انهيار الاتحاد السوفييتي في التسعينيات أدى إلى زيادة انبعاثات غاز الميثان.. تحليل الذكاء الاصطناعي

أدى انهيار الاتحاد السوفييتي السابق عام 1991 إلى آثار اجتماعية وسياسية واقتصادية في جميع أنحاء العالم، وكان من بينها الدور المشتبه به في إبطاء انبعاثات غاز الميثان الناتجة عن الإنسان.

وكان غاز الميثان يرتفع بشكل مضطرد في الغلاف الجوي حتى عام 1990 تقريباً.

وافترض علماء الغلاف الجوي، أن الانهيار الاقتصادي في الاتحاد السوفييتي السابق أدى إلى انخفاض إنتاج النفط والغاز، وبالتالي تباطؤ ارتفاع مستويات الميثان على مستوى العالم، والتي استؤنفت منذ ذلك الحين.

لكن الأبحاث الجديدة التي أجرتها جامعة واشنطن تستخدم سجلات الأقمار الصناعية المبكرة لتفنيد هذا الافتراض.

وجدت الدراسة، التي نشرت في دورية وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، أن انبعاثات غاز الميثان في تركمانستان، وهي جمهورية سوفياتية سابقة ومنتج رئيسي للنفط، زادت بالفعل في السنوات التي أعقبت تفكك الاتحاد السوفيتي.

وقال كبير الباحثين أليكس تورنر، وهو أستاذ مساعد في علوم الغلاف الجوي في جامعة ويسكونسن: “إن للميثان اتجاهات غامضة لا نفهمها حقًا”، “أحد الأمور التي كانت رائعة دائمًا هو هذا التباطؤ في عام 1992، فقد وجدنا أن انهيار الاتحاد السوفييتي يبدو أنه أدى، بشكل مدهش، إلى زيادة في انبعاثات غاز الميثان”.

تسارع ارتفاع غاز الميثان

يعد ثاني أكسيد الكربون أكثر أهمية من الميثان في ظاهرة الاحتباس الحراري على المدى الطويل، لكن الميثان يلعب دورًا مهمًا على المدى القصير.

يمتلك جزيء واحد من الميثان قوة احتجاز للحرارة أكبر من قوة ثاني أكسيد الكربون، ونصف عمره في الغلاف الجوي هو عقد من الزمن فقط، مما يعني أن مستوياته يمكن أن تتقلب.

في السنوات الأخيرة، تسارع ارتفاع غاز الميثان أثناء عمليات الإغلاق بسبب فيروس كورونا.

أظهر بحث تيرنر السابق أن القيادة الأقل، وبالتالي تقليل انبعاثات المركبات التي تحتوي على النيتروجين التفاعلي (ملوث الهواء) من المحتمل أن تلعب دورًا، لأن التلوث لم يعد قادرًا على الاتحاد مع جزيئات الميثان لإزالتها من الغلاف الجوي.

التباطؤ المفاجئ في ارتفاع تركيزات الميثان

تستكشف الدراسة الجديدة معضلة طويلة المدى: التباطؤ المفاجئ في ارتفاع تركيزات الميثان في الغلاف الجوي في عام 1992.

قد يكون من الصعب كشف مصادر الميثان لأنها تشمل مصادر طبيعية، مثل الأراضي الرطبة، ومصادر ذات صلة بالإنسان، مثل الوقود الأحفوري، ومدافن النفايات، وهضم الماشية، والسماد.

يمكن أيضًا أن تتسرب جيوب غاز الميثان أثناء استخراج أنواع الوقود الأحفوري الأخرى.

وفي بعض الأحيان يتم حرق الميثان أو حرقه إذا لم يكن الهدف الرئيسي للاستكشاف.

ركزت الدراسة الجديدة على تركمانستان، وهي دولة منتجة للنفط في آسيا الوسطى حيث تظهر البيانات الاقتصادية أن إنتاج الغاز انخفض بنسبة 85% بين عامي 1991 و1998.

ويشير هذا الانخفاض الحاد إلى أنه لعب دوراً رئيسياً في الانخفاض الإجمالي في إنتاج الطاقة في المنطقة. تتمتع البلاد أيضًا بغطاء شجري قليل نسبيًا، مما يجعلها مرشحًا جيدًا لرصدات الأقمار الصناعية.

استخدم المؤلفون صورًا لتركمانستان التقطها القمر الصناعي Landsat-5 التابع لناسا، وهو أحد أول الأقمار الصناعية لرصد الأرض.

قام المؤلف الأول تاي لونج هي، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في علوم الغلاف الجوي بجامعة ويسكونسن، والمؤلف المشارك ريان بويد، وهو طالب جامعي سابق في جامعة ويسكونسن، بتحديد انبعاثات الميثان في صور الأقمار الصناعية ثم قاما بتدريب نموذج الذكاء الاصطناعي لفهرسة أعمدة الميثان المماثلة في البيانات بأكملها. تعيين.

وقال تاي هي: “يحتوي مجالنا على الكثير من مجموعات البيانات، ولكن ليس لدينا أدوات فعالة للغاية لتحليلها”، “سيصبح الأمر أسوأ في المستقبل مع إطلاق المزيد من الأقمار الصناعية، لذلك نحن بحاجة إلى مساعدة الذكاء الاصطناعي لتحسين فهمنا للظواهر الجوية.”

حددت تقنيتهم 776 عمودًا على مدار فترة 25 عامًا من عام 1986 إلى عام 2011.

البنية التحتية الفاشلة

ويُظهر التحليل أن حجم أعمدة الميثان زاد، وأصبح أكثر تكرارًا بعد عام 1991، عندما أظهرت البيانات الاقتصادية لتركمانستان انخفاضًا في إنتاج الغاز.

وفي بعض أحواض النفط والغاز، ظهرت أعمدة الميثان في 80% إلى 100% من صور السماء الصافية خلال فترة ما بعد الانهيار.

ويتكهن المؤلفون بأن الأسباب قد تشمل البنية التحتية الفاشلة، والمكونات المكسورة، وانخفاض الرقابة على آبار النفط والغاز، وعدد أقل من طرق التصدير، مما أدى إلى المزيد من إطلاق الغاز المتعمد أو غير المتعمد.

وقال تورنر “إن عام 1994 يبرز باعتباره العام الذي شهد أكبر انبعاثات غاز الميثان “، “هذا أمر رائع لأن هذا هو العام الذي رفضت فيه روسيا السماح لتركمانستان بضخ الغاز عبر خطوط الأنابيب إلى الأسواق الأوروبية، لذلك نعتقد أن إنتاج الغاز كان لا يزال مرتفعاً إلى حد معقول، لكنهم لم يتمكنوا من بيع غازهم لأي شخص، مما أدى إلى تنفيس المزيد من غاز الميثان، إلى الغلاف الجوي.”

نتيجة مفاجئة للغاية

ويشتبه المؤلفون في أن بقية الجمهوريات السوفييتية السابقة ستظهر اتجاهات مماثلة لتركمانستان، لكنهم لا يستطيعون الجزم بذلك بعد.

وقال تورنر: “على نطاق أوسع، يطرح هذا السؤال حول ما الذي أدى إلى تباطؤ غاز الميثان في الغلاف الجوي في التسعينيات”، “لا أعرف في الواقع، ولكن عندما بدأنا هذا العمل، توقعت تأكيد الفرضية، لذلك كانت نتيجة مفاجئة للغاية.”

والمؤلف المشارك الآخر هو دانييل فارون، عالم أبحاث في جامعة هارفارد، بويد الآن طالب دراسات عليا في جامعة برينستون.