포탄 가설

Clathrate gun hypothesis
메탄 포접산염은 주변 온도가 상승하면 주변 물기둥이나 토양에 기체로 방출된다.
CH atmonsheric 메탄 농도가 지구 온도4 상승에 미치는 영향은 이전에 [1]추정된 것보다 훨씬 클 수 있다.

포격포 가설은 4차 기간 동안의 급격한 온난화 기간에 대한 제안된 설명입니다.해양의 상부 중간 수역의 플럭스 변화가 온도 변동을 일으켜 상부 대륙 경사면에 메탄 포접액을 교대로 축적하고 때때로 방출한다는 개념이다. 이러한 사건들은 결합 사이클과 Dansgaard-Oeschger 인터스타디얼과 [2]같은 개별 스타디얼 사건을 야기했을 것이다.

이 가설은 Böling-Alleröd 및 Prebrealal 기간에 대해서는 지지되었지만,[4] Dansgaard-Oeschger 간 [3]경기장에 대해서는 지지되지 않았다.

일반

부문별[5] 가스 하이드레이트 퇴적물

2000년에 발표된 연구는 이러한 가상 효과가 마지막 빙하 [6]최대기간의 온난화 현상의 원인이 된다고 생각했지만, 뚜렷한 중수소/수소(D/H) 동위원소 비율은 메탄이 습지에 의해 대신 [7][8]방출되었음을 나타낸다.대기 중 메탄 증가 기간은 대륙-기울기 [3][4]붕괴 기간과 일치한다.

한때 폭주하는 메탄 포접산염 붕괴가 해양 환경(해양 산성화와 해양 성층화 등)과 5천 6백만 년 전 팔레오세-에오세 열 극대기 동안 수 만 년 동안 대기의 급격한 변화를 일으켰을 수 있다는 더 강력한 증거가 있는 것처럼 보였다.페름기-트라이아스기 멸종 사건은 2억5천2백만 년 [9][10]전에 모든 해양 종의 96%가 멸종했습니다.그러나 메탄의 대량 방출로 인해 발생할 것으로 예상되는 동위원소 이동 패턴은 그 패턴과 일치하지 않는다.첫째, 동위원소 이동은 이 가설에 비해 너무 커서, PETM이 [11][12]가정한 것보다 5배나 많은 메탄을 필요로 하고, 그 후 트라이아스기 초기에 C/12C 비율이 급격히 증가했기 때문에 비현실적으로 높은 속도로 재매설되어야 한다.[11]하지만, 포접산염 해리의 잠재적 양성 피드백 메커니즘은 미래의 지구 온난화를 증폭시킬 것이라고 여전히 주장되고 있다.그러나 8000년 전 스발바르에서의 과거 수화물 해리는 등정적 반동([13]탈글리세이션 후 대륙 융기)에 기인했다.

SWIPA 2017 보고서는 "북극의 온실가스 발생원과 흡수원은 여전히 데이터와 지식 [14]격차로 인해 방해를 받고 있다"고 언급하고 있다.

가능한 릴리스 이벤트

메탄 분출과 관련이 있을 수 있는 두 가지 사건은 페름기-트라이아스기 멸종 사건과 팔레오세-에오세 열 최대치(PETM)입니다. 적도 영구 동토층 메탄 포접은 6억 3천만 년 전 [15]"눈덩이 지구"의 갑작스러운 온난화에 영향을 미쳤을 수 있습니다.비슷한 사건은 약 12,000년 전 볼링-알레뢰드 온난화에 대응하여 마지막 빙하기 동안 빙상이 후퇴한 후 발생한 메탄 하이드레이트 방출이다.이 경우 메탄 방출은 [16][17]온난화의 원인이 아니라 영향이었다.

메커니즘

오리건 앞바다의 섭입 지대에서 가스 하이드레이트 조각의 특정 구조
오리건주 앞바다의 섭입대에서 나온 가스 하이드레이트가 함유된 침전

흔히 메탄 하이드레이트라고도 알려진 메탄 포접은 결정 구조 안에 많은 양의 메탄을 포함하고 있는 물 얼음의 한 형태이다.지구 해저의 퇴적물 아래에서 메탄 포접산염의 잠재적인 대량 퇴적물이 발견되었지만, 다양한 전문가들이 제시한 총 자원 크기의 추정치는 여러 가지 차이로 인해 메탄 포접산염 퇴적물의 크기(특히 연료 자원으로서 그것들을 추출하는 것의 실행 가능성에서)에 대해 의문을 남긴다.실제로 2000년 현재 10cm 이상의 연속 깊이의 핵이 발견된 곳은 3곳뿐이며, 특정 퇴적물/장소에 대한 자원 비축 규모 추정치는 주로 지진학에 [18][19]기초하고 있다.

급격한 기후 변화로 메탄 포접산염 퇴적물에서 많은 양의 천연가스가 갑자기 방출되는 것은 과거, 미래, 그리고 현재의 기후 변화의 원인이 될 수 있다.이 갇힌 메탄의 방출은 온도 상승의 잠재적인 주요 결과이다; 어떤 사람들은 메탄이 이산화탄소보다 온실 가스로서 훨씬 강력하기 때문에 이것이 페르미안 멸종 [20]말기에 일어난 6°C 온난화의 주요 요인이었다고 주장했다.대기 수명은 약 12년이지만, 지구 온난화 가능성은[clarification needed] 20년 이상 72년, 100년 이상 25년 이상, 에어로졸 [21]상호작용을 고려할 때 33년입니다.이 이론은 또한 이것이 대기의 사용 가능한 산소와 히드록실 라디칼 함량에 큰 영향을 미칠 것이라고 예측한다.

해저 영구 동토층

주요 기사:영구 동토층

해저 영구 동토층은 해저에서 발생하며 극지방의 [22]대륙붕에 존재한다.이 메탄 공급원은 메탄 포접물과 다르지만 전반적인 결과와 피드백에 기여합니다.

최근 몇 년간의 수중 음파 탐지를 통해 연구자들은 해저 영구 동토층에서 바다로 방출되는 기포의 밀도를 정량화했고(비등이라고 불리는 과정), 동시베리아 선반을 따라 매일 100-630mg의 메탄이 물기둥으로 방출된다는 것을 발견했다.그들은 또한 바람이 공기-바다 가스 교환을 가속화하면 물기둥의 메탄 수치가 급격히 떨어진다는 것을 발견했다.관측 결과 해저 영구 동토층에서의 메탄 방출은 갑작스럽게 진행되는 것이 아니라 천천히 진행될 것으로 보인다.그러나 지구 온난화에 의해 추진되는 북극 사이클론과 대기 중 온실가스의 추가 축적은 이 근원에서 [23]더 빠른 메탄 방출에 기여할 수 있다.

준안정성 메탄 포접물

또 다른 종류의 예외는 북극해와 관련된 쇄석류이다. 쇄석류는 높은 압력이 아닌 낮은 온도로 안정화된 얕은 물에 존재할 수 있다. 이들은 잠재적으로 해저 표면에 훨씬 더 가깝게 안정되어 메탄 유출을 막는 영구 동토층의 동결된 '뚜껑'에 의해 안정화될 수 있다.

이른바 자기 보존 현상은 1980년대 [24]후반부터 러시아 지질학자들에 의해 연구되어 왔다.이러한 준안정 포접질 상태는 마지막 빙하 [25]극대기 기간과 같은 메탄 분출 사건의 기준이 될 수 있다.2010년의 연구는 동시베리아 북극붕(ESAS)[26] 지역의 준안정성 메탄 포접산염에 기초한 갑작스러운 기후 온난화의 유발 가능성에 대해 결론을 내렸다.

해양산화불량증

주요 기사:무산소 사건

과거에는 운석 충돌과 같은 파괴적인 사건이나 지구 기후의 전지구적 변화로 인해 수 만 년에서 수 백만 년에 걸쳐 비교적 짧은 시간(10~수 세기) 동안 황산소 및 무산소 사건이 발생했다.두 시나리오 모두 바다에서 대기 중으로 메탄과 다른 온실가스를 대량 방출하는 결과를 초래할 수 있다.이러한 방출은 부력의 복잡한 상호작용과 바다에 용해된 기체의 방출로 인해 빠르고 폭발적인 사건에서 발생할 수 있다고 가정된다.처음에는 대기 중 연기와 먼지의 양이 증가하면 상대적으로 짧은 기간 동안 성층권 냉각이 발생하지만, 이는 [27]지구 온난화의 영향으로 빠르게 추월될 것이다.

현재 전망

주요 기사:북극의 기후 변화

메탄 포접산염의 퇴적물은 너무 깊어서 신속하게 반응할 수 없으며, Archer(2007)의 모델링에 따르면 메탄 강제력은 전체 온실 [28]효과의 작은 요소로 남아 있어야 한다.쇄설암 퇴적물은 일반적으로 해저 수백 미터 아래에 있는 안정 구역의 가장 깊은 부분에서 불안정합니다.해수온도의 지속적인 상승은 결국 침전물을 통해 따뜻해질 것이고, 가장 얕고 가장 변두리인 쇄설물이 분해되기 시작할 것입니다; 하지만 그것은 일반적으로 [28]온도 신호가 통과하기 위해 천 년 또는 그 이상의 시간이 걸릴 것입니다.그러나 탈릭 형성 과정 또는 핑고와 같은 [29][30][31]특징을 통해 동시베리아 북극붕의 단층대 내에서 가스 이동 경로가 형성될 가능성도 있다.

EPA가 발표한 데이터에 따르면, 대기 중 메탄(CH4) 농도는 기원전 600,000년에서 1900년 사이에 400-800ppb를 [32]유지했으며, 1900년 이후 1600-1800ppb로 증가했다.전지구 월평균 대기 중 메탄은 현재 최대 1860ppb이다.CH는4 2007~2013년 [33]연평균 5.7±1.1ppb 증가한 것에 비해 2017년까지 8.8±2.6% 증가했다.

USGS 가스 하이드레이트 프로젝트에 의한 2017년 USGS 전이 결과는 다음과 같다.[34][5]

USGS의 지구물리학자인 캐롤린 루펠은 "이번 리뷰는 USGS, 로체스터 대학의 공동 저자인 존 케슬러 교수 및 지역사회의 많은 그룹에 의한 거의 10년에 걸친 독창적인 연구의 결실"이라고 말했다."가스의 하이드레이트가 어디에서 분해되는지를 판단하고 바다와 공기 사이의 경계면에서 메탄 플럭스를 측정하는데 오랜 시간이 걸렸지만, 우리는 하이드레이트와 관련된 메탄을 대기로 방출하는 것에 대한 결정적인 증거가 부족하다고 제안합니다.

북극해

동부 시베리아 북극붕의 잠재적 메탄 방출
주요 기사:북극 메탄 방출

2008년 시베리아 북극에서 수행된 연구에 따르면 수백만 톤의 메탄이 해저 영구 [31]동토층 구멍을 통해 방출되고 있으며, 일부 지역의 농도는 정상 [35][36]수치의 100배에 달한다고 한다.과도한 메탄은 레나 강의 유출구와 라프테프 해와 동시베리아 해의 경계에 있는 국지적인 핫스팟에서 검출되었다.그 당시 녹은 것의 일부는 지질학적 가열의 결과로 생각되었지만,[37] 북쪽을 흐르는 시베리아 강에서 방출되는 녹은 물의 양이 크게 증가했기 때문에 더 녹은 것으로 여겨졌다.현재의 메탄 방출량은 이전에는 [38]연간 0.5메가톤으로 추정되었다.샤호바 외(2008) 현재 1,400기가토닌 이상의 탄소가 북극 해저 영구 동토층 아래에 메탄 및 메탄 하이드레이트로 갇혀 있으며, 이 영역의 5~10%가 개방된 탈릭에 의해 뚫릴 수 있다고 추정한다.이들은 "예측된 하이드레이트 저장량의 최대 50기가토넨 방출은 언제든지 갑작스럽게 방출될 가능성이 매우 높다"고 결론지었다.그렇게 되면 지구 대기의 메탄 함량이 [39][40]12배로 증가하게 되는데, 이는 현재 이산화탄소 수치가2 두 배로 증가하는 것과 같은 온실 효과입니다.

이것은 원래 클라스 레이트 총 가설에를 주도했으며, 2008년 미국 미국 에너지부 국립 연구소는 system[41]과 미국 지질 조사국의 기후 변화 과학 프로그램 둘 다 북극에 갑작스러운 기후 변화를 가장 심각한 시나리오의으로서 우리의 잠재적인 격자 모양의 불안정습니다.have는 우선 연구 대상으로 선정되었습니다.USCCSP는 2008년 12월 말에 이 [42]위험의 심각성을 추정하는 보고서를 발표했다.2012년 문헌 평가에서는 동북극해붕의 메탄 하이드레이트가 잠재적 [43]트리거로 식별된다.

Hong et al. 2017은 스발바르와 가까운 바렌츠해의 얕은 북극해에서 메탄 침투를 연구했다.해저의 온도는 지난 세기 동안 계절적으로 -1.8°C에서 4.8°C 사이에서 변동했으며, 침전물과 물의 경계에서 약 1.6m 깊이의 메탄 방출에만 영향을 미쳤다.하이드레이트는 퇴적물 상단 60m를 통해 안정될 수 있으며, 현재 관찰된 방출은 해저 더 깊은 곳에서 발생한다.그들은 메탄 플럭스의 증가가 수백 년에서 수천 년 전에 시작되었다고 결론짓고, 이에 대해 "따뜻한 가스 하이드레이트 [44]해리가 아니라 깊은 저수지의 에피소드적 환기"라고 언급했다.그의 연구를 요약하면서 홍 교수는 다음과 같이 말했다.

우리의 연구 결과는 이 영역에서 발견된 엄청난 침출이 시스템의 자연 상태의 결과라는 것을 보여준다.메탄이 지구 시스템의 다른 중요한 지질, 화학 및 생물학적 과정과 어떻게 상호작용하는지를 이해하는 것은 필수적이며 우리 과학 [45]공동체의 강조가 되어야 한다.

콘티넨탈

대륙붕, 경사 및 고지를 나타내는 프로파일
의 시리즈의 일부
탄소 순환
Forms of organic matter.webp
지역별
이산화탄소
탄소의 형태
대사 경로
탄소호흡
카본펌프
탄소 격리
메탄
생물 지구 화학
다른.

해저의 작은 원추형 언덕 지역에 위치한 보퍼트 해의 캐나다 대륙 경사면에 갇힌 가스 퇴적물은 해수면 아래 290미터에 있으며 메탄 하이드레이트의 [46]가장 얕은 퇴적물로 알려져 있다.그러나 ESAS 지역의 수심은 평균 45m로 해저 영구 동토층에 의해 밀폐된 해저 밑에는 하이드레이트 침전물이 [47]있는 것으로 가정한다.

2012년 미국 동부 대륙 경사면을 따라 메탄 하이드레이트를 불안정하게 만드는 지진관측 결과, 수중 산사태가 메탄을 방출할 가능성이 있는 것으로 나타났다.이 경사면에서의 메탄 하이드레이트의 추정량은 2.5기가토넨(PETM의 발생에 필요한 양의 약 0.2%)으로 메탄이 대기권에 도달할 수 있을지는 불분명하다.그러나 이 연구의 저자들은 "북대서양 서쪽 끝부분이 해류의 변화를 겪고 있는 유일한 지역일 것 같지는 않다. 따라서 메탄 하이드레이트를 불안정하게 만드는 2.5기가톤의 추정치는 현재 [48]전 세계적으로 불안정한 메탄 하이드레이트의 극히 일부에 불과할 수 있다."고 경고했다.

빌 맥과이어는 "그린란드 주변에는 탐사가 덜 된 해저 산사태의 위험이 있을 수 있다"고 지적한다.그린란드는 이미 상승하고 있으며, 밑의 지각과 그 가장자리 주변의 침전물에 있는 해저 메탄 하이드레이트에 대한 압력을 줄이고 있으며, 빙상 아래의 활성 단층이 하역됨에 따라 수십 년 내에 지진 활동이 증가할 것으로 보인다.이는 해저 침전물의 지진이나 메탄 하이드레이트 불안정성을 제공하여 해저 슬라이드를 형성하고 [49]북대서양에서 쓰나미를 일으킬 수 있다."

Klaus Wallmann et al. 2018의 연구는 8,000년 전 스발바르에서의 수화물 해리가 빙상 후퇴에 따른 해저의 반발 때문이라고 결론지었다.그 결과, 수심은 더 이상 따뜻해지지 않고 낮은 정수압으로 얕아졌다.또한 이 연구에서는 오늘날 현장의 퇴적물이 계절적 저층수 온난화로 인해 수심 약 400m에서 불안정해지고 있으며, 이것이 자연적인 변동성 때문인지 아니면 인위적인 [13]온난화 때문인지는 여전히 불분명한 것으로 밝혀졌다.

모델 시뮬레이션

원래의 가설에 대한 효과를 결합된 climate–carbon 주기 모델(GCM)단일 펄스 increase—within1000-fold(<11000ppmv까지)메탄을 평가에 기초한 메탄 수화의 연구에서,, 및 이상 6시까지 대기의 증가 온도 될 것이라고 결론지었어(그 PETM에 탄소 양 추정치에, ~2000 GtC한). 섭씨 온도80년 이내에.또한, 육상 생물권에 저장된 탄소는 25% 미만으로 감소하여 생태계와 농업, 특히 [50]열대지방의 심각한 상황을 시사한다.

픽션에서

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