El metano es un potente gas de efecto invernadero que se agrega a la atmósfera a través de procesos naturales y actividades humanas. como la producción de energía y la agricultura.

Para predecir los impactos de las emisiones humanas, los investigadores necesitan una imagen completa del ciclo del metano de la atmósfera. Necesitan conocer el tamaño de las entradas, tanto naturales como humanas, así como las salidas. También necesitan saber cuánto tiempo reside el metano en la atmósfera.

Para ayudar a desarrollar esta comprensión, Tom Weber, profesor asistente de ciencias ambientales y de la tierra en la Universidad de Rochester; la investigadora de pregrado Nicola Wiseman '18, ahora estudiante de posgrado en la Universidad de California, Irvine; y su colega Annette Kock en el Centro GEOMAR Helmholtz de Investigación Oceánica en Alemania, utilizó la ciencia de datos para determinar cuánto metano se emite desde el océano a la atmósfera cada año. Sus resultados, publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , llenar un vacío de larga data en la investigación del ciclo del metano y ayudará a los científicos del clima a evaluar mejor el alcance de las perturbaciones humanas. El estudio es parte del esfuerzo de Weber por utilizar la ciencia de datos para comprender mejor cómo varios gases de efecto invernadero, incluyendo nitrógeno y dióxido de carbono, afectar los sistemas climáticos globales.

Cuidar el presupuesto de metano

Cada tres años un grupo internacional de científicos del clima llamado Global Carbon Project 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 del metano. Se actualizó por última vez en 2016.

"El presupuesto de metano nos ayuda a situar las emisiones humanas de metano en contexto y proporciona una línea de base con la que evaluar los cambios futuros, ", Dice Weber." En presupuestos de metano anteriores, el océano ha sido un término muy incierto. Sabemos que el océano libera metano a la atmósfera de forma natural, pero no necesariamente sabemos cuánto ".

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 esta razón, Llegar a una estimación más precisa de las emisiones de metano oceánico ha sido un objetivo importante de la investigación del ciclo del metano durante muchos años.

Pero, Weber dice:"no es fácil." Porque el océano es tan vasto, sólo se han muestreado pequeñas porciones de metano, lo que significa que los datos son escasos.

Pasando a modelos de aprendizaje automático

Para superar esta limitación, Weber y Wiseman recopilaron 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, Permitir a los investigadores predecir cuáles serán probablemente las emisiones, incluso en regiones donde no se han realizado observaciones directas.

"Nuestro enfoque nos permitió determinar la tasa global de emisiones oceánicas con mucha más precisión que nunca, "Dice Weber.

La versión más reciente del presupuesto de metano se dará a conocer a finales de este año e incorpora los resultados del artículo de Weber, dando a los investigadores una mejor comprensión de los ciclos del metano en todo el sistema terrestre.

¿Dónde se concentran más las emisiones de metano oceánico?

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 por ciento de las emisiones totales de metano del océano, a pesar de representar solo el 5 por ciento del área oceánica. Esto se debe a que el metano puede filtrarse de los reservorios de gas natural a lo largo de los márgenes continentales y puede producirse biológicamente en sedimentos anóxicos (sin oxígeno) en el lecho marino. En aguas profundas Es probable que el metano se oxide a medida que recorre su larga ruta desde el lecho marino hasta la atmósfera. Pero en aguas poco profundas hay una ruta rápida a la atmósfera y el metano escapa antes de oxidarse. Weber colabora actualmente con John Kessler, profesor de ciencias de la tierra y del medio ambiente en Rochester, para resolver las incertidumbres restantes en las emisiones de metano costeras mediante la realización de cruceros de investigación y el desarrollo adicional de modelos de aprendizaje automático.

-Segundo, el metano exhibe un patrón espacial muy similar al de la abundancia de fitoplancton, lo que apoya una controvertida hipótesis reciente de que el plancton produce metano en la superficie del océano. Previamente, 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 revertir ese paradigma, y nuestro papel 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 mayor de metano en el futuro, pero a menos que tengamos una buena estimación de cuánto emite en este momento, nunca identificaremos esos cambios futuros, "Dice Weber.