Bár a metán a második legfontosabb üvegházhatású gáz a légkörben, melynek mennyiségére az emberi tevékenység közvetlenül hatást gyakorol, forrásait, nyelőit és légköri folyamatait csak jelentős bizonytalansággal ismerjük. Légköri koncentrációja az ipari forradalom kezdetétől az 1990-es évek végéig folyamatosan emelkedett, ezt követően azonban egy időre a növekedés lényegében leállt. 2007-től, csaknem egy évtizednyi szünet után a koncentráció ismét meredek növekedésnek indult. A jelenségre egyelőre nincs általánosan elfogadott magyarázat. A tanulmány jelenlegi tudásunk alapján tekinti át a metán forrásait, nyelőit és légköri folyamatait, továbbá a tapasztalt koncentrációváltozások lehetséges magyarázatait.

 

 

Despite methane being the second most important greenhouse gas in the atmosphere directly influenced by the anthropogenic activity, its sources, sinks and processes are known only with significant uncertainty. Its atmospheric concentration had increased from the beginning of the Industrial Revolution until the late 1990s, when it virtually stopped. The steep increase in the concentration resumed after a decade of pause, in 2007. There is no generally accepted explanation for the phenomenon yet. The paper reviews the sources, sinks and processes of atmospheric methane, as we know them today, furthermore the potential explanations for the strange concentration course observed.

 

 

 

 

 

Az ezüst is szépen csillog, szoktuk mondani, leplezve, hogy nem becsüljük érdemük szerint a második helyezést elérő versenyzőket. Nincs ez másképp az üvegházhatású gázok esetében sem. E téren az emberi tevékenység által közvetlenül befolyásolt gázok között, a Föld éghajlatát meghatározó energiamérlegre gyakorolt hatás alapján a metán (CH4) a második legfontosabb. Ha van a gázoknak önérzetük, akkor a metánét bizonyára sérti, hogy kibocsátását, légköri mennyiségét és éghajlati hatását is sokszor az első helyezetthez, a szén-dioxidhoz viszonyítva, szén-dioxid-egyenértékben adják meg. Pedig a metán, különösen a globális éghajlatváltozás jelenlegi tendenciája mellett, a jövőben egyre fontosabb szerepet játszhat a légkörben, miközben forrásait, nyelőit, a légköri mennyiségét szabályzó folyamatokat, mindezek éghajlati érzékenységét egyelőre aggasztóan kevéssé ismerjük.

 

 

A metán felfedezése Alessandro Volta nevéhez fűződik, aki 1777-ben a mocsarakból feltörő légbuborékokban éghető gázt azonosított (URL1). A jelenségből, mai szemmel nézve, következtethettek volna arra, hogy a metán a levegőben is megtalálható. E felismerés hiányában azonban a metán légköri jelenlétének felfedezését általában Marcel Migeotte nevéhez kötik, aki 1948-ban a légkörön áthatoló napsugárzás infravörös spektrumát elemezve bukkant a metánra (Migeotte, 1948).

 

 

Az éghajlatváltozással kapcsolatban többnyire az üvegházhatású gázok emberi kibocsátásáról esik szó, holott a Föld–légkör rendszer energiamérlege nem a kibocsátástól, hanem az adott gáz légköri mennyiségétől függ. Ennek kialakításában pedig az éghajlati viszonyokra érzékenyen reagáló természetes források és nyelők ugyancsak fontos szerepet játszanak. Az antarktiszi jég légzárványainak elemzéséből körülbelül 800 ezer évre visszamenően ismerjük a metán légköri mennyiségét. A holocént megelőző időszakban koncentrációja (szabatosabban: vízmentes levegőre vonatkozó mól-aránya) jellemzően 350 és 700 nmol/mol között ingadozott2 (Loulergue et al., 2008), összhangban a glaciálisok és interglaciálisok váltakozásával. Mivel a metán döntő része biológiai folyamatok eredménye, alacsonyabb hőmérséklet mellett kevesebb került a levegőbe; a kevésbé hőmérsékletfüggő nyelő folyamatok mellett alacsonyabb egyensúlyi koncentráció alakult ki. A csökkenő metánkoncentráció, az ennek révén is gyengülő üvegházhatás pozitív visszacsatolásként erősített rá az egyébként is folyamatban lévő lehűlésre. A legutóbbi jégkorszakot követően, nagyjából ötezer évvel ezelőtt kezdődött meg a metánkoncentráció kisebb átmeneti visszaesésektől (például kis jégkorszak) eltekintve egyenletes emelkedése, körülbelül 550 nmol/mol-ról. Ebben az emelkedésben a stabilizotóp-összetételre vonatkozó adatok szerint a biológiai források játszották a főszerepet, de jelenlegi ismereteink alapján az nem eldönthető, hogy mekkora része volt az emberi tevékenységnek, az állattenyésztés kialakulásának, a rizstermelés megjelenésének, általában véve az emberiség lélekszámával növekvő élelmiszer- és szerveshulladék-termelésnek, illetve a természeti folyamatoknak (Sapart et al., 2012). A 18. század közepére, az ipari forradalom kezdetére a metánkoncentráció 720 nmol/mol-ra emelkedett, innentől viszont egyre gyorsuló növekedést látunk (1. ábra). Ez a gyors növekedés döntő részben a légkörbe kerülő fosszilis eredetű metánnak volt köszönhető, miközben a növekvő élelmiszer-szükséglet és hulladékképződés miatt az emberi tevékenységhez kötődő biológiai eredetű metánkibocsátás is nőtt.

Közvetlen légköri koncentrációmérések az 1980-as évek elejétől állnak rendelkezésünkre. Ezek elegendően pontosak ahhoz, hogy a légkör teljes metántartalmát, ennek évek közötti változását <5 Tg bizonytalansággal becsüljük. Az 1980-as évek elején a koncentráció évenként 10 nmol/mol-t meghaladó mértékben növekedett, ami azt jelentette, hogy mintegy 30-35 Tg-mal több metán került évente a levegőbe, mint amennyi onnan távozni tudott. A növekedési ütem azonban fokozatosan lelassult, az 1990-es évek közepére stabilizálódott a koncentráció (eltekintve az 1997–1998-as El Niño időszaktól). Úgy tűnt, hogy a természeténél fogva koncentrációfüggő kémiai nyelő a koncentráció növekedésével végül egyensúlyba került az ez idő tájt a kelet-európai országok ipari megroppanásának hatására feltételezhetően megtorpanó antropogén kibocsátással. A források és a nyelők hozamára vonatkozó becslések nagyfokú bizonytalansága miatt tudományosan megalapozott álláspontot nem lehetett kialakítani. Környezetpolitikai okokból azonban megnyugtató volt azt hinni, hogy ha a szén-dioxid-koncentráció növekedését nem is sikerült megállítani, legalább a metáné megállt. Mintegy egy évtized elmúltával, 2006–2007-től azonban újraindult a metánkoncentráció emelkedése, és ma már ismét 10 nmol/mol/év körüli növekedést tapasztalunk (2. ábra). Ahogy a növekedés leállásának, úgy gyors ütemű újraindulásának sem volt, nincs kézenfekvő, könnyen belátható oka. Márpedig, ha nem tudjuk, hogy miért történik az, ami történik, akkor aligha tudunk megalapozott előrejelzéseket készíteni, felkészülni a várható következményekre, illetve mérsékelni a káros hatásokat.

 

 

A forráshozamokra vonatkozó becslések bizonytalansága mellett a források és a nyelők között mostanra kialakult kb. 30 Tg/év mértékű különbség eredetét nem lehet beazonosítani. Ráadásul a koncentráció növekedésében nemcsak a források erősödése, hanem a nyelők gyengülése is szerepet játszhat.

A metánkoncentráció növekedésének megállását, majd újraindulását azonban a nyelőkapacitás egyidejű megváltozása is okozhatta. A metánt a légkörből kivonó hidroxil-gyök koncentrációját azonban rendkívül nehéz megmérni. Nagyon magas reaktivitása miatt légköri tartózkodási ideje csupán másodperces nagyságrendű, koncentrációja pedig ezzel összhangban rendkívül alacsony, 1014 mol/mol körül alakul. Mérni inkább csak közvetetten lehet, a jól ismert kibocsátású, gyakorlatilag kizárólag antropogén eredetű, szintén a hidroxil-gyökkel reagáló metil-kloroform légköri koncentrációjának alakulásán keresztül. Az ózonréteg védelmében hozott intézkedések „árnyoldala”, hogy a Montreali Jegyzőkönyv a metil-kloroform gyártását is megtiltotta, aminek következtében légköri koncentrációja gyorsan csökken, egyre bizonytalanabbá téve a hidroxil-gyök mennyiségének becslését.

 

 

A metán okozta energetikai (sugárzási) kényszer harmada a szén-dioxidénak (0,61 W/m2, illetve 1,83 W/m2 – Etminan et al., 2016), azaz nem elhanyagolható. Légköri tartózkodási ideje viszonylag rövid, ezért utánpótlásának csökkenése esetén koncentrációja és energetikai hatása is belátható időn belül lecsökkenne. A metánkoncentráció jövőbeni változása érdemben kihathat az éghajlat alakulására. A témakörben megjelenő tanulmányok egyhangúlag leszögezik, hogy több mérésre, több adatra van szükség ahhoz, hogy megalapozott képet kaphassunk a légköri metánnal kapcsolatos folyamatokról, és így becsülni lehessen a várható változásokat (Prather–Holmes, 2017; Turner et al., 2017). Meglévő tudásunk alapján csak valószínűsíthető, hogy a jelenlegi növekedés nagyobb részét a biológiai eredetű metán okozza. Ha ebben a mezőgazdaság, az állattenyésztés játszik meghatározó szerepet, akkor elvileg módunk van beavatkozni a kibocsátás csökkentése érdekében, bár az élelmiszer-ellátás biztonságának fenntartása mellett ez nem lenne egyszerű feladat. Lényegesen rosszabb a helyzet, ha a természetes biológiai folyamatok hajtják a légköri metánkoncentráció emelkedését. Ebben az esetben ugyanis pozitív visszacsatolással állunk szemben, amelyben a már bekövetkezett éghajlatváltozás serkenti a további éghajlatváltozást okozó metánkibocsátás erősödését, azaz a természet magához ragadja az éghajlat szabályozását, kiszolgáltatottá téve a nem kellő körültekintéssel tevékenykedő emberiséget. Alapos okunk van tehát arra, hogy a tudományos kutatásban kiemelt figyelmet szenteljünk az üvegházgáz-ranglista második helyezettjének is.