Az USA Berkeley Laboratóriumának tudósai szerint a nagy tenger alatti metán felszabadulások túlterhelhetik a Jeges-tenger azon képességét, amellyel az erős üvegházgázt fogyasztja.

Az USA Energiaügyi Minisztériuma Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumának (Berkeley Lab), és Los Alamos Nemzeti Laboratóriumának kutatói 2 részes tanulmányukban az egyik eddigi legrészletesebb képet festik arról, hogyan hathat az éghajlatváltozás a Jeges-tenger alatti fagyott metán lerakódások több millió tonnájára. A metán az egyik legerősebb üvegházgáz.

Ez a kép egy olyan szimulációból származik, ahol az oxigénszintek korlátozottak voltak; a metán koncentrációja látható a Jeges-tengerben, az óceán melegedése miatt a klatrátok 30 évnyi felbomlása után. A színek a metán mélység-integrált koncentrációját mutatják millimol/négyzetméter egységben. A tengeri környezet a metán egy részét már nem tudja lebontani, ahogy a metán koncentrációk kiugrásai mutatják mind a nyolc oszlopban, legfeltűnőbb módon az Ohotszk- és Bering-tengernél a kép alján. A további kutatás azt fogja vizsgálni, hogy ennek a metánnak mekkora része fogja elérni a felszínt. Jobbra van Észak-Amerika, balra Oroszország.

A projekt kezdeti szakasza azt találta, hogy a klatrátok – a metán molekulákat magukba foglaló jeges kristályos vegyületek – eltemetett készletei fel fognak bomlani, ahogy a globális hőmérséklet emelkedik és az óceán melegszik.

A második fázisban a kutatók azt találták, hogy a metán azután be fog szivárogni a Jeges-tengerbe, és fokozatosan legyűri a tengeri környezetnek azt a képességét, hogy a gázt lebontsa. A metán-evő mikróbák által igényelt oxigén, tápanyag és nyomelem készletek évről évre csökkennek, ahogy több metán jut a vízbe. Három évtizednyi metán kiszabadulás után a metán nagy része a felszínre bugyoghat – ahol képes az éghajlatváltozás felgyorsítására.

„Szimulációnkkal azt találtuk, hogy nagy metán kiszabadulások tönkreteszik az óceán metán fogyasztó képességét. Ezen a szinten szerepet játszanak a korlátozott készletek”, mondja Matthew Reagan a Berkeley Lab Földtudományi Osztályától. Reagan társszerzője annak a cikknek, ami erről a kutatásról jelent meg a Journal of Geophysical Research egyik friss számában. A projekt kezdeti eredményeit tavaly publikálták a Geophysical Research Letters-ben.

Kutatásuk szemben áll egyes kutatók azon nézetével, hogy az óceán mindig el fogja fogyasztani a nagy metán oszlopokat. Valóban, a tengerfenék repedéseiből kis mennyiségű metán korszakok óta felszabadul és szivárog. Ezekben az esetekben a tengerben élő éhes mikróbák gyorsan oxidálják a metán nagy részét, mielőtt az kiszabadul a légkörbe.

De a kutatók azt találták, hogy ez a ciklus meg fog szakadni, ha a sarki régió óriási klatrát lerakódásai felszakadnak és a metán szivárgások új rohamát indítják el.

Reagan szerint, „A nagy léptékű metán kiszabadulásoknak a vártnál nagyobb a hatása. Amikor ez megtörténik, a mikróbák nem tudják az összes metánt elfogyasztani, mert nincs elég oxigén, hogy ezt hajtsa.”

Eredményük két számítógépes modell eredeti kombinációjából származik. Az egyik modellt George Moridis fejlesztette ki a Berkeley Lab-nél, ami a melegedő klatrátokból kiszabaduló metán sebességét modellezi. Majd ezt a kiszabaduló becsült metánt egy tenger biokémiai és óceán cirkulációs modellbe táplálták be, amit Scott Elliott és Matthew Maltrud fejlesztett ki a Los Alamos Nemzeti Laboratóriumban.

Ez a kép az oldott oxigén koncentrációt mutatja mikromolban, 300 méteres mélységben, a klatrátok 30 évnyi bomlása után. A súlyos oxigénhiány területeit fehér és bíborvörös árnyalatok mutatják.

A tudósok a szimulációba betáplálták a kezdeti körülményeket, például az óceán háttér metán koncentrációját, és a tengerfenék folyadékáramlását. Majd beleszórtak néhány hipotetikus metán oszlopot a Jeges-tenger talapzata, és az Ohotszk- és Bering-tenger környékén. Ezeken a területeken kiterjedt, sekélyen fekvő klatrát lerakódások vannak, amelyeket a kutatók instabilitásra nagyon hajlamosnak tartanak a globális felmelegedés első néhány évtizedében. Valójában némelyik már most felbomolhat.

Bekapcsolták a metán oszlopokat, és 3 évtizedre lefuttatták a szimulációt, hogy megjósolják, mi történne az éghajlatváltozás által hajtott óceán melegedés korai fázisaiban.

Az eredmény egy olyan forgatókönyv, ami nagyon is valóságos lehet a jövőben: egyes helyeken, például az Ohotszk- és Bering-tengerben az oszlopok közelében az oxigénszint lezuhan. Helyi savasodás is fellép. A környezet sivárrá válik sok szervezet, köztük a metánt fogyasztó mikróbák számára.

Mint Reagan mondja, „Az óceánba jutó metán mennyisége óriási, és ez drámai módon megváltoztatja a víz kémiáját. Elfogyasztja az oxigént, a mikróbák abbahagyják az evést, és a metán elérheti a felszínt.”

A tudósok további szimulációkat szeretnének lefolytatni, hogy jobban meg tudják becsülni a most a Jeges-tenger alatt klatrátokba zárt metánnak azt a mennyiségét, ami az óceán melegedése miatt elérheti a légkört.

(Dan Krotz, 2011. május 4.; Berkeley Lab)