we nu hebben, zullen we die toekomstige veranderingen nooit identificeren", Weber zegt.

Wiseman is een voormalig bacheloronderzoeker aan de Universiteit van Rochester. Zij en Weber werkten samen met Annette Kock in het GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research in Duitsland.

Bron: University of Rochester

Verwante Boeken

Klimaatverandering: wat iedereen moet weten

door Joseph Romm
De essentiële inleiding over wat de bepalende factor van onze tijd zal zijn, Klimaatverandering: wat iedereen moet weten® is een overzicht van de wetenschap, conflicten en implicaties van onze opwarmende planeet. Van Joseph Romm, Chief Science Advisor voor National Geographic's Jaren van leven gevaarlijk series en een van de "100-mensen van Rolling Stone die Amerika veranderen" Klimaatverandering biedt gebruiksvriendelijke, wetenschappelijk rigoureuze antwoorden op de moeilijkste (en vaak gepolitiseerde) vragen rond wat klimatoloog Lonnie Thompson "een duidelijk en aanwezig gevaar voor de beschaving" heeft geacht. Beschikbaar op Amazon

Climate Change: The Science of Global Warming and Our Energy Future tweede editie

door Jason Smerdon
Deze tweede editie van Klimaatverandering is een toegankelijke en uitgebreide gids voor de wetenschap achter het broeikaseffect. Prachtig geïllustreerd, de tekst is gericht op studenten op verschillende niveaus. Edmond A. Mathez en Jason E. Smerdon geven een brede, informatieve inleiding tot de wetenschap die ten grondslag ligt aan ons begrip van het klimaatsysteem en de effecten van menselijke activiteit op de opwarming van onze planeet. Matthez en Smerdon beschrijven de rollen die de atmosfeer en de oceaan hebben spelen in ons klimaat, introduceren het concept van stralingsbalans en verklaren de klimaatveranderingen die zich in het verleden hebben voorgedaan. Ze beschrijven ook de menselijke activiteiten die het klimaat beïnvloeden, zoals uitstoot van broeikasgassen en aerosolen en ontbossing, evenals de effecten van natuurlijke verschijnselen.  Beschikbaar op Amazon

The Science of Climate Change: een hands-on cursus

door Blair Lee, Alina Bachmann
De wetenschap van klimaatverandering: een hands-on cursus maakt gebruik van tekst en achttien hands-on activiteiten de wetenschap van het broeikaseffect en de klimaatverandering uitleggen en onderwijzen, hoe mensen verantwoordelijk zijn en wat kan worden gedaan om het tempo van de opwarming van de aarde en de klimaatverandering te vertragen of te stoppen. Dit boek is een complete, uitgebreide gids voor een essentieel milieuthema. Onderwerpen die in dit boek worden behandeld zijn onder meer: ​​hoe moleculen energie uit de zon overbrengen om de atmosfeer, broeikasgassen, het broeikaseffect, het broeikaseffect, de industriële revolutie, de verbrandingsreactie, feedbacklussen, de relatie tussen weer en klimaat, klimaatverandering, te verwarmen, koolstofputten, uitsterven, koolstofvoetafdruk, recycling en alternatieve energie. Beschikbaar op Amazon

Van de uitgever:
Aankopen op Amazon gaan om de kosten van het brengen van je te bekostigen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, en ClimateImpactNews.com zonder kosten en zonder adverteerders die je surfgedrag volgen. Zelfs als u op een link klikt maar deze geselecteerde producten niet koopt, betaalt alles wat u bij hetzelfde bezoek op Amazon koopt, een kleine commissie. Er zijn geen extra kosten voor u, dus draag alstublieft bij aan de moeite. Je kan ook gebruik dan deze link te gebruiken op elk gewenst moment voor Amazon, zodat u ons kunt helpen onze inspanningen te ondersteunen.