Atmospheric impacts and ice core imprints of a methane pulse from clathrates
International audience In relation to Arctic warming, the possible occurrence of methane hydrate degassing events has attracted an increasing interest in recent years. We evaluate the atmospheric impact of rapid and massive emissions of methane and how they are imprinted in ice core records, by comb...
Published in: | Earth and Planetary Science Letters |
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Main Authors: | , , , |
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Language: | English |
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HAL CCSD
2012
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Université de Nantes: HAL-UNIV-NANTES |
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methane greenhouse gas isotopic ratio clathrate firn ice core [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean Atmosphere [SDU.STU.GL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Glaciology |
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methane greenhouse gas isotopic ratio clathrate firn ice core [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean Atmosphere [SDU.STU.GL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Glaciology Bock, J. Martinerie, Patricia Witrant, Emmanuel Chappellaz, Jérôme Atmospheric impacts and ice core imprints of a methane pulse from clathrates |
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methane greenhouse gas isotopic ratio clathrate firn ice core [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean Atmosphere [SDU.STU.GL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Glaciology |
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International audience In relation to Arctic warming, the possible occurrence of methane hydrate degassing events has attracted an increasing interest in recent years. We evaluate the atmospheric impact of rapid and massive emissions of methane and how they are imprinted in ice core records, by combining for the first time models of atmospheric chemistry and trace gas transport in firn. Different emission characteristics as well as climatic conditions (present, pre-industrial, glacial) are considered. Theisotopic signatures characterizing stable isotopologues of methane DCH3 and 13CH4 are also analysed.Our results suggest little effect of clathrate degassing on the main methane oxidant: OH radicals. Due to the relatively short atmospheric lifetime of methane, the simulated clathrate-induced perturbations last for less than a century. This time scale is comparable to or shorter than the duration of air bubble closure in polar ice sheets. As a consequence, rapid methane perturbations in the atmosphere are strongly smoothed in ice core records. This smoothing mostly depends on the snow accumulation rate at the site of ice core drilling. We propose a methodology to identify a potential clathrate degassing event in ice core records. Continuous CH4 records from high accumulation rate sites could allow to decipher short time scale events.of CH4 should reveal a typical “lying S” shape at high accumulation rate sites, reflecting the combined effects of the clathrate source signature (negative excursion) and subsequent OH fractionation in the atmosphere (positive excursion). The amplitude ratio of the negative and positive swings recorded in Greenland and Antarctica under similar accumulation rate conditions could also indicate the latitude of a clathrate degassing event. |
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CHANG (CHANG) Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE) Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG) Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG) Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE) Université Joseph Fourier - 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Grenoble 2 (UPMF)-Université Stendhal - Grenoble 3-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Stendhal - Grenoble 3-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Grenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA-lab) Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Stendhal - Grenoble 3-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Stendhal - Grenoble 3-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) CLIPS Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG) |
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Martinerie, Patricia Witrant, Emmanuel Chappellaz, Jérôme CHANG (CHANG) Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE) Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG) Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG) Université Joseph Fourier - 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We evaluate the atmospheric impact of rapid and massive emissions of methane and how they are imprinted in ice core records, by combining for the first time models of atmospheric chemistry and trace gas transport in firn. Different emission characteristics as well as climatic conditions (present, pre-industrial, glacial) are considered. Theisotopic signatures characterizing stable isotopologues of methane DCH3 and 13CH4 are also analysed.Our results suggest little effect of clathrate degassing on the main methane oxidant: OH radicals. Due to the relatively short atmospheric lifetime of methane, the simulated clathrate-induced perturbations last for less than a century. This time scale is comparable to or shorter than the duration of air bubble closure in polar ice sheets. As a consequence, rapid methane perturbations in the atmosphere are strongly smoothed in ice core records. This smoothing mostly depends on the snow accumulation rate at the site of ice core drilling. We propose a methodology to identify a potential clathrate degassing event in ice core records. Continuous CH4 records from high accumulation rate sites could allow to decipher short time scale events.of CH4 should reveal a typical “lying S” shape at high accumulation rate sites, reflecting the combined effects of the clathrate source signature (negative excursion) and subsequent OH fractionation in the atmosphere (positive excursion). The amplitude ratio of the negative and positive swings recorded in Greenland and Antarctica under similar accumulation rate conditions could also indicate the latitude of a clathrate degassing event. Article in Journal/Newspaper Antarc* Antarctica Arctic Greenland ice core Methane hydrate Université de Nantes: HAL-UNIV-NANTES Arctic Greenland Earth and Planetary Science Letters 349-350 98 108 |