Relating interannual variability of atmospheric CH₄ growth rate to large-scale CH₄ emissions from northern wetlands

Metan (CH4) är en av de viktigaste växthusgaserna i atmosfären och dess kraftiga ökning har bidragit till den uppvärmning som vi har upplevt fram till idag. Sedan mitten av 1980-talet påvisar mätningar att metantillväxten i atmosfären har börjat fluktuera från år till år. Orsakerna till detta är omstridda och ännu inte klargjorda. Under 2007 uppmättes en kraftig ökning i tillväxt som var särskilt markant på högt nordliga breddgrader. Bortsett från antropogena utsläpp, är naturliga våtmarker på global skala den enskilt största emissionskällan av metan. Upprepade mätningar på ett flertal nordliga våtmarker visar att marktemperatur är en viktig kontrollerande faktor för metanproduktion och utsläpp. Höga temperaturanomalier tros därför kunna orsaka en ökning av metanutsläpp från våtmarker. Denna studie undersöker om det finns ett samband mellan variationer i årlig tillväxt av metan i atmosfären och storskaliga metanutsläpp från nordliga våtmarker. Data över utbredningen av våtmarker används för att estimera utsläpp som funktion av marktemperaturanomali. Särskild fokus läggs på tillväxttoppen som uppmärksammades 2007, men även mellanårsvariationen av temperaturanomali och de uppskattade metanutsläppen analyseras för tidsperioden 1992-2008. Resultaten visar på att ett samband existerar. Då en tidsserie av uppskattade metanutsläpp från juli månad analyseras separat blir korrelationen till mellanårsvariationen av tillväxt tydligare, och 2007 utmärker sig med en markant emissionstopp. Detta tyder på att förhöjda marktemperaturer under växtsäsongens mitt har särskilt stor betydelse, och att de eventuellt också kan ha inverkan på utsläpp som sker senare på hösten. Avvikelser mellan tidsserierna av atmosfärstillväxt och de beräknade metanemissionerna tyder också på att det, under vissa år, finns andra miljöfaktorer och emissionskällor (t.ex. skogsbränder) som begränsar betydelsen av nordliga våtmarker. Generellt uppnår inte de uppskattade emissionsvärdena de mängder CH4 som krävs (uppskattas) för att förklara individuella avvikelser i årlig metantillväxt i atmosfären. Men eftersom det finns flera osäkerheter i uppskattningsmetoden, anses det funna sambandet mellan relativ mellanårsvariation ändå tala för att nordliga våtmarker har en nyckelroll i förklaringen till de årliga fluktuationerna av metantillväxt i atmosfären på högt nordliga breddgrader, och kanske även globalt.The increasing atmospheric concentration of the greenhouse gas methane (CH4) is highly relevant for current and future global warming. Since the mid-1980s atmospheric measurements have revealed large interannual fluctuations in methane growth rate. However, the causes of this feature are still not well understood. In 2007, a peak in growth rate appears to have been particularly strong at high northern latitudes. Apart from anthropogenic emissions, natural wetlands are globally the single largest source of atmospheric CH4. Studies at multiple northern wetland sites have shown that soil temperature is a dominant controlling factor of wetland emissions. It has been suggested that strong anomalous warming could cause an increase in wetland CH4 emissions, and that northern wetlands may be a major contributor to the observed atmospheric growth rate variability. This study is concerned with investigating a potential relation between interannual variations in atmospheric CH4 growth rate and that of accumulated large-scale emission anomalies from northern wetlands. With wetland distribution data for the circumpolar north between 53°N- 90°N, emissions are estimated as a function of soil temperature anomaly. Special attention is given to the 2007 growth rate event, but the interannual variation of anomalous warming and estimated emissions are also considered for the time period 1992-2008. It is found that a relation does exist. When a time series of estimated July (peak season) CH4 emissions is considered separately the correlation with interannual growth rate variability becomes more apparent, and 2007 stands out with a pronounced emission peak. The results suggest that the impact of anomalous soil temperatures on peak season emissions is particularly important, and that it may further have an influence on late season emissions. Discrepancies between the atmospheric and emission time series also suggest that, in some years, the impact of other environmental factors and emission sources (e.g. forest fires) may limit the relevance of northern wetlands. In general, the estimated CH4 emission values do not fully correspond to the CH4 amount required (estimated) to explain the growth rate anomalies. However, due to uncertainties in the emission estimation method, we have more confidence in the significance of the found relation between relative interannual variations from 1992 to 2008. It is concluded that this study strongly points at northern wetlands being a key emission source in terms of atmospheric CH4 growth rate variability in high northern latitudes, and perhaps also globally