นับตั้งแต่เริ่มต้นการปฏิวัติอุตสาหกรรม (ประมาณปี 1750) ความเข้มข้นของมีเทนในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นประมาณ 160% และกิจกรรมของมนุษย์เป็นสาเหตุเกือบทั้งหมดของการเพิ่มขึ้นนี้^{[ 2 ]}ตั้งแต่ปี 1750 มีเทนมีส่วนทำให้เกิด การปล่อย ก๊าซเรือนกระจก (GHG) ร้อยละ 3 ในแง่ของมวล^{[ 3 ]}แต่มีส่วนรับผิดชอบต่อการแผ่รังสีหรือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศประมาณ ร้อยละ 23 ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}ในปี 2019 ความเข้มข้นของมีเทนทั่วโลกเพิ่มขึ้นจาก 722 ส่วนในพันล้านส่วน (ppb) ในยุคก่อนอุตสาหกรรมเป็น 1866 ppb ^{[ 7 ]}ซึ่งเป็นการเพิ่มขึ้นถึง 2.6 เท่า และเป็นค่าสูงสุดในรอบอย่างน้อย 800,000 ปี^{[ 8 ] : 4 [ 9 ] [ 10 ]}

มีเทนเพิ่มปริมาณโอโซน (O3 ₎ในชั้นโทรโพสเฟียร์ (4 ไมล์ (6 กม.) ถึง 12 ไมล์ (19 กม.) จากพื้นผิวโลก) และในชั้นสตราโตสเฟียร์ (จากชั้นโทรโพสเฟียร์ถึง 31 ไมล์ (50 กม.) เหนือพื้นผิวโลก) ^{[ 11 ]}ทั้งไอน้ำและโอโซนเป็นก๊าซเรือนกระจก ซึ่งส่งผลให้เกิดภาวะโลกร้อน^{[ 12 ] : 2}

มีเทน (CH ₄ ) ในชั้นบรรยากาศของโลกเป็นก๊าซเรือนกระจก ที่มีศักยภาพ ในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อน (GWP) มากกว่า CO ₂ ถึง 84 เท่า ในช่วงเวลา 20 ปี^{[ 14 ] [ 15 ]} มีเทนไม่คงอยู่นานเท่า CO ₂และลดลงเหลือประมาณ 28 เท่าของ CO ₂ในช่วงเวลา 100 ปี^{[ 16 ]}

การแผ่รังสีหรือการบังคับสภาพภูมิอากาศเป็นแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้ในการวัดผลกระทบของมนุษย์ต่อสิ่งแวดล้อมในหน่วยวัตต์ต่อตารางเมตร (W/m² ⁾ [ ^{17 ] หมาย}ถึง "ความแตกต่างระหว่างรังสีจากดวงอาทิตย์ที่โลกดูดซับและพลังงานที่แผ่กลับสู่ห้วงอวกาศ" ^{[ 18 ]}ผลกระทบโดยตรงจากการบังคับก๊าซเรือนกระจกจากการแผ่รังสีของมีเทนนั้นคาดว่าจะเพิ่มขึ้น 0.5 W/m² ^{เมื่อ}เทียบกับปี ค.ศ. 1750 (ประมาณการในปี 2007) ^{[ 19 ] : 38 (รูปที่ 2.3)}

ในรายงาน "การประเมินมีเทนทั่วโลก" ปี 2021 ของ UNEP และ CCAC ระบุว่า "ความเข้าใจเกี่ยวกับผลกระทบของมีเทนต่อแรงผลักดันการแผ่รังสี" ดีขึ้นจากการวิจัยของทีมที่นำโดย M. Etminan ในปี 2016 ^{[ 4 ]}และ William Collins ในปี 2018 ^{[ 12 ]}ซึ่งส่งผลให้ "มีการปรับปรุงเพิ่มขึ้น" นับตั้งแต่รายงานการประเมินครั้งที่ 5 ของ IPCC ปี 2014 (AR5) "ความเข้าใจที่ดีขึ้น" ระบุว่าการประมาณการก่อนหน้านี้เกี่ยวกับ "ผลกระทบโดยรวมต่อสังคมจากการปล่อยมีเทน" น่าจะถูกประเมินต่ำเกินไป^{[ 20 ] : 18}

Etminan และคณะได้ตีพิมพ์การคำนวณใหม่เกี่ยวกับการบังคับการแผ่รังสี (RF) ของมีเทนใน บทความวารสาร Geophysical Research Letters ปี 2016 ซึ่งรวมแถบคลื่นสั้นของ CH4 _ในการวัดการบังคับ ซึ่งไม่ได้ใช้ในวิธีการของ IPCC ก่อนหน้านี้ที่ง่ายกว่า การคำนวณ RF ใหม่ของพวกเขาซึ่งปรับปรุงการคำนวณที่อ้างถึงในรายงาน IPCC ก่อนหน้านี้เกี่ยวกับ การบังคับของ ก๊าซเรือนกระจกที่ผสมกันอย่างดี (WMGHG) อย่างมีนัยสำคัญโดยการรวมส่วนประกอบการบังคับคลื่นสั้นเนื่องจาก CH4 _ส่งผลให้การประมาณการสูงขึ้นประมาณ 20–25% ^{[ 4 ]} Collins และคณะกล่าวว่าการลด CH4 _ที่ลดมีเทนในชั้นบรรยากาศภายในสิ้นศตวรรษนี้ อาจ "สร้างความแตกต่างอย่างมากต่อความเป็นไปได้ในการบรรลุเป้าหมายด้านสภาพภูมิอากาศของปารีส" และจะทำให้เรามี "การปล่อยคาร์บอนที่อนุญาตได้มากขึ้นจนถึงปี 2100" ^{[ 12 ]}

นอกเหนือจากผลกระทบความร้อนโดยตรงและปฏิกิริยาตอบสนองตามปกติแล้ว มีเทนยังสลายตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ น้ำนี้มักจะอยู่เหนือชั้นโทรโปสเฟียร์ ซึ่งโดยปกติแล้วน้ำจะไปถึงได้น้อยมาก รามานาธาน (1998) ^{[ 21 ]}ตั้งข้อสังเกตว่าทั้งเมฆน้ำและเมฆน้ำแข็ง เมื่อก่อตัวขึ้นที่อุณหภูมิต่ำในชั้นสตราโตสเฟียร์ตอนล่าง จะมีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการเพิ่มผลกระทบเรือนกระจกในบรรยากาศ เขายังตั้งข้อสังเกตอีกว่า มีความเป็นไปได้สูงที่การเพิ่มขึ้นของมีเทนจำนวนมากในอนาคตอาจนำไปสู่ภาวะโลกร้อนที่พื้นผิวซึ่งเพิ่มขึ้นแบบไม่เป็นเส้นตรงกับความเข้มข้นของมีเทน

^{ความพยายามในการ ลด}มลพิษทางอากาศที่มีอายุสั้น เช่น มีเทนและคาร์บอนดำจะช่วยต่อสู้กับ "การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในระยะสั้น" และจะสนับสนุนเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน [ ^{22 ]}

กระบวนการใดๆ ที่ส่งผลให้เกิดการผลิตมีเทนและปล่อยมีเทนสู่ชั้นบรรยากาศสามารถถือได้ว่าเป็น "แหล่งกำเนิด" แหล่งกำเนิดมีเทนที่ทราบส่วนใหญ่ตั้งอยู่ใกล้พื้นผิวโลก^{[ 3 ]}กระบวนการหลักสองอย่างที่รับผิดชอบต่อการผลิตมีเทน ได้แก่จุลินทรีย์ ที่เปลี่ยนสารประกอบอินทรีย์เป็นมีเทนแบบไม่ใช้ออกซิเจน ( เมทาโนเจเนซิส ) ซึ่งแพร่หลายในระบบนิเวศทางน้ำและสัตว์ เคี้ยวเอื้อง

ก๊าซมีเทนยังถูกปล่อยออกมาในแถบอาร์กติกตัวอย่างเช่น จากการละลายของชั้นดินเยือกแข็งถาวร

โดยทั่วไป แล้ว การวัดมีเทนจะใช้แก๊สโครมาโทกราฟี แก๊สโครมาโทกราฟีเป็น โครมาโทกราฟีชนิดหนึ่งที่ใช้ในการแยกหรือวิเคราะห์สารประกอบทางเคมี โดยทั่วไปแล้วจะมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าเมื่อเทียบกับวิธีการขั้นสูงกว่า แต่ใช้เวลาและแรงงานมากกว่า

วิธีการทางสเปกโทรสโกปีเป็นวิธีการที่นิยมใช้ในการวัดก๊าซในชั้นบรรยากาศเนื่องจากมีความไวและความแม่นยำสูง นอกจากนี้ วิธีการทางสเปกโทรสโกปียังเป็นวิธีเดียวในการตรวจวัดก๊าซในชั้นบรรยากาศจากระยะไกลสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดครอบคลุมเทคนิคหลากหลาย ซึ่งหนึ่งในนั้นคือการตรวจจับก๊าซโดยอาศัยสเปกโทรสโกปีการ ดูดกลืน แสง มีวิธีการทางสเปกโทรสโกปีหลายวิธี ได้แก่ สเปกโทรสโกปีการดูดกลืนแสงเชิงอนุพันธ์ (Differential optical absorption spectroscopy) , ฟลูออเรสเซนซ์ที่เหนี่ยวนำด้วยเลเซอร์ (Laser-induced fluorescence ) และ อินฟราเรดแบบฟู ริเยร์ทรานส์ฟอร์ม (Fourier-transform infrared )

^{[ 38 ]}

ในปี 2011 เทคนิคการดูดกลืนแสงอินฟราเรด แบบ Cavity Ring-Down Spectroscopyเป็นเทคนิคการดูดกลืนแสงอินฟราเรดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการตรวจจับมีเทน เป็นรูปแบบหนึ่งของสเปกโทรสโกปีการดูดกลืนแสงด้วยเลเซอร์ซึ่งสามารถระบุสัดส่วนโมลได้ละเอียดถึงระดับส่วนต่อล้านล้านส่วน (parts per trillion)

มีเทนในชั้นบรรยากาศคือมีเทนที่มีอยู่ในชั้นบรรยากาศของ โลก ^{[ 40 ]}ความเข้มข้นของมีเทนในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นเนื่องจากการปล่อยมีเทนและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ [ ^{41 ] [ 42 ] มีเทน}เป็นหนึ่งในก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพมากที่สุด[ 43 ^{] : 82แรง} ผลักดันการแผ่รังสี (RF) ของมีเทนต่อสภาพภูมิอากาศเป็นแบบโดยตรง^{[ 12 ] : 2} และเป็นปัจจัยสำคัญอันดับสองที่ก่อให้เกิดแรงผลักดันสภาพภูมิอากาศจากมนุษย์ในยุคประวัติศาสตร์^{[ 12 ] : 2} มีเทนเป็นแหล่งสำคัญของไอน้ำในชั้นสตราโตสเฟียร์ผ่านกระบวนการออกซิเดชัน^{[ 44 ]}และไอน้ำจะเพิ่มผลกระทบต่อแรงผลักดันการแผ่รังสีของมีเทนประมาณ 15% ^{[ 45 ]}ศักยภาพ ใน การทำให้เกิดภาวะโลกร้อน (GWP) ของมีเทนอยู่ที่ประมาณ 84 ในแง่ของผลกระทบในช่วงเวลา 20 ปี และ 28 ในแง่ของผลกระทบในช่วงเวลา 100 ปี^{[ 16 ]}

CH ₄ได้รับการวัดโดยตรงในสิ่งแวดล้อมตั้งแต่ทศวรรษ 1970 ^{[ 47 ] [ 2 ]}ความเข้มข้นของมีเทนในชั้นบรรยากาศของโลกเพิ่มขึ้น 160% นับตั้งแต่ระดับก่อนยุคอุตสาหกรรมในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 ^{[ 2 ]}

การวัดปริมาณมีเทนในชั้นบรรยากาศในระยะยาวโดยNOAAแสดงให้เห็นว่าการสะสมของมีเทนเพิ่มขึ้นเกือบสามเท่าตั้งแต่ก่อนยุคอุตสาหกรรมตั้งแต่ปี 1750 ^{[ 48 ]}ในปี 1991 และ 1998 มีอัตราการเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันของมีเทน ซึ่งแสดงถึงอัตราการเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของอัตราในปีก่อนๆ^{[ 48 ]}การปะทุของภูเขาไฟปินาตูโบเมื่อวันที่ 15 มิถุนายน 1991ซึ่งวัดได้VEI -6 เป็นการปะทุบนพื้นดินครั้งใหญ่เป็นอันดับสองของศตวรรษที่ 20 ^{[ 49 ]}ในปี 2007 มีรายงานว่าอุณหภูมิที่อบอุ่นอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนในปี 1998 ซึ่งเป็นปีที่อบอุ่นที่สุดนับตั้งแต่มีการบันทึกอุณหภูมิพื้นผิว อาจทำให้เกิดการปล่อยมีเทนเพิ่มขึ้น พร้อมกับการเพิ่มขึ้นของการปล่อยมลพิษจากพื้นที่ชุ่มน้ำและนาข้าว และปริมาณการเผาไหม้ชีวมวล^{[ 50 ]}

ข้อมูลจากปี 2007 ชี้ให้เห็นว่าความเข้มข้นของมีเทนเริ่มเพิ่มขึ้นอีกครั้ง^{[ 51 ]}เรื่องนี้ได้รับการยืนยันในปี 2010 เมื่อการศึกษาแสดงให้เห็นว่าระดับมีเทนเพิ่มขึ้นในช่วง 3 ปี ตั้งแต่ปี 2007 ถึง 2009 หลังจากที่ระดับมีเทนเพิ่มขึ้นเกือบเป็นศูนย์เป็นเวลาหนึ่งทศวรรษ “ระดับมีเทนในบรรยากาศโดยเฉลี่ยทั่วโลกเพิ่มขึ้นประมาณ 7 นาโนโมล/โมลต่อปีในช่วงปี 2007 และ 2008 ในช่วงครึ่งแรกของปี 2009 ระดับ CH4 ในบรรยากาศโดยเฉลี่ยทั่วโลก_สูงกว่าปี 2008 ประมาณ 7 นาโนโมล/โมล ซึ่งบ่งชี้ว่าการเพิ่มขึ้นจะยังคงดำเนินต่อไปในปี 2009” ^{[ 52 ]}ตั้งแต่ปี 2015 ถึง 2019 มีการบันทึกการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของระดับมีเทนในบรรยากาศ^{[ 53 ]}

ในปี 2010 ระดับมีเทนในอาร์กติกวัดได้ 1850 นาโนโมล/โมล ซึ่งสูงกว่าช่วงเวลาใดๆ ในรอบ 400,000 ปีที่ผ่านมาถึงสองเท่า ตามรายงาน IPCC AR5 ความเข้มข้นยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี 2011 หลังจากปี 2014 การเพิ่มขึ้นก็เร่งตัวขึ้น และในปี 2017 ก็สูงถึง 1,850 ส่วนในพันล้านส่วน (ppb) ^{[ 54 ]}ค่าเฉลี่ยรายปีของมีเทน (CH ₄ ) อยู่ที่ 1866 ppb ในปี 2019 และนักวิทยาศาสตร์รายงานด้วย "ความมั่นใจสูงมาก" ว่าความเข้มข้นของ CH ₄สูงกว่าช่วงเวลาใดๆ ในรอบอย่างน้อย 800,000 ปี^{[ 5 ]}การเพิ่มขึ้นรายปีที่มากที่สุดเกิดขึ้นในปี 2021 โดยความเข้มข้นในปัจจุบันสูงถึง 260% ของระดับก่อนยุคอุตสาหกรรม ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์^{[ 2 ]}

นับตั้งแต่ปี 2549 ความเข้มข้นของมีเทนในชั้นบรรยากาศเพิ่มสูงขึ้นในขณะที่ค่าเฉลี่ยทั่วโลกของ δ ¹³ C–CH ₄มีแนวโน้มลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป จากข้อมูลนี้องค์การบริหารมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติ (NOAA)สรุปว่าการเพิ่มขึ้นของมีเทนในช่วงที่ผ่านมาส่วนใหญ่มาจากการปล่อยของจุลินทรีย์ที่มีไอโซโทปเบากว่า เช่น การปล่อยจากพื้นที่ชุ่มน้ำและการเกษตร มากกว่าแหล่งความร้อนหรือการเผาไหม้ที่เพิ่มขึ้น (เช่น เชื้อเพลิงฟอสซิล) ^{[ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]}

อย่างไรก็ตาม ข้อสรุปนี้ไม่ได้เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป การเปลี่ยนแปลงของไอโซโทปและแหล่งดูดซับ เช่น OH (อนุมูลไฮดรอกซิล)บ่งชี้ว่าการเพิ่มขึ้นของมีเทนในบรรยากาศเมื่อเร็วๆ นี้ไม่ได้เกิดจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงของไอโซโทปสะท้อนถึงผลกระทบรวมของแหล่งกำเนิดและแหล่งดูดซับของมีเทน ดังนั้น วิวัฒนาการของ δ ¹³ C–CH ₄ ในบรรยากาศจึง อาจได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย^{[ 56 ] [ 57 ]} ค่า δ ¹³ C ที่เบากว่าบ่งชี้ถึงแหล่งกำเนิดจุลินทรีย์ที่ค่อนข้างมากกว่าเท่านั้น ดังนั้นจึงไม่สามารถตัดความเป็นไปได้ของการเพิ่มขึ้นของการปล่อยเชื้อเพลิงฟอสซิลที่เกิดขึ้นพร้อมกันได้โดยตรงแบบจำลองการผกผัน ล่าสุดหลายแบบ แสดงให้เห็นว่าการปล่อยจากเชื้อเพลิงฟอสซิล การเกษตร และของเสีย (เช่น หลุมฝังกลบ การจัดการปุ๋ยคอก และการบำบัดน้ำเสีย) แต่ละอย่างสามารถคิดเป็นสัดส่วนประมาณครึ่งหนึ่งของการเพิ่มขึ้นในบรรยากาศ โดยแหล่งกำเนิดจากกิจกรรมของมนุษย์ (การเกษตร + เชื้อเพลิงฟอสซิล) เป็นส่วนสำคัญในการเพิ่มขึ้นโดยรวม นอกจากนี้ ยังมีความไม่แน่นอนอย่างมากในทั้งลายนิ้วมือไอโซโทป δ ¹³ C–CH ₄ของแหล่งกำเนิดและการประมาณการการปล่อยมลพิษเอง ทำให้ผลลัพธ์การแบ่งส่วนแหล่งกำเนิดมีความอ่อนไหวต่อสมมติฐานก่อนหน้า โดยรวมแล้ว นี่เป็นหัวข้อที่ยังคงเปิดให้มีการถกเถียงทางวิทยาศาสตร์^{[ 58 ] [ 59 ] [ 60 ]}

ในปี 2013 นักวิทยาศาสตร์ของ IPCC กล่าวด้วย "ความมั่นใจสูงมาก" ว่าความเข้มข้นของมีเทนในชั้นบรรยากาศ CH4 _"เกินระดับก่อนยุคอุตสาหกรรมไปประมาณ 150% ซึ่งแสดงถึง "ระดับที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนอย่างน้อยในรอบ 800,000 ปีที่ผ่านมา" ^{[ 5 ] [ 61 ]}ความเข้มข้นเฉลี่ยทั่วโลกของมีเทนในชั้นบรรยากาศของโลกเพิ่มขึ้นประมาณ 150% จาก 722 ± 25 ppb ในปี 1750 เป็น 1803.1 ± 0.6 ppb ในปี 2011 ^{[ 62 ] [ 63 ]}ณ ปี 2016 มีเทนมีส่วนทำให้เกิดแรงผลักดันการแผ่รังสี 0.62 ± 14% Wm ⁻² [ ^{4 ] หรือ}ประมาณ 20% ของแรงผลักดันการแผ่รังสีทั้งหมดจากก๊าซเรือนกระจกที่มีอายุยืนยาวและผสมกันทั่วโลก^{[ 16 ]}ความเข้มข้นของมีเทนในชั้นบรรยากาศยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เพิ่มขึ้นตั้งแต่ปี 2011 เป็นความเข้มข้นเฉลี่ยทั่วโลกที่ 1911.8 ± 0.6 ppb ณ ปี 2022 ^{[ 7 ]}จุดสูงสุดในเดือนพฤษภาคม 2021 คือ 1891.6 ppb ในขณะที่จุดสูงสุดในเดือนเมษายน 2022 คือ 1909.4 ppb เพิ่มขึ้น 0.9% ^{[ 63 ]}

กลุ่มความร่วมมือโครงการคาร์บอนโลกจัดทำงบประมาณมีเทนโลก โดยทำงานร่วมกับสถาบันวิจัยระหว่างประเทศกว่า 50 แห่งและสถานี 100 แห่งทั่วโลก และอัปเดตงบประมาณมีเทนทุกๆ สองสามปี^{[ 64 ]}

ในปี 2556 ความสมดุลระหว่างแหล่งกำเนิดและแหล่งดูดซับของมีเทนยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมความเข้มข้นของมีเทนในชั้นบรรยากาศจึงหยุดเพิ่มขึ้นชั่วคราว^{[ 65 ]}

การให้ความสำคัญกับบทบาทของมีเทนในการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์มีความเกี่ยวข้องมากขึ้นตั้งแต่ช่วงกลางทศวรรษ 2010 ^{[ 66 ]}

ปริมาณมีเทนในชั้นบรรยากาศเป็นผลมาจากความสมดุลระหว่างการผลิตมีเทนบนพื้นผิวโลก ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิด และการทำลายหรือการกำจัดมีเทน โดยส่วนใหญ่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นแหล่งดูดซับ ในกระบวนการทางเคมีในชั้นบรรยากาศ^{[ 67 ]}เนื่องจากการออกซิเดชันของมีเทนใช้OH (อนุมูลไฮดรอกซิล)ความเข้มข้นของมีเทนที่สูงขึ้นสามารถลดระดับ OH เฉลี่ยทั่วโลกและเพิ่มอายุขัยของมีเทนในชั้นบรรยากาศเล็กน้อย (เดิมประมาณ 9 ปี) ซึ่งก่อให้เกิดปฏิกิริยาตอบสนองเชิงบวกระหว่างแหล่งกำเนิดและแหล่งดูดซับมีเทน ซึ่งได้รับการพิจารณาอย่างชัดเจนในการศึกษาเคมีบรรยากาศ-ภูมิอากาศในปัจจุบัน^{[ 68 ]}

การวิเคราะห์ไอโซโทปของคาร์บอนช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุแหล่งที่มาของคาร์บอนในตัวอย่างมีเทนได้โดยการวัดอัตราส่วนของคาร์บอนในรูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุด คือคาร์บอน-12และไอโซโทปเสถียร คือคาร์บอน-13 (13C)ซึ่งมีนิวตรอนเพิ่มขึ้นหนึ่งตัวและจึงหนักกว่า นั่นหมายความว่า 13C หนักกว่า 12C เพียงเล็กน้อย^{[ 55 ]}โดยการวิเคราะห์องค์ประกอบไอโซโทปของมีเทนในชั้นบรรยากาศ ทำให้สามารถแยกแยะแหล่งที่มาของมีเทนจากจุลินทรีย์ ความร้อน และการเผาไหม้ได้ในการสังเกตการณ์ในชั้นบรรยากาศและแบบจำลองการผกผัน^{[ 69 ]}

แหล่งกำจัดตามธรรมชาติที่สำคัญอีกแหล่งหนึ่งคือ กระบวนการออกซิเดชันโดย แบคทีเรียที่บริโภค มีเทนในดินของโลก

แบบจำลองคอมพิวเตอร์ของ NASA ในปี 2005 เหล่านี้ ซึ่งคำนวณจากข้อมูลที่มีอยู่ในขณะนั้น แสดงให้เห็นว่าก๊าซมีเทนถูกทำลายอย่างไรเมื่อมันลอยขึ้นสู่ที่สูง

เมื่ออากาศในเขตร้อนสูงขึ้น มีเทนจะถูกพัดพาขึ้นไปผ่านชั้นโทรโปสเฟียร์ ซึ่งเป็นส่วนที่ต่ำที่สุดของชั้นบรรยากาศโลกซึ่งอยู่ห่างจากพื้นผิวโลก 4 ไมล์ (6.4 กม.) ถึง 12 ไมล์ (19 กม.) เข้าสู่ชั้นสตราโตสเฟียร์ตอนล่าง ซึ่งเป็นชั้นโอโซนและจากนั้นก็เข้าสู่ชั้นสตราโตสเฟียร์ตอนบน^{[ 67 ]}

กระบวนการทางเคมีในชั้นบรรยากาศนี้เป็นตัวดูดซับมีเทนที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด เนื่องจากสามารถกำจัดมีเทนในชั้นบรรยากาศได้ถึง 90% ^{[ 65 ]}การทำลายมีเทนในชั้นบรรยากาศทั่วโลกนี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในชั้นโทรโปสเฟียร์^{[ 65 ]}

โมเลกุลมีเทนทำปฏิกิริยากับอนุมูลไฮดรอกซิล (OH) ซึ่งเป็น "ตัวดักจับสารเคมีหลักในชั้นโทรโปสเฟียร์" ที่ "ควบคุมอายุขัยในชั้นบรรยากาศของก๊าซส่วนใหญ่ในชั้นโทรโปสเฟียร์" ^{[ 70 ]}ผ่านกระบวนการออกซิเดชันของ CH ₄ นี้ มีเทนในชั้นบรรยากาศจะถูกทำลาย และไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกผลิตขึ้น

แม้ว่าการทำเช่นนี้จะช่วยลดความเข้มข้นของมีเทนในชั้นบรรยากาศ แต่ก็ยังไม่ชัดเจนว่าจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นสุทธิของแรงผลักดันการแผ่รังสีหรือไม่เนื่องจากทั้งไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพมากกว่าในการส่งผลต่อภาวะโลกร้อน

ไอน้ำเพิ่มเติมในชั้นสตราโตสเฟียร์ที่เกิดจากการออกซิเดชันของ CH ₄จะเพิ่มผลกระทบการแผ่รังสีของมีเทนประมาณ 15% ^{[ 71 ] [ 44 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1980 ปัญหาภาวะโลกร้อนได้เปลี่ยนไปโดยการนำมีเทนและก๊าซติดตามอื่นๆ ที่ไม่ใช่ CO2 เช่น CFCs, N2O _และO3เข้า_มาพิจารณาในภาวะโลกร้อน แทนที่จะเน้นเฉพาะคาร์บอนไดออกไซด์เป็นหลัก^{[ 72 ] [ 73 ]}ทั้งเมฆน้ำและเมฆน้ำแข็ง เมื่อก่อตัวขึ้นที่อุณหภูมิต่ำในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ตอนล่าง จะมีผลกระทบอย่างมากโดยการเพิ่มปรากฏการณ์เรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ การเพิ่มขึ้นอย่างมากของมีเทนในอนาคตอาจนำไปสู่ภาวะโลกร้อนที่พื้นผิวซึ่งเพิ่มขึ้นแบบไม่เป็นเส้นตรงกับความเข้มข้นของมีเทน^{[ 72 ] [ 73 ]}

ก๊าซมีเทนยังส่งผลต่อการเสื่อมสภาพของชั้นโอโซน ซึ่งเป็นชั้นล่างสุดของชั้นสตราโตสเฟียร์ที่อยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 15 ถึง 35 กิโลเมตร (9 ถึง 22 ไมล์) เหนือชั้นโทรโปสเฟียร์^{[ 74 ]}นักวิจัยของ NASA ในปี 2544 กล่าวว่ากระบวนการนี้ได้รับการส่งเสริมจากภาวะโลกร้อน เนื่องจากอากาศที่อุ่นกว่าจะกักเก็บไอน้ำได้มากกว่าอากาศที่เย็นกว่า ดังนั้นปริมาณไอน้ำในชั้นบรรยากาศจึงเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นจากปรากฏการณ์เรือนกระจก แบบจำลองสภาพภูมิอากาศของพวกเขาซึ่งอิงตามข้อมูลที่มีอยู่ในขณะนั้น ระบุว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนช่วยเพิ่มการขนส่งน้ำเข้าสู่ชั้นสตราโตสเฟียร์^{[ 75 ]}

มีเทนในชั้นบรรยากาศสามารถคงอยู่ได้ประมาณ 120 ปีในชั้นสตราโตสเฟียร์ จนกระทั่งถูกทำลายในที่สุดด้วยกระบวนการออกซิเดชันของอนุมูลไฮดรอกซิล^{[ 76 ]}

มีวิธีการต่างๆ ในการหาปริมาณระยะเวลาที่ก๊าซมีเทนส่งผลกระทบต่อชั้นบรรยากาศ โดยเฉลี่ยแล้วโมเลกุลของก๊าซมีเทนจะอยู่ในชั้นบรรยากาศประมาณ 9.6 ปี^{[ 78 ] [ 79 ] [ 77 ]}อย่างไรก็ตาม ระยะเวลาเฉลี่ยที่ชั้นบรรยากาศจะได้รับผลกระทบจากการปล่อยโมเลกุลนั้นก่อนที่จะถึงจุดสมดุล ซึ่งเรียกว่า 'อายุการรบกวน' นั้นอยู่ที่ประมาณสิบสองปี^{[ 22 ] [ 80 ]}

ปฏิกิริยาระหว่างอะตอมมีเทนและคลอรีนทำหน้าที่เป็นแหล่งดูดซับหลักของอะตอม Cl และเป็นแหล่งกำเนิดหลักของกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์^{[ 81 ]}

CH ₄ + Cl → CH ₃ + HCl

HCl ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยานี้ทำให้เกิด การทำลาย โอโซน แบบเร่งปฏิกิริยา ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์^{[ 76 ]}

ดินทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บมีเทนในบรรยากาศที่สำคัญผ่านทางแบคทีเรียเมทาโนโทรฟิกที่อาศัยอยู่ในดิน กระบวนการนี้เกิดขึ้นกับแบคทีเรียสองประเภทที่แตกต่างกัน แบคทีเรียเมทาโนโทรฟิกชนิด "ความจุสูง-ความสัมพันธ์ต่ำ" เจริญเติบโตในบริเวณที่มีความเข้มข้นของมีเทนสูง เช่น ดินที่ชุ่มน้ำในพื้นที่ชุ่มน้ำและสภาพแวดล้อมที่ชื้นอื่นๆ และในบริเวณที่มีความเข้มข้นของมีเทนต่ำ แบคทีเรียเมทาโนโทรฟิกชนิด "ความจุต่ำ-ความสัมพันธ์สูง" จะใช้มีเทนในบรรยากาศเพื่อการเจริญเติบโต แทนที่จะพึ่งพามีเทนในสภาพแวดล้อมโดยรอบ^{[ 83 ]}การออกซิเดชันของมีเทนทำให้แบคทีเรียเมทาโนโทรฟิกสามารถใช้มีเทนเป็นแหล่งพลังงาน โดยทำปฏิกิริยาของมีเทนกับออกซิเจนและส่งผลให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

CH ₄ + 2O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O

ดินในป่าทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บมีเทนในบรรยากาศที่ดี เนื่องจากดินมีความชื้นเหมาะสมที่สุดสำหรับกิจกรรมของแบคทีเรียเมทาโนโทรฟ และการเคลื่อนที่ของก๊าซระหว่างดินและบรรยากาศ (การแพร่กระจายของดิน) สูง^{[ 83 ]}เมื่อระดับน้ำใต้ดินต่ำลง มีเทนใดๆ ในดินจะต้องผ่านแบคทีเรียเมทาโนโทรฟก่อนจึงจะสามารถไปถึงบรรยากาศได้ อย่างไรก็ตาม ดินในพื้นที่ชุ่มน้ำมักจะเป็นแหล่งกำเนิดมีเทนในบรรยากาศมากกว่าแหล่งกักเก็บ เนื่องจากระดับน้ำใต้ดินสูงกว่ามาก และมีเทนสามารถแพร่กระจายไปในอากาศได้ค่อนข้างง่ายโดยไม่ต้องแข่งขันกับแบคทีเรียเมทาโนโทรฟในดิน^{[ 83 ]}

แบคทีเรียเมทาโนโทรฟิกยังพบได้ในตะกอน ใต้น้ำ การมีอยู่ของแบคทีเรียเหล่านี้สามารถจำกัดการปล่อยมลพิษจากแหล่งต่างๆ เช่นดินเยือกแข็ง ใต้น้ำ ในพื้นที่ต่างๆ เช่น ทะเลลาปเตฟ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ^{[ 82 ]}

การกำจัดมีเทนในชั้นบรรยากาศเป็นแนวทางที่มีศักยภาพประเภทหนึ่งที่กำลังได้รับการวิจัยเพื่อเร่งการสลายตัวของมีเทนในชั้นบรรยากาศ เพื่อบรรเทาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศบาง ส่วน ^{[ 84 ]}ปริมาณมีเทนในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นตั้งแต่ก่อนยุคอุตสาหกรรมจาก 0.7 ppm เป็น 1.9 ppm ซึ่งเพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่า^{[ 85 ]}การเพิ่มขึ้นของมีเทนจากการพัฒนาอุตสาหกรรมนั้นเชื่อมโยงกับความล้มเหลวของแหล่งดูดซับมีเทนตามธรรมชาติในการรองรับการเพิ่มขึ้นของมีเทนอันเนื่องมาจากกิจกรรมของมนุษย์^{[ 85 ]}ตั้งแต่ปี 2010 ถึง 2019 การปล่อยมีเทน ทำให้เกิด ภาวะโลกร้อนที่สังเกตได้ 0.5 °C (ประมาณ 30%) การปล่อยมีเทนทั่วโลกเข้าใกล้ระดับสูงสุดเป็นประวัติการณ์ที่ 600 Tg CH ₄ต่อปีในปี 2017 ^{[ 86 ]}มีเทนเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพสูงและมีอายุยืนยาวถึง 12 ปี ด้วยความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาเปลี่ยนมีเทนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งมีอายุขัยหลายแสนปี มีเทนจึงเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีผลกระทบมาก มีเทนในชั้นบรรยากาศเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ทรงพลังกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ โดยมีศักยภาพในการทำให้โลกร้อนสูงกว่า 34 เท่าในระยะเวลาหนึ่ง และสูงกว่า 86 เท่าในระยะเวลา 20 ปี^{[ 87 ]}เนื่องจากมีเทนเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ทรงพลังกว่า การกำจัดมีเทนในชั้นบรรยากาศในปริมาณที่น้อยกว่าเมื่อเทียบกับคาร์บอนไดออกไซด์จะส่งผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศในระดับที่ใกล้เคียงกัน^{[ 87 ]}ด้วยระดับพื้นฐานของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศประมาณ 420 ppm และระดับพื้นฐานของมีเทนในชั้นบรรยากาศประมาณ 1.92 ppm ความเข้มข้นของมีเทนที่ต่ำกว่าส่งผลให้การดักจับมีเทนทำได้ยากขึ้นเมื่อเทียบกับคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 85 ] [ 87 ] [ 84 ]}นอกจากความขาดแคลนของมีเทนในชั้นบรรยากาศแล้ว ความเสถียรของมีเทนและสภาวะของชั้นบรรยากาศในแง่ของอุณหพลศาสตร์ จลนศาสตร์ และการถ่ายเทมวล ยังเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้การกำจัดมีเทนทำได้ยาก^{[ 85 ]}การกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีผลกระทบอย่างมากต่อความพยายามในการลดก๊าซเรือนกระจก โดยมีการวิจัยที่หลากหลายและพื้นฐานทางเทคโนโลยี^{[ 87 ]}  

มีการศึกษาวิธีการกำจัดมีเทนในบรรยากาศมากมาย รวมถึงโฟโตคะตาลิสต์และตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่เกี่ยวข้องกับซีโอไลต์และเครือข่ายพอลิเมอร์ที่มีรูพรุน^{[ 87 ] [ 88 ]}วิธีการกำจัดมีเทนทางชีวภาพที่ได้รับการศึกษา ได้แก่ การสร้างละอองเกลือเหล็ก วิธีการทางอุตสาหกรรม และวิธีการจัดการดินในระบบนิเวศต่างๆ^{[ 87 ] [ 88 ]}วิธีการกำจัดมีเทนหลายวิธีเกี่ยวข้องกับเคมีออกซิเดชัน เช่น การออกซิเดชันด้วยความร้อน การออกซิเดชันด้วยแสง และการออกซิเดชันทางชีวภาพ^{[ 84 ]}ตำแหน่งเป้าหมายสำหรับการทำลายมีเทน ได้แก่ อากาศโดยรอบ อากาศที่มีมีเทนสูง อากาศที่มีมีเทนสูง อากาศที่มีมีเทนสูงมาก และอากาศที่ใกล้จะระเบิด^{[ 84 ]}คำอธิบายของเป้าหมายเหล่านี้และอัตราส่วนการผสมในบรรยากาศที่เกี่ยวข้องสามารถดูได้ในตารางที่ 1 พร้อมข้อมูลตามที่ Nisbet-Jones ให้ไว้^{[ 84 ]}

เป้า	อัตราส่วนการผสม (ppm)	ตัวอย่างสถานที่ตั้ง
อากาศโดยรอบ	1.9 ppm	ไม่ว่าจะอยู่ที่ใดบนโลก (ซีกโลกเหนือมีปริมาณสูงกว่าซีกโลกใต้ 0.1 ppm)
อากาศที่มีมีเทนเข้มข้น	10 ppm	ในบริเวณใกล้เคียงกับแหล่งเลี้ยงปศุสัตว์ และอยู่เหนือแหล่งมลพิษขนาดใหญ่ เช่น พื้นที่ชุ่มน้ำ นาข้าว บ่อขยะ และพื้นที่ระเบิดจากการทำเหมืองถ่านหินแบบเปิด
อากาศที่มีมีเทนสูง	100 ppm	เหนือถังปุ๋ยคอกหรือเหนือรางอาหารในโรงเลี้ยงวัว
อากาศที่มีมีเทนสูงมาก	1000 ppm	อยู่ใกล้กับโรงงานระบายน้ำในแหล่งก๊าซ หรือคอมเพรสเซอร์ที่รั่วซึม
อากาศใกล้ระเบิด	มีเทน 1%	ใกล้กับแท่นขุดเจาะน้ำมันที่จงใจปล่อยก๊าซ ท่อส่งก๊าซรั่ว หรือท่อดูดก๊าซจากหลุมฝังกลบขยะ เป็นต้น

ตารางที่ 1: ตารางนี้แสดงข้อมูลโดยตรงจาก Nisbet-Jones ซึ่งให้ข้อมูลเกี่ยวกับเป้าหมายต่างๆ สำหรับการตรวจจับมีเทน รวมถึงอัตราส่วนการผสมและตัวอย่างต่างๆ ที่ระบุไว้ในบทความแสดงความคิดเห็น^{[ 84 ]}

เพื่อกำจัดมีเทนออกจากชั้นบรรยากาศ จำเป็นต้องใช้พลังงานซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกี่ยวข้องกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกโดยตรง^{[ 84 ]}ทำให้การกำจัดมีเทนในรูปแบบที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์บางรูปแบบอาจมีประสิทธิภาพน้อยกว่าและสร้างความเสียหายมากกว่าการปล่อยให้มีเทนอยู่ในชั้นบรรยากาศ^{[ 84 ]}โดยไม่คำนึงถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ต้นทุนเทียบกับผลประโยชน์ และปัจจัยสำคัญอื่นๆ วิธีการกำจัดมีเทนในชั้นบรรยากาศทั้งหมดจะได้รับการอธิบายอย่างละเอียดในบทความนี้ รวมถึงข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการกำจัดมีเทนในชั้นบรรยากาศด้วย

โดยทั่วไป การกำจัดมีเทนในชั้นบรรยากาศถือเป็นกลยุทธ์เสริมในการบรรเทาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศมากกว่าจะเป็นวิธีการหลัก เนื่องจากการลดการปล่อยก๊าซที่แหล่งกำเนิดมักมีประสิทธิภาพมากกว่า ใช้พลังงานน้อยกว่า และมีต้นทุนต่ำกว่า การปล่อยก๊าซจากภาคส่วนต่างๆ เช่น ระบบก๊าซ การเกษตร และการจัดการของเสีย สามารถลดลงได้ด้วยเทคโนโลยีที่มีอยู่ เช่น การตรวจจับและซ่อมแซมรอยรั่ว การจัดการปุ๋ยคอกที่ดีขึ้น และการดักจับก๊าซจากหลุมฝังกลบ วิธีการเหล่านี้ได้รับการระบุว่าคุ้มค่า^{[ 89 ] [ 90 ] [ 87 ]}ความเข้มข้นของมีเทนในชั้นบรรยากาศที่ต่ำ (ประมาณ 1.9 ppm) หมายความว่าต้องประมวลผลอากาศปริมาณมากเพื่อให้ได้การกำจัดที่วัดได้ ซึ่งอาจสัมพันธ์กับความต้องการพลังงานและโครงสร้างพื้นฐานที่สูงขึ้น^{[ 87 ] [ 85 ]}การวิเคราะห์ต้นทุนการลดมลพิษส่วนเพิ่มโดยทั่วไปแสดงให้เห็นว่ามาตรการบรรเทามีเทนมีต้นทุนต่ำกว่าการดำเนินการด้านสภาพภูมิอากาศ ในขณะที่เทคโนโลยีการกำจัดมีเทนในชั้นบรรยากาศยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา ซึ่งอาจสัมพันธ์กับต้นทุนที่คาดการณ์ไว้และความไม่แน่นอนที่สูงขึ้น^{[ 87 ] [ 91 ]} การวิจัยในปัจจุบันมักมุ่งเน้นไปที่การลดการปล่อยมลพิษ โดยการกำจัดมีเทนถือเป็นการประยุกต์ใช้เสริม

การกำจัดมีเทนมีบทบาทสำคัญในการจัดการกับการปล่อยมลพิษตกค้างที่ยากต่อการกำจัดและลดมีเทนที่ตกค้างอยู่ในชั้นบรรยากาศ มีเทนมีอายุอยู่ในชั้นบรรยากาศประมาณ 10-12 ปี การลดความเข้มข้นของมีเทนสามารถส่งผลดีต่อสภาพภูมิอากาศได้ค่อนข้างรวดเร็วเมื่อเทียบกับการลดคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 91 ] [ 87 ]}การนำเทคโนโลยีการกำจัดมีเทนไปใช้ในวงกว้างเผชิญกับความท้าทายที่สำคัญหลายประการที่เกี่ยวข้องกับขนาด การตรวจสอบ และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ระบบที่ได้รับการออกแบบนั้นถูกจำกัดด้วยปัจจัยหลายประการ เช่น ปริมาณอากาศที่สามารถประมวลผลได้ ประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา และความต้องการพลังงานโดยรวม นอกจากนี้ วิธีการในชั้นบรรยากาศ รวมถึงการออกซิเดชัน อาจก่อให้เกิดผลกระทบทางเคมีที่ไม่พึงประสงค์ เช่น การเปลี่ยนแปลงระดับโอโซนและคุณภาพอากาศ^{[ 92 ] [ 85 ]}การวัดและตรวจสอบการกำจัดมีเทนในระดับชั้นบรรยากาศอย่างแม่นยำยังคงเป็นเรื่องยากเนื่องจากความแปรปรวนตามธรรมชาติและลักษณะการกระจายตัวของแหล่งกำเนิดและแหล่งดูดซับมีเทน^{[ 85 ]}ปัจจัยเหล่านี้มีส่วนช่วยในการวิจัยอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในระยะยาวและบทบาทที่เหมาะสมที่สุดของการกำจัดมีเทนในบรรยากาศภายในกลยุทธ์การลดผลกระทบจากสภาพภูมิอากาศที่กว้างขึ้น

ตั้งแต่ปี 1996 ถึง 2004 นักวิจัยใน โครงการ European Project for Ice Coring in Antarctica (EPICA) สามารถเจาะและวิเคราะห์ก๊าซที่ติดอยู่ในแกนน้ำแข็งในทวีปแอนตาร์กติกาเพื่อสร้างความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจกในบรรยากาศในช่วง 800,000 ปีที่ผ่านมา” ^{[ 93 ]}พวกเขาพบว่าก่อนประมาณ 900,000 ปีที่แล้ว วัฏจักรของยุคน้ำแข็งตามด้วยช่วงเวลาอบอุ่นที่ค่อนข้างสั้นกินเวลาประมาณ 40,000 ปี แต่เมื่อถึง 800,000 ปีที่แล้ว ช่วงเวลาดังกล่าวเปลี่ยนไปอย่างมากเป็นวัฏจักรที่กินเวลา 100,000 ปี^{[ 93 ]}มีค่าก๊าซเรือนกระจกต่ำในยุคน้ำแข็ง และมีค่าสูงในช่วงเวลาอบอุ่น^{[ 93 ]}

ภาพประกอบ EPA ปี 2016 ด้านบนนี้เป็นการรวบรวมภูมิอากาศโบราณที่แสดงความเข้มข้นของมีเทนเมื่อเวลาผ่านไป โดยอิงจากการวิเคราะห์ฟองก๊าซจาก^{[ 94 ]} EPICA Dome Cแอนตาร์กติกา—ประมาณ 797,446 ปีก่อนคริสตกาลถึง 1937 คริสตกาล^{[ 95 ]} Law Domeแอนตาร์กติกา—ประมาณ 1008 คริสตกาลถึง 1980 คริสตกาล^{[ 96 ]} Cape Grimออสเตรเลีย—1985 คริสตกาลถึง 2015 คริสตกาล^{[ 97 ]} Mauna Loaฮาวาย—1984 คริสตกาลถึง 2015 คริสตกาล^{[ 98 ]}และหมู่เกาะเชตแลนด์ สก็อตแลนด์: 1993 คริสตกาลถึง 2001 คริสตกาล^{[ 99 ]}

การปล่อยก๊าซมีเทนปริมาณมากและรวดเร็วจากตะกอนดังกล่าวสู่ชั้นบรรยากาศได้รับการเสนอแนะว่าเป็นสาเหตุที่เป็นไปได้ของ เหตุการณ์ ภาวะโลกร้อน อย่างรวดเร็ว ในอดีตอันไกลโพ้นของโลก เช่น ช่วงอุณหภูมิสูงสุดในยุคพาลี ^โอซีน-อีโอซีน [ ^{101 ]}และ ช่วงการดับ สูญครั้งใหญ่^{[ 102 ]}

ในปี 2001 นักวิทยาศาสตร์จาก สถาบัน Goddard Institute for Space Studies ของ NASA และศูนย์วิจัยระบบภูมิอากาศของมหาวิทยาลัยโคลัมเบียได้ยืนยันว่าก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ นอกเหนือจากคาร์บอนไดออกไซด์เป็นปัจจัยสำคัญในการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในการวิจัยที่นำเสนอในการประชุมประจำปีของAmerican Geophysical Union (AGU) ^{[ 103 ]}พวกเขาเสนอทฤษฎีเกี่ยวกับช่วงPaleocene–Eocene Thermal Maximum ที่กินเวลานาน 100,000 ปี ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 55 ล้านปีก่อน พวกเขาสันนิษฐานว่ามีการปล่อยก๊าซมีเทนจำนวนมหาศาลซึ่งก่อนหน้านี้ถูกกักเก็บไว้อย่างเสถียรด้วย "อุณหภูมิที่เย็นและความดันสูง...ใต้พื้นมหาสมุทร" การปล่อยก๊าซมีเทนสู่ชั้นบรรยากาศนี้ส่งผลให้โลกร้อนขึ้น บทความในวารสารScience ในปี 2009 ยืนยันการวิจัยของ NASA ว่าการมีส่วนร่วมของก๊าซมีเทนต่อภาวะโลกร้อนนั้นถูกประเมินต่ำเกินไปก่อนหน้านี้^{[ 104 ] [ 105 ]}

ในช่วงต้นของประวัติศาสตร์โลกคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนน่าจะก่อให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกคาร์บอนไดออกไซด์น่าจะเกิดจากภูเขาไฟ และมีเทนเกิดจากจุลินทรีย์ในยุคแรก ในช่วงเวลานี้ สิ่งมีชีวิตแรกเริ่มของโลกได้ปรากฏขึ้น^{[ 106 ]}ตามบทความในวารสารGeology ปี 2003 แบคทีเรียโบราณกลุ่มแรกเหล่านี้ได้เพิ่มความเข้มข้นของมีเทนโดยการเปลี่ยนไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นมีเทนและน้ำ ออกซิเจนไม่ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของชั้นบรรยากาศจนกระทั่งสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงได้วิวัฒนาการขึ้นในภายหลังในประวัติศาสตร์ของโลก เมื่อไม่มีออกซิเจน มีเทนจึงคงอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นานขึ้นและมีความเข้มข้นสูงกว่าในปัจจุบัน^{[ 107 ]}