Sahara dust can enhance removal of methane from the atmosphere

~~ scroll naar beneden voor Nederlands ~~ for Dutch scroll down ~~

Sahara dust important for climate

“Sahara dust plays a series of important roles in our planet’s climate,” says Jan-Berend Stuut. “In high regions of the atmosphere, it controls the amount of sunlight reaching the earth’s surface. And it can trap heat in the lower part of the atmosphere. The dust is also fertilizing phytoplankton in the oceans. Plankton captures CO2 from the atmosphere. The iron and silica rich dust is their only food source far away from land.”

This new research incorporates a new mechanism whereby blowing mineral dust mixes with sea-spray to form ‘Mineral Dust-Sea Spray Aerosol’ (MDSA). The results suggest that MDSA is activated by sunlight to produce an abundance of chlorine atoms, which oxidize atmospheric methane and tropospheric ozone via photocatalysis. MDSA is the dominant source of atmospheric chlorine over the North Atlantic, the study finds.

Sea salt binds methane

Stuut: “Under the influence of sunlight, the iron from desert dust forms so-called chlorine radicals from sea salt (NaCl). These ions bind to the greenhouse gas methane (CH₄), thereby removing it from the atmosphere.” Methane is a greenhouse gas that causes ~30x as much warming as CO₂. The removal of this greenhouse gas is therefore also a natural way to combat warming.

Missing carbon isotope ¹²C

The newly discovered mechanism allows researchers to better understand global CH₄ budgets (emission vs deposition). The chemical reactions of these chlorine radicals cause the lighter carbon isotope ¹²C to be removed more strongly than the heavier ¹³C. This observation had already been made in the Caribbean. “Measurements from Barbados showed that atmospheric methane was enriched in ¹³C especially in summer and autumn,” says Stuut. “But there was no explanation for this.”

It is precisely in summer and autumn that a lot of Saharan dust is blown towards the West. Maarten van Herpen, first author of this study and working at Acacia Impact Innovation, concluded after discussions with Jan-Berend Stuut that this could be the 'missing link' for the observation of carbon isotopes over Barbados. The link was quickly confirmed.

Further research

How the MDSA mechanism may operate in other parts of the world is not well understood and requires further research, the study argues. Follow-on research is underway. “Our current research is focused on getting a better understanding of what exactly influences how much methane MDSA particles are removing from the atmosphere,” said Van Herpen, “To do that, we are analyzing air samples from across the North Atlantic, provided by atmospheric observatories and commercial ships. Seafarers are helping advance our research by filling flasks with air as they cross through the African dust cloud. We have collected 500 flasks so far. Early results are looking very encouraging, but we need a full year of data before we can draw conclusions.”

Saharastof kan methaan beter uit de atmosfeer verwijderen

Nieuw onderzoek verbetert ons begrip van het mondiale methaanbudget

Er is een verborgen verband tussen stofwolken in de Sahara en de niveaus van methaan in de atmosfeer - een sterk broeikasgas. Een team van internationale wetenschappers, waaronder Jan-Berend Stuut van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ), onderzocht een mechanisme dat ons begrip van methaanemissies en hun invloed op de opwarming van de aarde aanzienlijk zou kunnen veranderen. De implicaties voor de klimaattoekomst van onze planeet zijn mogelijk enorm. De resultaten van dit onderzoek zijn deze week gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences.

Saharastof belangrijk voor klimaat

"Saharastof speelt een aantal belangrijke rollen in het klimaat van onze planeet," zegt Jan-Berend Stuut. "In hoge delen van de atmosfeer regelt het de hoeveelheid zonlicht dat het aardoppervlak bereikt. En het kan warmte vasthouden in het lagere deel van de atmosfeer. Het stof bemest ook het fytoplankton in de oceanen. Plankton vangt CO2 op uit de atmosfeer. Het ijzer- en silica-rijke stof is hun enige voedselbron ver weg van land."

Dit nieuwe onderzoek bevat een nieuw mechanisme waarbij opwaaiende minerale stof zich mengt met nevel uit de zee om 'Mineral Dust-Sea Spray Aerosol' (MDSA) te vormen. De resultaten suggereren dat MDSA door zonlicht wordt geactiveerd en een grote hoeveelheid chlooratomen produceert, die atmosferisch methaan en troposferisch ozon oxideren via fotokatalyse. MDSA is de belangrijkste bron van atmosferisch chloor boven de Noord-Atlantische Oceaan, zo blijkt uit het onderzoek.

Zeezout bindt methaan

Stuut: "Onder invloed van zonlicht vormt het ijzer uit woestijnstof zogenaamde chloorradicalen uit zeezout (NaCl). Deze ionen binden zich aan het broeikasgas methaan (CH₄) en verwijderen het zo uit de atmosfeer." Methaan is een broeikasgas dat ~30x zoveel opwarming veroorzaakt als CO₂. Het verwijderen van dit broeikasgas is daarom ook een natuurlijke manier om de opwarming tegen te gaan.

Ontbrekende koolstofisotoop ¹²C

Dankzij het nieuw ontdekte mechanisme kunnen onderzoekers de wereldwijde CH₄-budgetten (emissie vs. depositie) beter begrijpen. De chemische reacties van deze chloorradicalen zorgen ervoor dat de lichtere koolstofisotoop ¹²C sterker wordt verwijderd dan de zwaardere ¹³C. In het Caribisch gebied was dit al eerder waargenomen. "Metingen van Barbados toonden aan dat atmosferisch methaan vooral in de zomer en herfst verrijkt was in ¹³C," zegt Stuut. "Maar hier was geen verklaring voor.”

Juist in de zomer en herfst wordt veel Saharastof naar het westen geblazen. Maarten van Herpen, eerste auteur van dit onderzoek en werkzaam bij Acacia Impact Innovation, concludeerde na gesprekken met Jan-Berend Stuut dat dit de 'missing link' zou kunnen zijn voor de waarneming van koolstofisotopen boven Barbados. De link werd snel bevestigd.

Verder onderzoek

Hoe het MDSA-mechanisme in andere delen van de wereld kan werken wordt niet goed begrepen en vereist verder onderzoek. Vervolgonderzoek is al gaande. "Ons huidige onderzoek richt zich op wat precies van invloed is op hoeveel methaan MDSA-deeltjes uit de atmosfeer verwijderen," zegt Van Herpen, "Om dat te doen, analyseren we luchtmonsters uit de hele Noord-Atlantische Oceaan, geleverd door atmosferische waarnemingsstations en commerciële scheepvaart. Zeevaarders helpen ons onderzoek vooruit door flessen met lucht te vullen terwijl ze door een Sahara stofwolk varen. Tot nu toe hebben we 500 monsters verzameld. De eerste resultaten zien er zeer bemoedigend uit, maar we hebben minimaal een heel jaar aan gegevens nodig voordat we conclusies kunnen trekken."