Alçak İrtifa Uçuşları, Amazon'daki Metan Emisyonlarının İklim Modellerinin Çok Üzerinde Olduğunu Gösteriyor!

Metan ($C{H}_4$), atmosferdeki derişimi son on yıllarda hızla artan güçlü bir sera gazıdır. Sulak alanlar, atmosfere salınan metanın en büyük doğal kaynağını oluşturur ancak sulak alanlardan ne kadar metan salındığı ve değişen iklime bağlı olarak bu emisyonların nasıl artabileceği konusunda büyük belirsizlikler devam etmektedir. Amazon da dâhil olmak üzere tropikal sulak alanlar önemli miktarda metan üretir fakat bu emisyonların kaynaklarını ve büyüklüklerini doğru bir şekilde tahmin etmek oldukça zordur. Bunun bir nedeni, özellikle tropikal bölgelerde, uydu gözlemlerini engelleyen yoğun bulut örtüsü ve seyrek yerleşik ölçümler yüzünden yeterli ölçüm verisinin bulunmamasıdır.

Max Planck Kimya Enstitüsü liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, uçak ölçümlerini kullanarak Amazon bölgesindeki gerçek emisyonların, iklim ve dünya sistemi modelleri tarafından tahmin edilenlerden önemli ölçüde daha yüksek olduğunu belirledi. Belirli alanlarda, metan emisyonları önceden hesaplananların dört katına kadar ulaşabiliyor. Geophysical Research Letters dergisinde yayımlanan bu bulgular, iklim projeksiyonlarının doğruluğu açısından önemli sonuçlar doğuruyor.

Mevcut Modeller Sınırlarına Ulaşıyor

Araştırmanın başyazarı ve atmosfer kimyageri olan Max Planck Kimya Enstitüsünden Linda Ort, çalışmanın çıkış noktasını şu sözlerle ifade etti:

Model hesaplamaları ile gerçeklik arasındaki tutarsızlıklar, beni bu eksik metanın nereden geldiğini bulmaya itti.

Ort, 6 kilometre veya daha yüksek irtifalarda ölçülen ve modellenen verilerin oldukça iyi uyuştuğunu belirtiyor. Ancak Dünya yüzeyine yaklaştıkça bu fark giderek büyüyor. Ortalama olarak ölçülen metan seviyeleri, ilgili model değerlerinin arka plan seviyesinin yaklaşık iki katı üzerindeydi.

Aralık 2022 ve Ocak 2023 tarihlerindeki ölçümler sırasında atmosferdeki arka plan seviyesi yaklaşık 1907 ppb civarındaydı ancak o zamandan beri bu değer yeniden artış gösterdi. İngilizcede milyarda bir kısım teriminin kısaltması olan ppb birimi, atmosferdeki eser gazlarda olduğu gibi çok düşük karışım oranlarını hassas bir şekilde tanımlamak için kullanılır. Ort; yüksek irtifalardaki uyumu, metanın atmosferde iyi karışmasına ve modellerin hava kütlelerinin taşınımını ve karışım etkilerini doğru bir şekilde yansıtmasına bağlıyor. Ne var ki modeller alçak irtifalarda yetersiz kalıyor.

Kaynakların daha yakından incelenmesi, bazı bölgelerde Amazon sulak alanlarının daha önce varsayılandan dört kata kadar daha fazla metan saldığını ortaya çıkardı. Sulak alan türüne göre ayrıldığında değerler; nehir deltalarında %26, rezervuarlarda %19 ve düzenli olarak su basan nehir alanlarında %13 daha yüksek ölçüldü.

Araştırmacılar verilerini Aralık 2022'den Ocak 2023'e kadar uzanan iki aylık bir dönemde topladılar. Bu zaman aralığı, kuru mevsimden yağışlı mevsime geçiş dönemine denk geliyor. Bu evrede genellikle biyokütle yanması gerçekleşmez, yani ölçümler insan faaliyetlerinden güçlü bir şekilde etkilenmemiştir. Metan emisyonları yağışlı mevsimde daha yüksekken kuru mevsimde daha düşüktür ve bu iki mevsim birbirini kabaca dengeler. Dolayısıyla ölçümlerin gerçekleştiği iki aylık süre, sulak alan emisyonlarının yıllık ortalamasına kabaca karşılık gelmektedir.

Kuru ve Yağışlı Mevsimler Arasında Kapsamlı Ölçüm Uçuşları

Ort ve uluslararası ekip, HALO araştırma uçağındaki sensörleri kullanarak Brezilya yağmur ormanlarının geniş bir alanı üzerinde çeşitli irtifalarda metan derişimlerini ölçtüler. Uçuş irtifaları, ağaç tepelerinin sadece 200 metre üzerinden başlayıp 14 kilometrenin üzerine kadar uzanıyordu. Bilim insanları, 7000'den fazla ölçüm noktasında, yüksek irtifalardaki düşük hava basınçlarında bile metan eser gazını hassas bir şekilde tespit edebilen ve HALO için özel olarak geliştirilmiş bir soğurma spektrometresi kullanarak veri topladılar.

Araştırmacılar, analizleri için tüm Amazon bölgesini 0,1 dereceye 0,1 derece boyutlarında ızgara hücrelerine böldüler. Bu, emisyon haritaları için oldukça yüksek bir çözünürlüktür. Havadaki ölçülen metanı yerdeki kaynaklarıyla ilişkilendirmek için bir atmosferik taşıma modeli kullanan ekip, hava kütlelerini zamanda geriye doğru izleyerek yerdeki ilgili ızgara hücresini belirledi. Daha sonra, sulak alanları tahmin etmek için köklü bir NASA topluluk modeli ve karmaşık sayısal yöntemler kullanarak salınan gerçek metan miktarlarını hesapladılar.

NASA'nın topluluk modeli; nem, bitki örtüsü ve sıcaklık gibi arazi yüzeyi özelliklerinin uydu ölçümlerine dayanarak metan emisyonlarını dolaylı yoldan tahmin etmektedir.

Bu sonuçların mevcut durumu yansıtma biçimine değinen Ort, durumu şu şekilde özetledi:

Sonuçlarımız, Amazon yağmur ormanları gibi tropikal sulak alanlarda hâlâ hafife alınan birçok metan kaynağı olduğunu gösteriyor.

Ort'a göre, bazıları güçlü dalgalanmalar gösteren bu metan kaynaklarını daha iyi tespit edebilmek ve iklim ile Dünya sistemi modellerini iyileştirebilmek için daha fazla ölçüm verisine ihtiyaç duyuluyor.

Metan Emisyonları: %35 Doğal, %65 Antropojenik Kaynaklı

Küresel metan emisyonlarının yaklaşık %65'i tarım, fosil yakıt üretimi ve kullanımı ile atık yönetimi gibi antropojenik (insan kaynaklı) faaliyetlerden gelir. Geriye kalan %35'lik kısım ise doğal süreçlerden kaynaklanmaktadır. Ölü bitkiler ve yapraklar gibi organik materyaller su altında mikroorganizmalar tarafından ayrıştırıldığında büyük miktarlarda metan üretilir. Barajlar bunun bir örneğidir, büyük orman alanları sular altında kaldığında bu süreç devreye girer. Bu insan yapımı yapılar öncelikle hidroelektrik enerji üretimi için kullanılsa da doğal metan kaynakları olarak da kabul edilirler.

Çalışmanın ortak yazarı ve Max Planck Kimya Enstitüsü Atmosfer Kimyası Bölümü Direktörü Eric Kort, araştırmanın önemini şu sözlerle vurguladı:

Bu sonuçlar, sulak alanlarda metan oluşumunu kontrol eden süreçleri daha iyi anlamanın ne kadar önemli olduğunun altını çiziyor. Küresel metan bütçesini güvenilir bir şekilde değerlendirmek için sadece Amazon bölgesinde değil; aynı zamanda Orta Afrika ve Güneydoğu Asya gibi veri açısından fakir diğer tropikal bölgelerde de çok daha fazla ölçüme ihtiyacımız var.