Arc$c Methane: Can the Top-down and Bo5om-up Views of - - PowerPoint PPT Presentation

NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡

Arc$c ¡Methane: ¡Can ¡the ¡Top-­‑down ¡and ¡ Bo5om-­‑up ¡Views ¡of ¡its ¡Budget ¡Be ¡ Reconciled? ¡ ¡

• L. ¡Bruhwiler ¡and ¡E.J. ¡Dlugokencky ¡

¡ ¡

Slide-­‑1 ¡

NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡

• Orbital ¡Forcing ¡and ¡Permafrost ¡Carbon ¡Feedbacks ¡may ¡explain ¡

hyperthermal ¡events ¡~55Mya ¡ ¡

• Global ¡T ¡increase ¡of ¡5 ¡C ¡within ¡a ¡few ¡1000 ¡years ¡(Today ¡0.6 ¡C/10yrs!) ¡

¡

• ~3700 ¡PgC ¡in ¡Eocene ¡permafrost ¡(~1700 ¡PgC ¡today) ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡(DeConto ¡et ¡al. ¡Nature ¡2012) ¡ ¡

• Enough ¡carbon ¡could ¡thaw ¡by ¡2100 ¡to ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡raise ¡atmospheric ¡CO2 ¡by ¡100-­‑180 ¡ppm ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡(Harden ¡et ¡al.,2012). ¡

¡ ¡

We ¡Need ¡to ¡Understand ¡the ¡Arc$c ¡Carbon ¡Budget ¡

Slide-­‑2 ¡

A ¡coryphodon ¡ basking ¡in ¡the ¡ warm ¡eocene ¡

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The ¡Bo5om-­‑Up ¡View ¡

Slide-­‑3 ¡

NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Page ¡-­‑4 ¡

Process ¡ TgCH4/yr ¡ Reference ¡ Arc$c ¡Tundra ¡Wetlands ¡ ¡ 26 ¡(15 ¡to ¡68) ¡ ¡ McGuire ¡et ¡al.,,2012 ¡ High ¡Northern ¡Lakes ¡ (Glacial/Post-­‑Glacial, ¡Thermokarst, ¡ Peatland ¡Ponds, ¡Beaver ¡Ponds) ¡ 17 ¡( ¡±10) ¡ Vik ¡et ¡al., ¡2014, ¡submi\ed ¡ “Anomalous ¡Hydrates” ¡in ¡Laptev ¡ Sea ¡Sediments ¡ 17 ¡ ¡ Shakhova ¡et ¡al., ¡2013 ¡ Autumn ¡“Freeze-­‑out” ¡Emissions ¡ 4 ¡ Mastepanov ¡et ¡al., ¡2008 ¡ ¡

Total ¡Budget ¡of ¡Arc$c ¡CH4: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡64 ¡(43 ¡– ¡99) ¡TgCH4/yr ¡

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Courtesy ¡of ¡E. ¡Dlugok ¡

Growth ¡Rate ¡Anomalies ¡

Page-­‑5 ¡

The ¡Top-­‑Down ¡View ¡

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Current Surface Network Atmospheric State

(Concentration and Emissions)

Satellites, TCCON (Column Data) Earth Networks (Planned)

Earth Analyzer - CH4

Remotely ¡Sensed ¡ Ecological ¡Data ¡ Prior ¡Emission ¡Es]mates ¡

NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Page ¡7 ¡

Total ¡Budget ¡of ¡Arc$c ¡CH4: ¡ ¡ ¡ ¡25 ¡(18 ¡– ¡29) ¡TgCH4/yr ¡

Source ¡ Tg ¡CH4 ¡yr-­‑1 ¡ ¡ Wetlands ¡

• 15.5 ¡(11.1-­‑27.4) ¡

Biomass ¡Burning ¡

• 0.6 ¡(0.4-­‑1.0) ¡

Anthropogenic ¡

• 9.3 ¡(7.2-­‑10.5) ¡

Atmospheric ¡Inversions ¡

NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Page ¡-­‑8 ¡

Do ¡Inversions ¡ Agree ¡on ¡IAV? ¡ ¡ Are ¡There ¡ Emission ¡Trends ¡? ¡

NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡

Why ¡Do ¡Top-­‑Down ¡and ¡Bo5om-­‑Up ¡Approaches ¡ Disagree? ¡

Page ¡-­‑9 ¡

• Transport ¡Biases ¡in ¡Inversions ¡
• Difficult ¡to ¡Use ¡Con$nental ¡Sites ¡
• Models ¡may ¡be ¡Biased ¡Towards ¡Stability ¡

¡

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Year

1800 1825 1850 1875 1900 1925 1950 1975

Methane (ppb)

Station Churchill Behchoko Alert Inuvik Cambridge Bay

1800 1825 1850 1875 1900 1925 1950 1975

Data ¡from ¡D ¡Worthy, ¡Environment ¡Canada ¡

NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Page ¡10 ¡

The ¡$60 ¡Trillion ¡Paper: ¡ ¡ Nature, ¡July ¡2013 ¡ ¡ The ¡Scenario: ¡ ¡A ¡50 ¡Gt ¡Reservoir ¡ ¡

• f ¡CH4 ¡destabilizes! ¡

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A ¡Possible ¡Way ¡Forward: ¡

Page ¡-­‑11 ¡

2) ¡Scale-­‑up ¡chamber/flux ¡ measurements ¡using ¡ progressively ¡lower ¡resolu]on ¡ land ¡surface ¡classifica]on ¡from ¡ remote ¡sensing ¡plaborms. ¡ (NSF ¡MacroSystems ¡Biology ¡ Project, ¡Varner, ¡UNH, ¡PI ¡ 1) Increase ¡spa]al ¡resolu]on ¡of ¡ atmospheric ¡transport ¡ simula]ons ¡used ¡in ¡

• inversions. ¡

The ¡FIM-­‑grid ¡