O metano atmosférico é o metano presente na atmosfera da Terra. A concentração de metano atmosférico está aumentando devido às emissões de metano, contribuindo para as mudanças climáticas.License: CC BY 4.0 O metano é um dos gases de efeito estufa mais potentes. O forçamento radiativo do metano é direto, sendo o segundo maior contribuinte para o forçamento climático causado pelo homem no período histórico. O metano é uma fonte importante de vapor d'água na estratosfera por meio da oxidação; e o vapor d'água adiciona cerca de 15% ao efeito de forçamento radiativo do metano. O potencial de aquecimento global (GWP) do metano é cerca de 84 em um horizonte de 20 anos e 28 em um horizonte de 100 anos. See Table 8.7.
Desde o início da revolução industrial (por volta de 1750), a concentração de metano na atmosfera aumentou cerca de 160%, sendo quase inteiramente causada por atividades humanas. Desde 1750, o metano contribuiu com 3% das emissões de gases de efeito estufa em termos de massa, mas é responsável por aproximadamente 23% do forçamento radiativo ou climático. Até 2019, as concentrações globais de metano haviam subido de 722 partes por bilhão (ppb) em tempos pré-industriais para 1866 ppb. Isso representa um aumento de um fator de 2,6 e o maior valor em pelo menos 800.000 anos.
O metano aumenta a quantidade de ozônio (O3) na troposfera (de 6 a 19 km da superfície terrestre) e também na estratosfera (da troposfera até 50 km acima da superfície terrestre). Tanto o vapor d'água quanto o ozônio são gases de efeito estufa, que, por sua vez, contribuem para o aquecimento climático.
Papel nas mudanças climáticas
O metano (CH4) na atmosfera terrestre é um poderoso gás de efeito estufa com um potencial de aquecimento global (GWP) 84 vezes maior que o dióxido de carbono (CO2) em um horizonte de 20 anos. O metano não é tão persistente quanto o CO2, reduzindo-se para cerca de 28 vezes maior que o CO2 em um horizonte de 100 anos.
O forçamento radiativo ou climático é o conceito científico usado para medir o impacto humano no meio ambiente em watts por metro quadrado (W/m2). Refere-se à "diferença entre a irradiação solar absorvida pela Terra e a energia irradiada de volta ao espaço". O efeito de forçamento radiativo direto do metano foi estimado em um aumento de 0,5 W/m2 em relação ao ano de 1750 (estimativa de 2007).
No relatório "Global Methane Assessment" de 2021, a UNEP e a CCAC afirmaram que sua "compreensão do efeito do metano no forçamento radiativo" melhorou com pesquisas conduzidas por equipes lideradas por Etminan em 2016, e Collins em 2018. Isso resultou em uma "revisão para cima" desde o Quinto Relatório de Avaliação do IPCC (AR5) de 2014. A "compreensão aprimorada" indica que as estimativas anteriores do "impacto societal geral das emissões de metano" foram provavelmente subestimadas.
Etminan e colaboradores publicaram seus novos cálculos para o forçamento radiativo do metano em um artigo de 2016 no Geophysical Research Letters, que incorporou as bandas de onda curta do CH4 na medição do forçamento, não utilizadas em métodos anteriores mais simples do IPCC. Seus novos cálculos de forçamento radiativo, que revisaram significativamente os citados em relatórios sucessivos do IPCC para os forçamentos de gases de efeito estufa bem misturados (WMGHG), incluindo o componente de forçamento de onda curta devido ao CH4, resultaram em estimativas aproximadamente 20–25% mais altas. Collins e colaboradores afirmaram que a mitigação do CH4, que reduz o metano atmosférico até o final do século, poderia "fazer uma diferença substancial na viabilidade de alcançar as metas climáticas de Paris" e proporcionaria mais "emissões de carbono permitidas até 2100".
Além do efeito de aquecimento direto e das retroalimentações normais, o metano se decompõe em dióxido de carbono e água. Essa água está frequentemente acima da tropopausa, onde normalmente chega pouca água. Ramanathan (1998) observa que tanto a água quanto as nuvens de gelo, quando formadas em temperaturas estratosféricas mais frias, são extremamente eficientes em aumentar o efeito estufa atmosférico. Ele também nota que há uma possibilidade distinta de que grandes aumentos futuros no metano possam levar a um aquecimento da superfície que aumenta de forma não linear com a concentração de metano.
Esforços de mitigação para reduzir poluentes climáticos de curta duração, como metano e carbono negro, ajudariam a combater as "mudanças climáticas de curto prazo" e apoiariam os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável.
Fontes ] Qualquer processo que resulte na produção de metano e sua liberação na atmosfera pode ser considerado uma "fonte". As fontes conhecidas de metano estão predominantemente localizadas próximas à superfície da Terra. Dois processos principais responsáveis pela produção de metano incluem microrganismos convertendo compostos orgânicos em metano de forma anaeróbica (metanogênese), amplamente distribuídos em ecossistemas aquáticos, e animais ruminantes.
O metano também é liberado no Ártico, por exemplo, a partir do degelo do permafrost.
O aumento das emissões de metano é um dos principais contribuintes para o aumento da concentração de gases de efeito estufa na atmosfera da Terra e é responsável por até um terço do aquecimento global a curto prazo. Durante 2019, cerca de 60% (360 milhões de toneladas) do metano liberado globalmente foi proveniente de atividades humanas, enquanto as fontes naturais contribuíram com cerca de 40% (230 milhões de toneladas). A redução das emissões de metano por meio da captura e utilização do gás pode produzir benefícios ambientais e econômicos simultâneos.
Desde a revolução industrial, as concentrações de metano na atmosfera mais do que dobraram, e cerca de 20% do aquecimento que o planeta experimentou pode ser atribuído ao gás.Borunda, A. (2021, May 03). Methane facts and information. Retrieved April 6, 2022, from Cerca de um terço (33%) das emissões antropogênicas são provenientes da liberação de gás durante a extração e o fornecimento de combustíveis fósseis, principalmente devido à ventilação e aos vazamentos de gás da infraestrutura ativa de combustíveis fósseis e de poços órfãos. A Rússia é o maior emissor mundial de metano proveniente de petróleo e gás. A Agência Internacional de Energia (AIE) destaca que as minas de carvão abandonadas e os poços de petróleo e gás se tornaram fontes significativas de emissões de metano. Se consideradas como um país, essas emissões seriam classificadas como a quarta maior do mundo, superando as do Irã. A AIE estima que o tratamento de mais de 8 milhões de locais abandonados de petróleo e gás em terra custaria cerca de US$ 100 bilhões.
A pecuária é uma fonte igualmente grande (30%), principalmente por causa da fermentação entérica de animais ruminantes, como gado e ovelhas. De acordo com a Avaliação Global de Metano publicada em 2021, as emissões de metano da pecuária (incluindo gado) são as maiores fontes de emissões agrícolas em todo o mundo. Uma única vaca pode produzir até 99 kg de gás metano por ano. O gado ruminante pode produzir de 250 a 500 L de metano por dia.
Técnicas de medição O metano era tipicamente medido usando cromatografia gasosa. A cromatografia gasosa é um tipo de cromatografia usado para separar ou analisar compostos químicos. É geralmente menos caro em comparação com métodos mais avançados, mas é mais demorado e trabalhoso.
Os métodos espectroscópicos eram o método preferido para medições de gases atmosféricos devido à sua sensibilidade e precisão. Além disso, os métodos espectroscópicos são a única forma de detectar remotamente os gases atmosféricos. A espectroscopia de infravermelho abrange um grande espectro de técnicas, uma das quais detecta gases com base na espectroscopia de absorção. Existem vários métodos para espectroscopia, incluindo , fluorescência induzida por laser, e .
Em 2011, a era a técnica de absorção de infravermelho mais amplamente utilizada para detectar metano. É uma forma de espectroscopia de absorção por laser que determina a fração molar na ordem de partes por trilhão.
Monitoramento global thumb|upright=1.8|Concentração de metano no observatório de Mauna Loa da NOAA até julho de 2021: Um recorde de 1912 ppb foi alcançado em dezembro de 2020.|alt=Concentração de metano no observatório de Mauna Loa da NOAA até julho de 2021: Um recorde de 1912 ppb foi alcançado em dezembro de 2020 O CH4 tem sido medido diretamente no ambiente desde a década de 1970. A concentração de metano atmosférico da Terra aumentou 160% desde os níveis pré-industriais em meados do século XVIII.
Medições atmosféricas de longo prazo do metano pela NOAA mostram que o acúmulo de metano quase triplicou desde os tempos pré-industriais desde 1750. Em 1991 e 1998, houve um aumento súbito na taxa de crescimento do metano, representando uma duplicação das taxas de crescimento dos anos anteriores. A do Monte Pinatubo, com um IEV-6, foi a segunda maior erupção terrestre do século XX. Em 2007, foi relatado que temperaturas excepcionalmente quentes em 1998 — o ano mais quente desde que os registros de superfície começaram — poderiam ter induzido emissões elevadas de metano, junto com um aumento nas emissões de pântanos, arrozais e na quantidade de queima de biomassa.
Dados de 2007 sugeriram que as concentrações de metano estavam começando a subir novamente. Isso foi confirmado em 2010, quando um estudo mostrou que os níveis de metano estavam aumentando nos três anos de 2007 a 2009. Após uma década de crescimento quase nulo nos níveis de metano, "a média global de metano atmosférico aumentou em [aproximadamente] 7 nmol/mol por ano durante 2007 e 2008. Durante a primeira metade de 2009, a média global de CH4 atmosférico foi [aproximadamente] 7 nmol/mol maior do que em 2008, sugerindo que o aumento continuará em 2009. De 2015 a 2019, foram registrados aumentos acentuados nos níveis de metano atmosférico.
Em 2010, os níveis de metano no Ártico foram medidos em 1850 nmol/mol, o que é mais que o dobro de qualquer momento nos últimos 400.000 anos. De acordo com o quinto relatório do IPCC AR5, desde 2011, as concentrações continuaram a aumentar. Após 2014, o aumento acelerou e, até 2017, atingiu 1.850 (partes por bilhão) ppb. A média anual para o metano (CH4) foi de 1866 ppb em 2019, e os cientistas relataram com "muita alta confiança" que as concentrações de CH4 eram mais altas do que em qualquer momento em pelo menos 800.000 anos. O maior aumento anual ocorreu em 2021, com as concentrações atuais atingindo um recorde de 260% dos níveis pré-industriais — com a esmagadora porcentagem causada por atividades humanas.
Em 2013, os cientistas do IPCC afirmaram com "muita alta confiança" que as concentrações de metano atmosférico CH4 "excederam os níveis pré-industriais em cerca de 150%", representando "níveis sem precedentes em pelo menos os últimos 800.000 anos." A concentração média global de metano na atmosfera da Terra aumentou cerca de 150% de 722 ± 25 ppb em 1750 para 1803,1 ± 0,6 ppb em 2011. Até 2016, o metano contribuiu com um forçamento radiativo de 0,62 ± 14% Wm−2, ou cerca de 20% do forçamento radiativo total de todos os gases de efeito estufa de longa duração e globalmente misturados. A concentração de metano atmosférico continuou a aumentar desde 2011, atingindo uma concentração média global de 1911,8 ± 0,6 ppb em 2022. O pico de maio de 2021 foi de 1891,6 ppb, enquanto o pico de abril de 2022 foi de 1909,4 ppb, um aumento de 0,9%.thumb|upright=1.8|Concentrações anuais de metano atmosférico de 1990 a 2021.|alt=Concentrações anuais de metano atmosférico de 1990 a 2021 O consórcio do Projeto Global de Carbono produz o Orçamento Global de Metano. Trabalhando com mais de cinquenta instituições de pesquisa internacionais e 100 estações globalmente, ele atualiza o orçamento de metano a cada poucos anos.