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

Arc$c ¡Methane: ¡Can ¡the ¡Top-­‑down ¡and ¡ Bo5om-­‑up ¡Views ¡of ¡its ¡Budget ¡Be ¡ Reconciled? ¡ ¡ L. ¡Bruhwiler ¡and ¡E.J. ¡Dlugokencky ¡ ¡ ¡ NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Slide-­‑1 ¡

We ¡Need ¡to ¡Understand ¡the ¡Arc$c ¡Carbon ¡Budget ¡ • 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 ¡CO 2 ¡by ¡100-­‑180 ¡ppm ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡(Harden ¡et ¡al.,2012). ¡ ¡ ¡ A ¡coryphodon ¡ basking ¡in ¡the ¡ warm ¡eocene ¡ NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Slide-­‑2 ¡

The ¡Bo5om-­‑Up ¡View ¡ NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Slide-­‑3 ¡

Process ¡ TgCH 4 /yr ¡ Reference ¡ Arc$c ¡Tundra ¡Wetlands ¡ 26 ¡(15 ¡to ¡68) ¡ ¡ McGuire ¡et ¡al.,,2012 ¡ ¡ High ¡Northern ¡Lakes ¡ 17 ¡( ¡±10) ¡ Vik ¡et ¡al., ¡2014, ¡submi\ed ¡ (Glacial/Post-­‑Glacial, ¡Thermokarst, ¡ Peatland ¡Ponds, ¡Beaver ¡Ponds) ¡ “Anomalous ¡Hydrates” ¡in ¡Laptev ¡ 17 ¡ ¡ Shakhova ¡et ¡al., ¡2013 ¡ Sea ¡Sediments ¡ Autumn ¡“Freeze-­‑out” ¡Emissions ¡ 4 ¡ Mastepanov ¡et ¡al., ¡2008 ¡ ¡ Total ¡Budget ¡of ¡Arc$c ¡CH 4 : ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡64 ¡(43 ¡– ¡99) ¡TgCH 4 /yr ¡ NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Page ¡-­‑4 ¡

The ¡Top-­‑Down ¡View ¡ Growth ¡Rate ¡Anomalies ¡ Courtesy ¡of ¡E. ¡Dlugok ¡ NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Page-­‑5 ¡

Prior ¡Emission ¡Es]mates ¡ Remotely ¡Sensed ¡ Ecological ¡Data ¡ Atmospheric State (Concentration and Emissions) Satellites, TCCON Earth Analyzer - CH 4 (Column Data) Current Surface Network Earth Networks (Planned) NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡

Source ¡ Tg ¡CH 4 ¡yr -­‑1 ¡ ¡ 15.5 ¡(11.1-­‑27.4) ¡ Wetlands ¡ • 0.6 ¡(0.4-­‑1.0) ¡ • Biomass ¡Burning ¡ 9.3 ¡(7.2-­‑10.5) ¡ Anthropogenic ¡ • Total ¡Budget ¡of ¡Arc$c ¡CH 4 : ¡ ¡ ¡ ¡25 ¡(18 ¡– ¡29) ¡TgCH 4 /yr ¡ Atmospheric ¡Inversions ¡ NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Page ¡7 ¡

Do ¡Inversions ¡ Agree ¡on ¡IAV? ¡ ¡ Are ¡There ¡ Emission ¡Trends ¡? ¡ NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Page ¡-­‑8 ¡

Why ¡Do ¡Top-­‑Down ¡and ¡Bo5om-­‑Up ¡Approaches ¡ Disagree? ¡ • Transport ¡Biases ¡in ¡Inversions ¡ • Difficult ¡to ¡Use ¡Con$nental ¡Sites ¡ • Models ¡may ¡be ¡Biased ¡Towards ¡Stability ¡ ¡ 1975 1975 Station Churchill 1950 1950 Behchoko Alert Inuvik Cambridge Bay 1925 1925 Methane (ppb) 1900 1900 1875 1875 1850 1850 1825 1825 1800 1800 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Year Data ¡from ¡D ¡Worthy, ¡Environment ¡Canada ¡ NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Page ¡-­‑9 ¡

The ¡$60 ¡Trillion ¡Paper: ¡ ¡ Nature, ¡July ¡2013 ¡ ¡ The ¡Scenario: ¡ ¡A ¡50 ¡Gt ¡Reservoir ¡ ¡ of ¡CH 4 ¡destabilizes! ¡ NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Page ¡10 ¡

A ¡Possible ¡Way ¡Forward: ¡ The ¡FIM-­‑grid ¡ 1) Increase ¡spa]al ¡resolu]on ¡of ¡ atmospheric ¡transport ¡ simula]ons ¡used ¡in ¡ inversions. ¡ 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 ¡ NOAA ¡ESRL ¡Global ¡Monitoring ¡Annual ¡Conference ¡-­‑ ¡2015 ¡ Page ¡-­‑11 ¡