"Kita tahu lautan secara semulajadi melepaskan metana ke atmosfera, tetapi kita tidak semestinya tahu berapa banyak." (Kredit: Josh Withers / Unsplash)

Penyelidikan baru menggunakan sains data untuk menentukan berapa banyak metana pergi dari lautan dan ke atmosfera setiap tahun.

Untuk meramalkan kesan pelepasan manusia, para penyelidik memerlukan gambaran penuh kitaran metana atmosfera. Mereka perlu mengetahui saiz input-baik semula jadi dan manusia-serta outputnya. Mereka juga perlu tahu berapa lama metana berada di atmosfera.

Keputusan, diterbitkan dalam Alam Komunikasi, mengisi jurang yang lama dalam penyelidikan kitaran metana dan akan membantu ahli sains iklim menilai tahap gangguan manusia.

Setiap tiga tahun, kumpulan saintis iklim antarabangsa menyebutnya Karbon Projek Global mengemas kini apa yang dikenali sebagai anggaran metana. Anggaran metana mencerminkan keadaan pemahaman semasa tentang input dan output dalam kitaran metana global. Kemas kini terakhirnya adalah dalam 2016.

"Anggaran metana membantu kami pelepasan metana manusia dalam konteks dan menyediakan asas untuk menilai perubahan masa depan, "kata Tom Weber, penolong profesor bumi dan sains alam sekitar di University of Rochester. "Dalam belanjawan metana yang lalu, lautan telah menjadi istilah yang sangat tidak pasti. Kita tahu lautan secara semulajadi melepaskan metana ke atmosfera, tetapi kita tidak semestinya tahu berapa banyak. "

Menambah anggaran metana

Dalam anggaran metana, jika satu istilah tidak pasti, ia menambah ketidakpastian kepada semua terma lain, dan membatasi keupayaan penyelidik untuk meramalkan bagaimana sistem metana global mungkin berubah. Atas sebab itu, datang dengan anggaran yang lebih tepat mengenai pelepasan metana lautan telah menjadi matlamat penting dalam penyelidikan kitaran metana selama bertahun-tahun.

Tetapi, Weber berkata, "ia tidak mudah." Oleh kerana lautannya begitu luas, hanya sebahagian kecilnya yang telah dicampurkan untuk metana, yang bermaksud data adalah terhad.

Untuk mengatasi batasan ini, Weber dan Nicola Wiseman, pelajar siswazah di University of California, Irvine, menyusun semua data metana yang ada dari lautan dan memberinya kepada algoritma model komputer pembelajaran yang direka untuk pengenalan corak. Model-model ini dapat mengenali pola sistematik dalam data metana, yang membolehkan para penyelidik untuk meramalkan apa yang pelepasan mungkin, walaupun di kawasan-kawasan di mana tidak ada pemerhatian langsung.

"Pendekatan kami membolehkan kami menurunkan kadar pelepasan lautan global dengan lebih tepat berbanding sebelum ini," kata Weber.

Versi terkini anggaran metana akan dibebaskan pada tahun ini dan menggabungkan hasil dari kertas Weber, yang memberi para penyelidik pemahaman yang lebih baik mengenai bagaimana kitaran metana di seluruh sistem Bumi.

Perairan cetek dan fitoplankton

Di samping menyumbang kepada pemahaman yang lebih baik mengenai anggaran metana global, penyelidikan itu menghasilkan dua penemuan menarik lain:

Pertama, perairan pantai yang sangat cetek menyumbang kira-kira 50% daripada jumlah pelepasan gas metana dari laut, walaupun hanya membuat 5% dari kawasan lautan. Itu kerana metana boleh meresap keluar dari takungan gas asli di sepanjang margin benua dan boleh dihasilkan secara biologi di sedimen anoxic (berkurang oksigen) di dasar laut.

Di perairan yang mendalam, metana mungkin teroksida kerana ia bergerak dari laluan laut ke atmosfera. Tetapi di perairan cetek, terdapat laluan yang cepat ke atmosfera dan eskalasi metana sebelum ia teroksidasi. Weber bekerjasama dengan John Kessler, seorang profesor ilmu sains Bumi dan alam sekitar di University of Rochester, untuk menyelesaikan ketidakpastian yang tersisa di pelepasan metana pantai dengan menjalankan pelayaran penyelidikan dan terus membangunkan model pembelajaran mesin.

Kedua, metana mempamerkan corak spatial yang hampir sama dengan kelimpahan fitoplankton, yang menyokong hipotesis baru-baru ini kontroversi bahawa plankton menghasilkan metana di lautan permukaan. Sebelum ini, saintis percaya metana hanya boleh dihasilkan dalam keadaan anoksik yang terdapat di bahagian bawah lautan. "Bukti secara beransur-ansur terkumpul untuk membatalkan paradigma itu, dan kertas kami menambah sekeping penting," kata Weber.

Setiap sumber metana semula jadi mungkin sensitif terhadap perubahan iklim, dan penting bagi penyelidik untuk mempunyai garis dasar yang tepat.

"Terdapat beberapa sebab untuk mempercayai bahawa lautan mungkin menjadi sumber metana yang lebih besar pada masa akan datang, tetapi melainkan jika kita mempunyai anggaran yang baik tentang berapa banyaknya emit sekarang, kita tidak akan mengenal pasti perubahan masa depan," Kata Weber.

Wiseman adalah bekas penyelidik sarjana muda di Universiti Rochester. Dia dan Weber bekerja dengan Annette Kock di GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research di Jerman.

sumber: Universiti Rochester

Buku-buku yang berkaitan

Perubahan Iklim: Apa Yang Harus Anda Ketahui Setiap Orang

oleh Joseph Romm
Buku asas penting mengenai apa yang akan menjadi isu penentu masa kita, Perubahan Iklim: Apa Yang Harus Diketahui Semua Orang adalah gambaran menyeluruh tentang sains, konflik, dan implikasi dari planet pemanasan kami. Dari Joseph Romm, Ketua Penasihat Sains untuk National Geographic Tahun Hidup Berbahaya siri dan salah satu daripada "100 Rolling Stone yang mengubah Amerika," Perubahan iklim menawarkan jawapan yang mesra pengguna dan saintifik terhadap soalan yang paling sukar (dan biasa dipolitikkan) yang mengelilingi ahli klimatologi Lonnie Thompson sebagai "bahaya yang jelas dan terkini terhadap tamadun." Tersedia di Amazon

Perubahan Iklim: Sains Pemanasan Global dan edisi Edisi Edisi Kedua kami

oleh Jason Smerdon
Edisi kedua ini Perubahan iklim adalah panduan yang boleh diakses dan komprehensif kepada sains di sebalik pemanasan global. Dengan ilustrasi yang indah, teks itu ditujukan kepada pelajar di pelbagai peringkat. Edmond A. Mathez dan Jason E. Smerdon menyediakan pengantar yang luas dan informatif kepada sains yang mendasari pemahaman kita mengenai sistem iklim dan kesan aktiviti manusia terhadap pemanasan planet kita. Mathez dan Smerdon menerangkan peranan bahawa atmosfer dan lautan bermain dalam iklim kita, memperkenalkan konsep keseimbangan sinaran, dan menerangkan perubahan iklim yang berlaku pada masa lalu. Mereka juga memperinci aktiviti manusia yang mempengaruhi iklim, seperti gas rumah hijau dan pelepasan aerosol dan penebangan hutan, serta kesan fenomena alam.  Tersedia di Amazon

Sains Perubahan Iklim: Kursus Hands-On

oleh Blair Lee, Alina Bachmann
Sains Perubahan Iklim: Kursus Hands-On menggunakan teks dan lapan belas aktiviti tangan untuk menjelaskan dan mengajar sains pemanasan global dan perubahan iklim, bagaimana manusia bertanggungjawab, dan apa yang boleh dilakukan untuk memperlahankan atau menghentikan kadar pemanasan global dan perubahan iklim. Buku ini adalah panduan lengkap dan komprehensif untuk topik persekitaran yang penting. Subjek yang terkandung dalam buku ini termasuk: bagaimana molekul memindahkan tenaga dari matahari untuk memanaskan atmosfera, gas rumah hijau, kesan rumah hijau, pemanasan global, Revolusi Perindustrian, tindak balas pembakaran, gelung maklum balas, hubungan antara cuaca dan iklim, perubahan iklim, sinki karbon, kepupusan, jejak karbon, kitar semula, dan tenaga alternatif. Tersedia di Amazon

Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, and ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.