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Permafrostgebiete wie hier in Alaska speichern gewaltige Mengen CO2 und Methan. (Archivbild). Bildrechte: imago images/Art Wolfe / DanitaD

KlimawandelArktischer Permafrost: Forscher finden neue Quelle für aggressives Treibhausgas Methan

Stand: 02. August 2021, 20:00 Uhr

Satellitendaten weisen auf zusätzliches Methan hin, das nach heißen Sommern über bestimmten Gesteinsformationen in sibirischen Permafrostgebieten entsteht. Gibt es hier eine unbekannte Quelle neuer Treibhausgasemissionen?

Ist es ein Anlass mehr zur Beunruhigung oder nur ein überraschendes Messergebnis, das weiterer Analysen bedarf? Forscher um Nikolaus Froitzheim von der Universität Bonn haben in der Atmosphäre über der sibirischen Arktis einen möglichen Hinweis auf eine zusätzliche Quelle des Treibhausgases Methan gefunden. Wie sie im Fachjournal PNAS berichten, könnte die Hitzewelle im Sommer 2020 in tiefen, an Hydraten und Karbonaten reichen Gesteinsschichten chemische Reaktionen ausgelöst haben, bei denen das stark das Klima erhitzende Methan produziert wurde. In der Atmosphäre baut es sich zwar zehn Mal schneller ab als CO2, dafür ist es 25 Mal wirksamer für den Treibhauseffekt.

Hitzewelle 2020 könnte neuen Prozess bewirkt haben

Froitzenheim und Kollegen werteten Satellitendaten der monatlichen Methankonzentrationen in den Jahren 2020 und 2021 aus. Dabei konnten sie in zwei bestimmten Gegenden über dem Jenissei-Chatanga Becken deutlich erhöhte Methanwerte messen. Die Forscher glauben, dass es thermogen entstanden ist, also durch chemische Prozesse, nicht durch Pflanzen oder Mikroorganismen. In den beiden Gegenden seien organische Bodenschichten extrem dünn oder gar nicht existent, schreiben sie in ihrer Studie. Grund für die Prozesse könnte die langanhaltende Hitze im Sommer 2020 sein, als die Temperaturen rund 6 Grad Celsius über dem langjährigen Durchschnitt der Jahre 1979 bis 2000 lagen.

Satellitenbild und atmosphärische Methankonzentrationen im Mai und August 2020 von der Taimyr-Halbinsel, Nordsibirien. Die hellgrauen Streifen auf dem Satellitenbild sind Aufschlussgebiete von Karbonatformationen, die an das kohlenwasserstoffhaltige Jenissei-Chatanga-Becken grenzen. Bildrechte: Nikolaus Froitzheim, Dmitry Zastrozhnov, and GHGSAT

"Wenn sich die These bewahrheitet, wäre dies eine alarmierende, kurzfristige Entwicklung zusätzlich zu der bei fortwährendem Klimawandel zu erwartenden langfristigen, über Jahrhunderte währenden Freisetzung von Kohlendioxid und Methan aus den auftauenden Permafrostböden", kommentiert Dieter Gerten vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) die Ergebnisse, an deren Entstehung er nicht beteiligt war. "Die Studie wirft somit auch weiteres Licht auf die komplex miteinander verschachtelten Vorgänge in der hochsensiblen Arktis – in der Atmosphäre, auf der Landoberfläche, im Boden, im Tiefengestein und im Meer."

Potenzial für gefährlichen Teufelskreis

Die Permafrostböden der Nordhalbkugel bergen nach Ansicht vieler Klimawissenschaftler ein enormes Potenzial für eine gefährliche Kettenreaktion beim Klima. Vor allem organisches Material, das gefroren ist, könnte im Falle des Auftauens Nahrung für Bakterien bieten und so riesige Mengen zusätzlicher Klimagase in die Atmosphäre entlassen. Im schlimmsten Fall könnte hier ein kaum zu stoppendes Kreislauf in Gang kommen: Wärmere Temperaturen tauen die Böden auf, führen zu mehr Abbau von organischem Material und damit zur Entstehung neuer Klimagase, die wiederum zu noch höheren Temperaturen führen und damit zum weiteren Auftauen tieferer Bodenschichten und so weiter.

Allerdings geben Wissenschaftler bislang noch Entwarnung. Noch gebe es keine Anzeichen, dass bereits viel Methan freigesetzt wurde, heißt es im aktuellen IPCC-Sonderbericht zur sogenannten Kryosphäre, also den Eisgebieten der Erde.

Offene Fragen

Inwiefern nun die neu entdeckten Methankonzentrationen in der Atmosphäre auf ein zusätzlich entstehendes Problem hinweisen, ist aber noch umstritten. So sieht Guido Grosse, Leiter der Permafrostforschung beim Alfred-Wegener-Institut (AWI) für Polar- und Meeresforschung noch viele offene Fragen. So fehlten einerseits Kontrollzeiträume vor 2020. "Woher wissen die Autoren, ob die Situation 2020 nicht einem normalen Jahr entspricht?", fragt Grosse in einem Kommentar zur Studie. Außerdem müsse mit Hilfe von Modellrechnungen geklärt werden, wie die Erwärmungsprozesse im Boden genau abgelaufen sein könnten. "Wenn jedoch alles so stimmt, wie es die Studie präsentiert, ist es durchaus ein umfangreicheres Problem, das noch nicht auf dem Schirm war."

Auch Heinrich Schäfer, Leiter einer Arbeitsgruppe am neuseeländischen Institut für Wasser und Atmosphärenforschung, sieht die Möglichkeit, dass andere Faktoren zu den beobachteten Messergebnissen geführt haben und schlägt daher vor, "mit einem atmosphärischen Transportmodell zu berechnen, wie sich das ausgestoßene Methan zur fraglichen Zeit verteilt hat und örtliche Messungen in Bodennähe zu planen, um die Befunde der Autoren zu bestätigen".

(ens/smc)

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