کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5785126 1639933 2017 70 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
The sensitivity of gas hydrate reservoirs to climate change: Perspectives from a new combined model for permafrost-related and marine settings
ترجمه فارسی عنوان
حساسیت مخازن هیدرات گاز به تغییرات آب و هوایی: دیدگاه های یک مدل ترکیبی جدید برای تنظیمات مرتبط با مریخ و دریایی
کلمات کلیدی
هیدرات گاز، تغییر آب و هوا، متان، مدل سازی، دریایی، طول عمر فروتن،
ترجمه چکیده
مخازن هیدرات گاز مقدار زیادی گاز در رسوبات در حاشیه های قاره، در دریاچه های عمیق و در قاره ای و قاره ای که در زیر زمین انباشته می شوند، ذخیره می کنند. ساختار هیدرات گاز تنها در دمای کم و فشار بالا پایدار است و بنابراین ممکن است در شرایط تغییر آب و هوایی سقوط کند. اگر افزایش دما یا افت فشار (به عنوان مثال از طریق کاهش سطح دریا) به اندازه کافی برای جداسازی رسوبات هیدرات موثر باشد، متان (رایج ترین جزء گاز در هیدرات ها و یک گاز گلخانه ای قوی) از ساختار هیدرات آزاد می شود و در نهایت ممکن است به اتمسفر وارد شود . این ممکن است یک اثر بازخورد مثبت ایجاد کند، زیرا افزایش سطح گازهای گلخانه ای باعث گرم شدن جو می شود و از این طریق حفظ یا تقویت جدایی هیدرات ها می شود. اهمیت این مکانیزم در دهه های گذشته مورد بحث بوده است، اغلب در چارچوب نوسانات اقلیمی کواترنر و زمین شناسی و گرم شدن آب و هوا در حال حاضر. مجموعه گسترده ای از مطالعات به حساسیت به آب و هوا مخازن هیدرات گاز در مناطق مختلف مطالعه و تنظیمات زمین شناسی و با استفاده از روش های مختلف اشاره شده است. در این مورد هیچ اجماعی واقعی وجود ندارد. در این مطالعه سعی شده است تا حساسیت مخازن هیدرات گاز را به تغییرات آب و هوایی جهانی از دیدگاه کلی تر، ابتدا بررسی ادبیات در دسترس، و دوم، توسعه یک مدل عددی جدید برای اندازه گیری بی ثباتی هیدرات گاز در شرایط تغییر شرایط محیطی، ارزیابی کنیم. ویژگی های مدل شامل کاربرد گسترده ای برای مخازن هیدرات مخزن دریایی و مریخ و رویکرد یکپارچه سازی، ترکیب مدل های موجود هیدرات شکل گیری با مدل انحلال است که به حساب می آید برای مصرف گرمای پنهان در هنگام تجزیه هیدرات. برای تعیین اینکه کدام تنظیمات بیشتر آسیب پذیر هستند و به دست آوردن بینش در مورد میزان، مد و نرخ انحلال هیدرات، ما این مدل را به چهار نوع مجزا از مخازن هیدرات در سراسر حاشیه قاره حاشیه بلند در زیر دو مورد خاص از تغییرات اقلیمی اعمال می کنیم: آخرین انفجار پس از آخرین حداکثر یخبندان و گرم شدن آب و هوا در حال حاضر. شبیه سازی ها نشان می دهد که هیدرات ها در شیب قاره ای بالا و در ارتباط با فرسایش خاک های نیمه نازک، بیشتر به تغییرات آب و هوایی اعمال شده حساس هستند، در حالی که مخازن مرتبط با آب زیرزمینی عمیق و در ساحل با روش های پایدار واکنش نشان می دهند. با این حال، عمق (به عنوان مثال، در دهه ها تا صدها متر عمق زیر سطح) هیدراتهای نوع چینه شناسی که در این تحقیق مورد توجه قرار گرفته اند، تا حد زیادی بزرگترین کسری از حجم هیدرات گاز جهانی را تشکیل می دهند، اما در زمان بندی های آهسته هزار تا صدها هزار سال ، حتی در محیط های حساس ترین. در مقابل، کم عمق (یعنی یا در چند متر زیر سطح یا دره دریایی) هیدراتهای ساختاری نوع قادر به پاسخگویی به تغییرات اقلیمی در زمانهای زمان چند ساله هستند، اما حجم گازهایی که ممکن است آزاد شوند، احتمالا ناچیز است به کربن جهانی چرخه و آب و هوا. تغییرات اقلیمی کواترنری و کنونی بر پایداری مخازن هیدرات گاز تاثیر می گذارد، اما در زمانبندی های طولانی که حجم هیدرات بزرگ است، و در مقیاس کوتاه زمانی که حجم هیدرات کوچک است، تاثیر می گذارد. در نتیجه، هیدراتهای گاز به اندازه ای که خیلی کوچک هستند یا در سرعت هایی که برای تأثیر بازخورد مثبت قوی ایجاد می شود، بسیار آهسته اند. در حالیکه انتشار متان از فروپاشی هیدراتهای گاز در حاشیه های مختلف امروز مشاهده می شود، احتمالا نقش مهمی در تغییرات اقلیمی کواترنری و یا تبدیل شدن به یک روند قابل توجه در قرن های آینده در نتیجه افزایش روزافزون درجه حرارت
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه علوم زمین و سیارات زمین شناسی
پیش نمایش مقاله
حساسیت مخازن هیدرات گاز به تغییرات آب و هوایی: دیدگاه های یک مدل ترکیبی جدید برای تنظیمات مرتبط با مریخ و دریایی
چکیده انگلیسی
Gas hydrate reservoirs store large quantities of gas in sediments on continental margins, in deep lakes, and in continental and relic sub-shelf permafrost. The gas hydrate structure is only stable at sufficiently low temperature and high pressure, and may therefore collapse under changing climatic conditions. If a temperature rise or pressure drop (e.g. through falling sea level) is effective enough to dissociate hydrate deposits, methane (the most common gas component in hydrates and a potent greenhouse gas) is released from the hydrate structure and may eventually enter into the atmosphere. This may generate a positive feedback effect, as resulting enhanced greenhouse gas levels would additionally warm the atmosphere and hence maintain or reinforce hydrate dissociation. The significance of this mechanism has been debated over the past decades, often within the framework of geologically rapid Quaternary climatic oscillations and present-day climate warming. An extensive set of studies has addressed the climate-sensitivity of gas hydrate reservoirs in various study areas and geological settings, and by means of various approaches. No real consensus has yet been reached on the matter. In this study, we seek to evaluate the sensitivity of gas hydrate reservoirs to changes in global climate from a more general perspective, by firstly reviewing the available literature, and secondly developing a new numerical model to quantify gas hydrate destabilization under changing environmental conditions. Qualities of the model include the wide applicability to both marine and permafrost-related hydrate reservoirs and the integrative approach, combining existing hydrate formation models with a dissocation model that accounts for the consumption of latent heat during hydrate dissociation. To determine which settings are most vulnerable, and to acquire insight into the extent, fashion and rates of hydrate dissociation, we apply the model to four distinct types of hydrate reservoirs across a hypothetic high-latitude continental margin under two specific cases of climate change: the last deglaciation following the Last Glacial Maximum and present-day climate warming. The simulations indicate that hydrates on the upper continental slope and in association with thin, sub-shelf permafrost are most sensitive to the imposed climatic variations, whereas deepwater and onshore permafrost-related reservoirs react in a more stable way. However, the deep (i.e. at several tens to hundreds of meters subsurface depth) stratigraphic-type hydrates considered in this study constitute by far the largest fraction of the global gas hydrate volume, but dissociate on slow timescales of thousands to hundreds of thousands of years, even in the most sensitive environments. In contrast, shallow (i.e. at, or a few meters below the surface or seafloor) structural-type hydrates are able to respond to climatic variations on sub-millennial timescales, but the volumes of gas they may release are probably insignificant to the global carbon cycle and climate. Quaternary and present-day climate change do affect the stability of gas hydrate reservoirs, but at long timescales where hydrate volumes are large, and on short timescales where hydrate volumes are small. Consequently, gas hydrates dissociate to an extent that is too small or at a pace that is too slow to create a strong positive feedback effect. While the release of methane from the disintegration of gas hydrates is observed on different margins today, it is not likely to have played a leading role in Quaternary climatic variations or to become a significant process in the coming centuries as a result of present-day rising temperatures.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Earth-Science Reviews - Volume 169, June 2017, Pages 104-131
نویسندگان
, , ,