Denizlerdeki Gaz hidrat Kararlılığı Küresel Isınmayı Nasıl Etkiliyor?

Gaz Hidratlar Nedir?

Su ve gaz, belirli basınç ve sıcaklık koşullarında bir araya gelerek klatrat kristal kafesleri adı verilen yapılarda gaz moleküllerini hapseden katı bileşikler oluştururlar. Bu bileşikler gaz hidratları olarak bilinir. Okyanus tabanındaki hidrat yataklarında önemli miktarda metan gazı bulunmaktadır. Gaz hidratının kararlılık bölgesinin genişliği, okyanus tabanı suyu ve donmuş toprak sıcaklığı, jeotermal gradyan, suyun tuzluluğu ve gaz bileşimi gibi etkenlere bağlı olarak değişiklik gösterir.

Gaz Hidratlar ile İklim Arasındaki Bağlantı nedir?

Okyanus sıcaklığında bir artışın bu hidrat birikimlerinin ayrışmasına neden olabileceği endişesi bulunmaktadır, bu da potansiyel olarak atmosfere büyük miktarda metan salınımıyla

sonuçlanabilir. Donmuş toprakla ilişkilendirilen gaz hidratları ve derin deniz gaz hidrat sisteminin en sığ kısmı, ısınan Arktik iklim koşullarında metan ve suya ayrışmaya (çözülme) oldukça duyarlıdır. Bu hidrat birikimlerinin ayrışması, büyük miktarlarda metan salınımına neden olarak dramatik iklimsel sonuçlara yol açabilir ve geriye kalan hidratların hızlandırılmış çözülmesiyle daha fazla atmosferik ve okyanus ısınmasına neden olabilir. Bu pozitif geri bildirim mekanizması, Geç Kuvaterner döneminde hızlı ve önemli iklim değişikliklerine önemli bir katkı sağlayıcı olduğu düşünülmektedir. Ayrıca küresel ısınmadan dolayı yükselen deniz seviyesi, nispeten sıcak okyanus suyunun soğuk Arktik katmanlarını örtmesine neden olur. Tortul içindeki kararlı gaz hidratlarının parçalanması, atmosfere gaz salınmasına neden olabilmektedir.

Arktik Denizinin Bu Konudaki Önemi Nedir?

Arktik, şu anda gaz hidratları olarak okyanus sedimanlarında ve donmuş topraklarda kilitli olan büyük miktarda metan nedeniyle ısınan bir iklimde kritik bir alan olarak düşünülmelidir. Dahası, Arktik okyanusunda gaz hidratı stabilite bölgesi, iklim değişikliğine özellikle duyarlıdır çünkü sıcaklık değişimi derecesi daha alçak enlemlerdekinden daha büyüktür.

Kıta yamaçları boyunca gaz hidratı stabilite bölgesinin dahi deniz tabanı sıcaklığındaki küçük değişikliklere hassas olduğu bulunmuştur ve Arktik Okyanusu'nun soğuk suyu ve düşük jeotermal gradyanları nedeniyle diğer okyanuslara kıyasla muhtemelen daha büyük bir gaz hidratı stabilite bölgesi bulunmaktadır.

Arktik bölgesinin devam eden bir ısınmasıyla ilgili potansiyel bir geri bildirim, atmosfere metanın salınmasıdır. Bu çalışma, Arktik okyanusunun ısınması ile gaz hidrat kararlılığı arasındaki ilişkiyi ele almaktadır.

Makalenin Metotları Nelerdir?

Deniz tabanı sıcaklığı ve batimetri verileri Ulusal Oşinografi Veri Merkezi'nden (NODC) ve Uluslararası Arktik Okyanusu Batimetrik Haritası Projesi'nden (IBCAO) elde edilmiştir.
Gaz hidratlarının bileşimi saf metan olarak varsayılmıştır.
30 ve 40°C/km olmak üzere iki farklı jeotermal gradyan kullanılmıştır.
GHSZ tabanı, Sloan formülü ve gaz hidrat stabilitesi eğrisi kullanılarak hesaplanmıştır.
Mevcut koşullar, deniz tabanı sıcaklığında 2°C'lik bir artış ve azalma ve deniz seviyesinde 10 m'lik bir artış simüle edilmiştir.

Makalenin Sonuçları:

1. Deniz Tabanı Sıcaklığının Etkisi:

2°C'lik bir sıcaklık artışı: Gaz hidrat kararlılık bölgesinin tabanını 50 ila 100 metre yukarı iterek 500 metreden az su derinliğindeki gaz hidrat kararlılık bölgesinin %4'ünün çözülmesine neden olabilir.
2°C'lik bir sıcaklık düşüşü: Gaz hidrat kararlılık bölgesinin tabanını 50 ila 100 metre aşağı iterek bu bölgeyi %4 oranında kalınlaştırabilir.

2. Deniz Seviyesinin Etkisi:

Deniz seviyesinin yükselmesi, GHSZ'yi derinleştirerek gaz hidrat stabilitesi için daha uygun

koşullar yaratabilir. Daha derin suda basınç daha yüksektir ve bu da GHSZ'yi daha stabil hale getirir.

3. Jeotermal Gradyanın Etkisi:

30°C/km jeotermal gradyana sahip bölgelerde: Gaz hidrat kararlılık bölgesi 500 metreden daha sığdır ve deniz tabanı sıcaklığı değişimlerine karşı daha hassastır.
40°C/km jeotermal gradyana sahip bölgelerde: Gaz hidrat kararlılık bölgesi 500 metreden daha derindir ve deniz tabanı sıcaklığı değişimlerine karşı daha az hassastır.

4. Metan Salınımı:

Sığ gaz hidrat yataklarından salınan metanın %90'dan fazlası: Deniz tabanındaki anaerobik metan oksidasyonu tarafından tüketilebilir.
Salınan metanın geri kalanı: Su sütununda ve atmosferde çeşitli mekanizmalarla tüketilebilir.

Tartışma

Deniz tabanı sıcaklığının artması bölgedeki gaz hidratın istikrarsız hale gelmesine neden olur. Bu, GHSZ’nin(Gaz hidratı kararlılık bölgesi) tabanının yukarı doğru hareket etmesine ve daha ince bir GHSZ ve ardından metan salımlarına neden olabilir. Bunun aksine, deniz tabanı sıcaklığının azalması, GHSZ'nin tabanının aşağı doğru hareket etmesine neden olabilir. Isınan bir iklimden gelen negatif geribildirim, buzulların ve buz tabakalarının erimesinden kaynaklanan deniz seviyesinin yükselmesidir, bu da deniz tabanındaki basıncı artırabilir. Bu, GHSZ'nin tabanının derinleşmesine ve gaz hidrat stabilitesi koşullarının bulunduğu bölgenin genişlemesine neden olabilir,. Aksine, deniz seviyesinin düşmesi GHSZ'nin daha sığ bir tabanına neden olur. Ancak, 10 m deniz seviyesi değişiminin gaz stabilite bölgesi üzerindeki etkisi, deniz taban sıcaklığındaki 2 derecelik bir sıcaklık değişikliğine kıyasla çok düşüktür. 2100' e kadar deniz taban sıcaklıkları Arktik okyanusu için 1 Santigrat derece kadar artabilir. Sonraki yüzyılda ise 3 dereceye kadar çıkabilir. Arktik Okyanusundaki 2 derecelik bir artış ise 500 metreden sığ bölgelerdeki gaz hidratların yüzde 4'ünü atmosfere salabilmektedir. Gelecek için okyanuslardaki Gaz Hidrat miktarı araştırılması gerekmektedir. Tahmini ise 500 metreden sığ bölgelerdeki karbon emisyonunun sanayi devriminden beri salınan karbon emisyonunun yüzde onu kadar olabileceği tahmin edilmektedir.