Los efectos del metano sobre la luz solar varían según la región

Un equipo de investigación del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de los Estados Unidos llegó a esta conclusión luego de evaluar las observaciones de Júpiter y Titán (una luna de Saturno), donde las concentraciones de metano son más de mil veces las de la Tierra, para cuantificar los efectos radiativos de onda corta del metano aquí en la Tierra.

Estos hallazgos se publicaron en línea en la revista Science Advances en un artículo titulado "Forzamiento de onda corta de gran alcance regional por metano antropogénico informado por observaciones jovianas". El documento indica una gran variabilidad regional en las formas en que el metano actúa como un absorbente solar, al encontrar que la absorción de metano, o "forzamiento radiativo", depende en gran medida de las características de la superficie brillante y las nubes.

"Cuando medimos el impacto de las emisiones de metano en el planeta, asumimos erróneamente que es fácil aplicar los cálculos de metano tomados localmente para predecir qué efecto tendrá el gas a nivel mundial", dijo William Collins, autor principal del estudio y director de Climate y la División de Ciencias de los Ecosistemas en Berkeley Lab. "Nuestro trabajo representa la importancia de tener en cuenta qué impacto tienen el metano y otros gases de efecto invernadero no solo en general, sino también con certeza regional".

Esta simulación, que muestra la absorción solar total media mensual por metano de 2006 a 2010, indica una gran variabilidad regional en la potencia del gas para absorber la energía entrante del sol. Tenga en cuenta la actividad en el desierto del Sahara, la península arábiga y partes de Australia: todos los lugares donde las superficies brillantes y expuestas reflejan la luz hacia arriba para hacer que las propiedades de absorción del metano sean hasta 10 veces más fuertes que en cualquier otro lugar de la Tierra.

Como los gases de efecto invernadero, el dióxido de carbono y el metano absorben principalmente el calor, o la radiación de onda larga, emitida al espacio por la atmósfera terrestre. Sin embargo, el metano y otros gases también absorben la energía solar entrante, o la radiación de onda corta, y la convierten en calor, lo que calienta la atmósfera en un 25 por ciento adicional mientras se enfría simultáneamente la superficie de la Tierra.

Se sabe más sobre el forzamiento de onda corta por el dióxido de carbono que el metano, en gran parte porque la forma tetraédrica relativamente compleja del metano hace que sus características de absorción física sean extremadamente difíciles de cuantificar en el laboratorio.

El equipo de investigación del laboratorio de Berkeley se propuso evaluar si las evaluaciones climáticas anteriores habían sufrido incertidumbres en los cálculos del forzamiento de onda corta antropogénica por el metano, considerado el segundo gas de efecto invernadero más importante después del más abundante dióxido de carbono debido a la extrema potencia del metano.

Los científicos analizaron los datos de absorción de metano de observaciones anteriores del planeta Júpiter y Titán, la luna más grande de Saturno. Las concentraciones de metano en las atmósferas de este planeta joviano y la luna son al menos tres órdenes de magnitud mayores que las de la Tierra, lo que facilita la detección de las propiedades de absorción del metano mediante mediciones de ocultación.

Este análisis mostró que las estimaciones del forzamiento utilizando los datos de absorción de metano incompletos de los laboratorios Earthbound concuerdan con las estimaciones que utilizan los datos de absorción de metano, mucho más completos, recopilados de Júpiter y de Titán. Sobre la base de este hallazgo, la espectroscopia actual es suficiente para calcular el forzamiento radiativo del metano en los análisis climáticos históricos y las proyecciones futuras.

Su trabajo también descansa sobre un problema no resuelto anteriormente de que los modelos climáticos podrían estar subestimando los efectos de radiación de onda corta del metano debido a las limitaciones de las mediciones de laboratorio existentes de este gas. Las mediciones de Júpiter y Titán muestran que es posible calcular con precisión la extensión del forzamiento radiativo del metano en las evaluaciones del clima, y ??que los modelos climáticos actuales lo han estado haciendo.

El resultado permitió al equipo utilizar las capacidades existentes para realizar los primeros cálculos globales de resolución espacial de este forzamiento con condiciones atmosféricas y de frontera realistas. Avanzaron más allá de la estimación de la media anual global existente del forzamiento de metano al resolver su variabilidad espacial estacional y apreciable.

Su análisis mostró que el forzamiento de metano no es espacialmente uniforme en absoluto, y muestra patrones regionales notables. El hallazgo más sorprendente de los primeros cálculos completos del forzamiento de metano es que debido a que las regiones desérticas en latitudes bajas presentan superficies brillantes y expuestas que reflejan la luz hacia arriba para mejorar las propiedades de absorción del metano, puede haber un aumento de 10 veces

En el forzado de onda corta de metano localizado. Este efecto es más pronunciado en lugares como el Desierto del Sahara o la Península Arábiga. Estas regiones reciben la mayor cantidad de luz solar debido a su proximidad con el ecuador y presentan una humedad relativa excepcionalmente baja, lo que ayuda a mejorar aún más los efectos del metano. También se demostró que la cobertura de nubes influye en los efectos de radiación del gas. Se observó que el aumento del forzamiento de las nubes superpuestas de metano era casi tres veces mayor que el forzado global anualizado, y estaba asociado con las plataformas de nubes de estratos oceánicos al oeste de África meridional y América del Norte y del Sur, y con los sistemas de nubes en la Zona de Convergencia Intertropical cercana El ecuador.

Las nubes de gran altitud pueden reducir el flujo solar que incide sobre el metano en la troposfera inferior, lo que reduce su forzamiento en relación con las condiciones de cielo despejado, pero en casi el 90 por ciento de la superficie de la Tierra, los efectos radiativos de las nubes aumentan el forzamiento radiativo del metano.

Los investigadores Creo que esta información sobre el efecto del metano en la energía solar entrante es útil para avanzar en las estrategias de mitigación del cambio climático, tanto para tener en cuenta la fuerza relativa del efecto invernadero entre el dióxido de carbono y el metano como para determinar la vulnerabilidad relativa de diferentes regiones en todo el mundo. Calentamiento atmosférico.

Referencia

Large Regional Shortwave Forcing by Anthropogenic Methane Informed by Jovian Observations. William D. Collins1,2,*, Daniel R. Feldman1, Chaincy Kuo1 and Newton H. Nguyen3

Science Advances 26 Sep 2018: Vol. 4, no. 9, eaas9593

DOI: 10.1126/sciadv.aas9593