Kwantofikacja emisji metanu na obszarach arktyczno-borealnych przy użyciu obserwacji atmosferycznych i globalnego modelu odwrotnego

Dlaczego metan północy ma znaczenie

Metan jest silnym gazem cieplarnianym, a zamarznięte tereny otaczające Arktykę kryją ogromne zasoby węgla, które mogą zostać uwolnione w miarę ocieplania się planety. Naukowcy obawiają się, że rozmrażanie gleb i ekspansja terenów podmokłych mogą przekształcić ten region w nowe, duże źródło metanu, przyspieszając zmiany klimatu. To badanie stawia proste, lecz kluczowe pytanie: ile metanu naprawdę emanuje dziś z obszaru arktyczno-borealnego, czy zmienia się to w czasie i co steruje tymi zmianami?

Nowe spojrzenie z powietrza

Zamiast mierzyć metan wyłącznie przy ziemi, badacze wykorzystali pomiary powietrza z sieci 154 stacji monitorujących na całym świecie, w tym 33 rozproszonych po Arktyce i północnych lasach. Te stacje nieprzerwanie pobierają próbki powietrza i śledzą, jak zmieniają się stężenia metanu. Zespół wprowadził te obserwacje do globalnego systemu komputerowego, który potrafi działać „wstecz”: biorąc pod uwagę sposób, w jaki powietrze przepływa i się miesza wokół planety, jaki rozkład emisji na powierzchni najlepiej wyjaśnia metan zmierzony na każdej wieży? Łącząc obserwacje z wcześniejszymi oszacowaniami z modeli lądowych i inwentaryzacjami emisji, zredukowali średnią niepewność regionalnych emisji metanu w strefie arktyczno-borealnej o około dwie trzecie.

Ile metanu emituje północ

Analiza pokazuje, że w latach 2010–2021 region arktyczno-borealny emitował około 45 teragramów metanu rocznie — około 7 procent emisji globalnych. To więcej niż wcześniejsze oszacowania „oddolne” oparte wyłącznie na modelach lądowych i inwentaryzacjach, które miały tendencję do niedoszacowywania emisji, zwłaszcza w Rosji. Prawie połowa tego metanu pochodzi z terenów podmokłych, a dodatkowe wkłady dają działalność ludzka, taka jak wydobycie paliw kopalnych i rolnictwo, inne naturalne źródła jak jeziora i termity, pożary oraz niewielka ilość z przyległych obszarów oceanicznych. Zachodnia Rosja wyróżnia się jako największe źródło, emitując od dwóch do sześciu razy więcej metanu niż inne podregiony, takie jak Alaska czy północna Kanada, dzięki rozległym terenom podmokłym i intensywnej działalności naftowo-gazowej.

Sezonowe wzloty i spadki

Na wysokich szerokościach północnych emisje metanu podążają za wyraźnym rocznym rytmem. Najniższe są w ciemnej, zlodzonej zimie, a potem gwałtownie rosną, gdy topnieje śnieg i ogrzewają się gleby, osiągając szczyt w lipcu i sierpniu, gdy bagna są ciepłe, nasiąknięte wodą i biologicznie aktywne. Latem bagna odpowiadają za około 70 procent całkowitego uwalniania metanu. Źródła antropogeniczne dominują tylko w kilku miejscach, szczególnie w europejskiej części badanego obszaru. Dodanie danych atmosferycznych wpłynęło głównie na wielkość sezonowych szczytów, a nie na ich synchronizację, co wskazuje, że modele w przybliżeniu odzwierciedlają rytm sezonowy, lecz w istotnych regionach zawyżały lub zaniżały jego rzeczywiste natężenie.

Trendy i związki z klimatem

W dwunastoletnim oknie całkowite emisje metanu z obszaru arktyczno-borealnego nie wykazują silnego, statystycznie pewnego trendu wzrostowego, ale pojawiają się zauważalne wzorce. Niektóre lata, zwłaszcza 2016, 2019 i 2020, wyróżniają się emisjami o kilka procent powyżej średniej, głównie z powodu mokrych lub cieplejszych warunków w regionach bogatych w tereny podmokłe i, w 2019 r., silnej aktywności pożarowej we wschodniej Rosji. Gdy badacze przyjrzeli się specyficznie bagnom, stwierdzili, że cieplejsze lata zazwyczaj wiążą się z wyższymi emisjami metanu, szczególnie pod koniec lata. Bliższe spojrzenie na Syberię Zachodnią — ogromne niziny pokryte torfowiskami — ujawniło wyraźniejszy lokalny wzrost emisji z terenów podmokłych w czasie oraz zaskakująco silną rolę zimowego śniegu: głębszy śnieg wydaje się prowadzić do bardziej wilgotnych gleb po roztopach, a w konsekwencji do wyższych emisji metanu w następnym, ciepłym sezonie.

Dlaczego śnieg i wilgotność mają znaczenie

Studium przypadku niziny Syberyjskiej Zachodniej ilustruje, jak subtelne przesunięcia klimatyczne mogą wzmocnić uwalnianie metanu. Gruby zimowy śnieg może izolować grunt, pomagając glebom pozostawać mniej głęboko zamarzniętym, a następnie topnieć stopniowo, utrzymując bagna bardziej nasycone przez dłuższy czas. Na tych płaskich terenach o słabym drenażu dodatkowa wilgoć sprzyja warunkom korzystnym dla mikroorganizmów produkujących metan. Testy statystyczne wykazały, że kombinacja głębokości śniegu, ciepła w sezonie wegetacyjnym i opadów wyjaśnia większość rocznych wahań emisji metanu z tych terenów podmokłych, podczas gdy wcześniejsze modele lądowe nie uchwyciły w dużej mierze tej wrażliwości.

Co to oznacza na przyszłość

Dla laików główny wniosek jest taki, że ziemie arktyczno-borealne już teraz stanowią znaczące i silnie reaktywne źródło metanu, ale jeszcze nie „wpadły w błyskawiczny bieg” prowadzący do dramatycznego, gwałtownego wzrostu. Bagna, szczególnie w zachodniej Rosji, odgrywają centralną rolę, a ich emisje rosną w cieplejsze, bardziej wilgotne lata. Ponieważ region ogrzewa się szybciej niż średnia globalna, a wzorce śniegu i opadów się zmieniają, badanie sugeruje, że emisje metanu z północnych terenów podmokłych prawdopodobnie wzrosną w nadchodzących dekadach. Jednocześnie praca pokazuje, że wykorzystanie gęstych sieci monitoringu atmosferycznego wraz z globalnymi modelami może znacznie doprecyzować naszą wiedzę o źródłach metanu i przyczynach ich działania — wiedzę kluczową do przewidywania przyszłych sprzężeń klimatycznych i do projektowania strategii ich ograniczania.

Cytowanie: Basso, L.S., Rödenbeck, C., Brovkin, V. et al. Quantifying Arctic-boreal methane emissions using atmospheric observations and a global inverse model. npj Clim Atmos Sci 9, 80 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01348-1

Słowa kluczowe: Metan arktyczny, wieczna zmarzlina, bagna, sprzężenie zwrotne klimatu, Syberia Zachodnia