Odsek za sisteme in vodenje

Inštitut Jožef Stefan

Zrak v kraškem podzemlju kot ponor toplogrednih plinov

Vodja projekta:

doc. dr. Matija Perne

Trajanje:

1.4.2023 - 31.3.2026

Financiranje:

ARRS - Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije, N2-0299

Povzetek:

Ker metan predstavlja okrog 15% svetovnih izpustov toplogrednih plinov, pomembno prispeva k podnebnim spremembam – v prvih dveh desetletjih po izpustu ima preko 80-krat močnejši učinek na segrevanje ozračja od ogljikovega dioksida. Njegov povprečni čas zadrževanja v ozračju je 9,2 leta, medtem ko so njegovi posamezni ponori ovrednoteni manj natančno.

Pomemben naravni ponor metana so kraški sistemi. Novejše raziskave so pokazale, da se metan v jamskem zraku hitro porabi. Pomen in razsežnost tega podzemnega ponora toplogrednih plinov šele začenjamo preučevati. Koncentracija metana v jamskem zraku je praviloma nižja kakor zunaj , metan se v jamah porabi v nekaj urah. Domnevna mehanizma razgradnje sta mikrobna oksidacija in oksidacija s hidroksilnimi radikali, nastalimi zaradi sevanja radona, v katero je bil sicer izražen močan dvom.

Po trenutnih ocenah se skozi kraško podzemlje pretaka dovolj zraka, da to verjetno predstavlja pomemben del celotnega svetovnega ponora metana, do okrog 7% celotnega globalnega ponora. Ponor je omejen s skupno količino metana v zraku, ki vstopa v podzemlje, ki ni dobro poznana.

Pomen podzemnega ozračja za toplogredne pline ni omejen na metan. Oksidacija s hidroksilnimi radikali, predlagana kot kandidat za razgradnjo metana, bi razgradila tudi halogenirane ogljikovodike. Podzemni zrak je s povišano koncentracijo CO2 drugi največji rezervoar CO2 na Zemlji. CO2 reagira s kamninami, na primer pri kraški koroziji (kraški ponor ogljika), do česar delno prihaja v podzemlju, na kar vpliva ventilacija. Za didušikov oksid ne poznamo mehanizma razgradnje, ki bi potekal v podzemlju, medtem ko sta vodna para in ozon preveč kratkoživa, da bi podzemni ponor nanju pomembno vplival.

Cilj projekta je razumeti vlogo podzemnih okolij v svetovnem podnebnem odzivu z napredno teorijo, modeliranjem, meritvami in presojo. Naš končni cilj je razumeti kraški sistem dovolj dobro, da bi prihodnjim generacijam omogočili njegovo uporabo pri odzivu na podnebne spremembe z rešitvami na osnovi narave, kot so pasivna optimizacija pretoka zraka skozi jame in kras za izboljšanje naravnega ponora toplogrednih plinov z namenom sanacije okolja. Na podzemni zrak že vplivajo podnebne spremembe, spremembe v rabi tal, raba podzemne vode, gradnja jezov in tunelov in podobno. Njihov vpliv na toplogredne pline je s trenutnim znanjem težko ovrednostiti. Boljše poznavanje podzemnega zraka bo koristno za preučevanje vseh vpletenih toplogrednih plinov, četudi nanje vplivajo različni mehanizmi.

Sodelujoči partnerji:

• Institut "Jožef Stefan", Odsek za sisteme in vodenje
• MEIS storitve za okolje d.o.o.
• Znanstvenoraziskovalni center Slovenske akademije znanosti in umetnosti