"Sabemos que el océano naturalmente libera metano a la atmósfera, pero no necesariamente sabemos cuánto". (Crédito: Josh Withers / Unsplash)
Una nueva investigación utiliza la ciencia de datos para determinar cuánto metano pasa del océano a la atmósfera cada año.
Para predecir los impactos de las emisiones humanas, los investigadores necesitan una imagen completa del ciclo de metano de la atmósfera. Necesitan saber el tamaño de las entradas, tanto naturales como humanas, así como las salidas. También necesitan saber cuánto tiempo reside el metano en la atmósfera.
Los resultados, publicados en Nature Communications, llena un vacío de larga data en la investigación del ciclo de metano y ayudará a los científicos del clima a evaluar mejor el alcance de las perturbaciones humanas.
Cada tres años, un grupo internacional de científicos del clima llamado el Proyecto Global del Carbono actualiza lo que se conoce como el presupuesto de metano. El presupuesto de metano refleja el estado actual de comprensión de las entradas y salidas en el ciclo global de metano. Su última actualización fue en 2016.
"El presupuesto de metano nos ayuda a colocar emisiones de metano humano en contexto y proporciona una línea de base para evaluar los cambios futuros ", dice Tom Weber, profesor asistente de ciencias de la Tierra y del medio ambiente en la Universidad de Rochester. “En los anteriores presupuestos de metano, el océano ha sido un término muy incierto. Sabemos que el océano naturalmente libera metano a la atmósfera, pero no necesariamente sabemos cuánto ”.
Sumando el presupuesto de metano
En el presupuesto de metano, si un término es incierto, agrega incertidumbre a todos los demás términos y limita la capacidad de los investigadores para predecir cómo podría cambiar el sistema global de metano. Por esa razón, elaborar una estimación más precisa de las emisiones oceánicas de metano ha sido un objetivo importante de la investigación del ciclo del metano durante muchos años.
Pero, dice Weber, "no es fácil". Debido a que el océano es tan vasto, solo se han tomado muestras de metano en pequeñas porciones, lo que significa que los datos son escasos.
Para superar esta limitación, Weber y Nicola Wiseman, estudiante graduado de la Universidad de California, Irvine, compilaron todos los datos de metano disponibles del océano y los introdujeron en modelos de aprendizaje automático, algoritmos informáticos diseñados para el reconocimiento de patrones. Estos modelos pudieron reconocer patrones sistemáticos en los datos de metano, lo que permitió a los investigadores predecir cuáles serían las emisiones, incluso en regiones donde no se han realizado observaciones directas.
"Nuestro enfoque nos permitió precisar la tasa de emisión global del océano con mucha más precisión que nunca", dice Weber.
La versión más reciente del presupuesto de metano se lanzará más adelante este año e incorpora los resultados del documento de Weber, lo que brinda a los investigadores una mejor comprensión de cómo los ciclos de metano en todo el sistema de la Tierra.
Aguas poco profundas y fitoplancton
Además de contribuir a una mejor comprensión del presupuesto global de metano, la investigación arrojó otros dos hallazgos interesantes:
Primero, las aguas costeras muy poco profundas contribuyen alrededor del 50% de las emisiones totales de metano del océano, a pesar de constituir solo el 5% del área oceánica. Esto se debe a que el metano puede filtrarse de los depósitos de gas natural a lo largo de los márgenes continentales y puede ser producido biológicamente en sedimentos anóxicos (sin oxígeno) en el fondo marino.
En aguas profundas, es probable que el metano se oxide a medida que recorre su larga ruta desde el fondo marino hasta la atmósfera. Pero en aguas poco profundas, hay una ruta rápida a la atmósfera y el metano se escapa antes de oxidarse. Weber está colaborando con John Kessler, profesor de ciencias de la Tierra y del medio ambiente en la Universidad de Rochester, para resolver las incertidumbres restantes sobre las emisiones costeras de metano mediante la realización de cruceros de investigación y el desarrollo de modelos de aprendizaje automático.
En segundo lugar, el metano exhibe un patrón espacial muy similar al de la abundancia de fitoplancton, lo que respalda una controvertida hipótesis reciente de que el plancton produce metano en la superficie del océano. Anteriormente, los científicos creían que el metano solo se podía producir en las condiciones anóxicas que se encuentran en el fondo del océano. "La evidencia se está acumulando gradualmente para anular ese paradigma, y nuestro artículo agrega una pieza importante", dice Weber.
Es probable que cada fuente natural de metano también sea sensible al cambio climático, y es importante que los investigadores tengan una línea de base precisa.
"Hay varias razones para creer que el océano podría convertirse en una fuente más grande de metano en el futuro, pero a menos que tengamos una buena estimación de cuánto emite en este momento, nunca podremos identificar esos cambios futuros". Weber dice.
Wiseman es un ex investigador universitario en la Universidad de Rochester. Ella y Weber trabajaron con Annette Kock en el Centro GEOMAR Helmholtz para la Investigación del Océano en Alemania.
Fuente: Universidad de Rochester
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