Methan – in causa menschengemachter Klimawandel

Klimagase

Lesezeit: 6 Minuten

Eingereicht am 12.02.2020 von wuwtanalyst

In zahlreichen Fragestellungen und den daraus resultierenden Antworten –In causa menschengemachter Klimawandel, wird oft auf die Gefahr des zu auftauenden Permafrostboden und dem daraus endstehenden „the point of no return“ aufmerksam gemacht. Ich bin der Meinung, die Frage ist nicht verwegen, d.h. sie hat ihre legitime Berechtigung. Dieser Frage ist auch Hinrich Schäfer, der Atmosphärenforscher am Nationalen Institut für Wasser und Atmosphäre Research (NIWA) in Neuseeland nachgegangen. Er kommt zum Ergebnis, “Wissenschaftler können Messungen verschiedener Isotope von Methan verwenden, um einige der Quellen mit einem Fingerabdruck zu versehen. Aber auch dieser Ansatz funktioniert nicht immer, da die Isotopensignaturen einiger Quellen sehr ähnlich anderer sein können.

Zum Beispiel nennt er geologisches Methan, “d.h. Methan, dass aus uralten Kohlenwasserstoffvorkommen emittiert wird, dass weist eine sehr ähnliche Isotopensignatur auf, wie die, die beim Bohren von Gasbrunnen und durch Verbrennung vom Menschen freigesetzt wird. Es hat sich daher als sehr schwierig erwiesen, die natürlichen und anthropogenen Quellen voneinander zu trennen und abzuschätzen, wie viel davon tatsächlich vom Menschen emittiert werden oder nicht“.

Daraus Folge eine sehr Interessante Studie, die ich aus einigen Quellen zusammengetragen habe. Quellen werden hier als Link [blau] dargestellt.

Permafrost

Permafrost im Boden und Methanhydrate tief im Ozean sind bekanntlich große Reservoire mit alten Kohlenstoffbeständen. Bei steigenden Boden- und Meerestemperaturen können diese Reservoire auftauen oder aufbrechen und somit enorme Mengen des Spurengases Methan freisetzen. Die Frage, die sich Wissenschaftler stellten war, gelangt dieses Methan tatsächlich in die Atmosphäre?

Forscher an der Universität von Rochester – darunter Michael Dyonisius, ein Doktorand im Labor von Vasilii Petrenko, Professor für Erd- und Umweltwissenschaften – und seine Mitarbeiter untersuchten Methanemissionen aus jener Zeit der Erdgeschichte, die teilweise der heutigen Erwärmung endsprächen.

Ihre in der Science veröffentlichten Forschungsergebnisse zeigen auf, dass selbst wenn Methan als Reaktion auf die Erwärmung aus diesen großen natürlichen Speichern freigesetzt wird, davon nur sehr wenig und tatsächlich in die Atmosphäre gelangen.

Zur Klärung

Wenn Pflanzen sterben, zersetzen sie sich im Boden in organische Stoffe, die auf Kohlenstoff basieren. Hier sprechen wir von einer sog. biotischen Oxidation, dabei werden hochmolekulare Kohlenstoff, Sauerstoff – und wasserstoffhaltige organische Verbindungen unter der Freisetzung von Energie zu CO2, H2O und weiteren anorganischen Verbindungen wie z.B. NH4+,PO42-, NO2, NO3 umgewandelt. Unter extrem kalten Bedingungen gefriert der Kohlenstoff in der organischen Substanz und wird somit eingeschlossen, anstatt in die Atmosphäre zu gelangen. Dies bildet den sog. Permafrostboden, der auch im Sommer seit mehr als einem Jahr ununterbrochen gefroren ist. Permafrost kommt hauptsächlich in Ländern wie Sibirien, Alaska und Nordkanada vor.

Neben dem organischem Kohlenstoff gibt es im Permafrost auch reichlich gefrorenes Wasser. Wenn der Permafrost bei steigenden Temperaturen auftaut, schmilzt das Eis und der darunter liegende Boden auf, wird nass, was dann zu einer sauerstoffarmen Bedingungen beiträgt – diese bildet wiederum eine perfekte Umgebung für Mikroorganismen im Boden, um den Kohlenstoff zu verbrauchen und wiederum daraus Methan zu produzieren.

Methanhydrate aus Ozeansedimenten

Methanhydrate hingegen kommen hauptsächlich in Ozeansedimenten entlang der Kontinentalränder vor. Methanklathrat – das von lat. clatratus = Käfig –, auch Methaneis, brennbares Eis oder Gaskondensat genannt, herstammt, besteht aus Methan, das in erstarrtem Wasser eingelagert ist, wobei die Wassermoleküle das Methan vollständig umschließen. Methanhydrat wird daher als Einlagerungsverbindung (Clathrat) bezeichnet. Russische Wissenschaftler stellten die Hypothese auf, dass Methanhydrat in vielen Gebieten der Erde natürlich vorkommt. Erstmals wurde reines Methanhydrat 1971 im Schwarzen Meer entdeckt. Die erste Bohrung zur Untersuchung von Gashydraten fand 1997 auf dem Blake Plateau statt. Diese Hypothese hat sich als richtig erwiesen, was wiederum neue Fragen, hinsichtlich der Entstehung fossilen Energieträger, wie Öl, Schiefer usw. biotische und abiotische Natur aufwirft.

Methanhydrate können sich nur unter hohem Druck und niedrigen Temperaturen bilden, daher kommen sie hauptsächlich in den tief der Ozean vor. Wenn die Meerestemperaturen steigen, steigt auch [Zeit = X] die Temperatur der Ozeansedimente, in denen sich die Methanhydrate befinden.  Das Resultat dessen ist, dass die Hydrate sich destabilisieren und auseinanderfallen und im Zuge dessen, Methangas freigesetzt wird.

Um festzustellen, wie viel Methan aus den alten Kohlenstoffablagerungen unter Erwärmungsbedingungen in die Atmosphäre freigesetzt werden könnte, wandten sich Dyonisius und seine Kollegen zeitgeschichtlichen Mustern aus der Vergangenheit unseres Planeten zu. Sie bohrten und sammelten Eisbohrkerne vom Taylor Glacier in der Antarktis. Die Eiskernproben sind Zeitkapseln: Sie enthalten winzige Luftblasen, in denen kleine Mengen alter Luft eingeschlossen sind. Die Forscher verwenden eine Schmelzkammer, um die alte Luft aus den Blasen zu extrahieren und anschließend ihre chemische Zusammensetzung zu untersuchen.

Dyonisius ‚Forschung konzentrierte sich auf die Messung der Luftzusammensetzung aus der Zeit der letzten Enteisung der Erde vor 8.000 bis 15.000 Jahren.

Die Zeitspanne ist teilweise analog zu heute, als die Erde von einem kalten in einen wärmeren Zustand überging“, sagt Dyonisius. „Aber während der letzten Enteisung war die Veränderung natürlich. Jetzt wird der Wandel durch menschliche Aktivitäten vorangetrieben, und wir wechseln von einem warmen Zustand in einen noch wärmeren Zustand. “

Bei der Analyse des Kohlenstoff-14-Isotops von Methan in den Proben, stellten die Forscher fest, dass die Methanemissionen aus den alten Kohlenstoffspeicher gering waren. Dyonisius kommt daher zu dem Schluss, dass „die Wahrscheinlichkeit, dass sich diese alten Kohlenstoffspeicher destabilisieren und heutzutage ein großes positives Erwärmungsfeedback erzeugen, ebenfalls gering ist„.

Dyonisius und seine Mitarbeiter kamen auch zu dem Schluss, dass das freigesetzte Methan nicht in großen Mengen in die Atmosphäre gelangt. Die Forscher glauben, dass dies auf mehrere natürliche „Puffer“ zurückzuführen ist.

Im Fall von Methanhydraten wird das Methan, wenn es den in der Tiefsee freigesetzt wird, größtenteils von Ozeanmikroben gelöst und oxidiert, bevor es jemals die Oberfläche des Ozeanes erreicht. Das gleiche geschieht, wenn sich das Methan im Permafrost tief genug im Boden bildet, so kann es von Bakterien oxidiert werden oder der Kohlenstoff im Permafrost wird niemals zu Methan und kann stattdessen als Kohlendioxid freigesetzt werden.

„Es scheint so, dass alle natürlichen Puffer sicherstellen, dass nicht zu viel Methan freigesetzt wird“, so Petrenko.

Die Daten zeigen, dass der Gehalt an Methan mit Kohlenstoff-14-Mangel in den 1870er Jahren viel niedriger war. Das bedeutet, dass moderne geologische Methanquellen viel kleiner sind als bisher angenommen, und dass der große anstieg der letzten Jahrzehnte vom Menschen her kam, so der Bericht vom 19.02.2020 aus der Nature. Die Autoren schätzen die jährlichen geologischen Methanemissionen auf etwa 1,6 Millionen Tonnen und liegen damit sehr weit unter den jüngsten Schätzungen von 30 bis 60 Millionen Tonnen pro Jahr. (Methan, das aus allen Quellen freigesetzt wird, beläuft sich auf ungefähr 570 Millionen Tonnen pro Jahr.)

Die neuen Erkenntnisse stoßen auf einen Widerstand. Giuseppe Etiope, ein Geochemiker, dessen Berechnungen in dem neuen Artikel in Frage gestellt werden, fragt, wie denn die geologischen Emissionen so niedrig sein könnten. Eine kürzlich durchgeführte Studie legt beispielsweise nahe, dass allein aus einem Teil des Arktischen Ozeans jährlich 3 Millionen Tonnen Methan aufsteigen. „Dies ist ein wissenschaftliches Rätsel“, sagt Etiope vom italienischen Nationalen Institut für Geophysik und Vulkanologie: Das bedeutet: „Wenn sie Recht haben, dann liegen wir alle falsch.“

Prof. Katey Walter Anthony, eine Wasserökologin an der University of Alaska in Fairbanks, die die Methanemissionen aus Seen untersucht, die durch das Schmelzen von Permafrost entstanden sind, hat viele Fragen zur Grönland-Studie, hat aber auch keine Mängel in der Methode des U of R-Teams festgestellt.

Sie sagte, “Ich denke, dass wir jetzt alle zusammenkommen müssen, um uns die Frage zu stellen: ‚Wo könnten wir alle falsch liegen

Das Ergebnis dieser Studie stellt auch im weiteren Sinne die Modellierung des Klimas und somit, des weit verbreiteten 97% Konsens in Frage, die ja die Methan Ausgasung aus Permafrost, mit als Ursache und Wirkung, im Wechselseitigem ansieht. Die Frage jedoch, hinsichtlich der hyperthetischen Anthropogenen Erwärmung ist damit aber noch lange nicht beantwortet. Ich stelle nur fest, es gibt keinen Konsens.

Hier eine möglich Erklärung:

Seit über einem Jahrzehnt versuchen Wissenschaftler herauszufinden, was nun hinter den weltweit steigenden Methanemissionen steckt. Steigt die Produktion von Erdgas, angeführt vom Fracking-Boom in den USA? Oder ist es die Landwirtschaft mit all dem flatulierenden Rindvieh? Oben im Text wurde eine erhöhte Emission festgestellt.

Nun scheint „möglicherweise“ bis auf weiters der wahre Schuldige endlich gefunden worden zu sein: Es ist ein riesiges Feuchtgebiet in Ostafrika. Das Sudd-Feuchtgebiet im Südsudan ist mit einer Fläche von 35.000 Quadratkilometern etwas größer als Baden-Wüttemberg. Wasser, das in die Feuchtgebiete gelangt, treibt das Pflanzenwachstum und die Mikrobielle Aktivität des Bodens an und produziert somit Methan. Es ist heute eines der größten wachsenden Süßwasser-Ökosysteme der Welt. Der große Zufluss von Wasser scheint das Ergebnis der Freisetzung von Staudämmen am Nil und seinen Nebenflüssen zu sein.

Alles wurde grüner

Satellitenbilder „zeigten, dass die Sudd-Feuchtgebiete größer wurden, man kann sie sogar in Luftbildern sehen – alles wurde grüner“, sagte Paul Palmer Atmosphärenforscher an der Universität von Edinburgh, der Mitautor der Forschungsgruppe war, gegenüber BBC News. „In dieser Region gibt es nicht viel Bodenüberwachung, die unsere Ergebnisse belegen oder widerlegen kann, aber die Daten passen hervorragend zusammen.“ Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Ergebnisse Anfang Dezember 2019 in der Zeitschrift Atmospheric Chemistry and Physics.

„Das Niveau der ostafrikanischen Seen, die den Nil in den Sudd speisen, hat sich während unseres Studiums beträchtlich erhöht„, sagte Mark Lunt, Geowissenschaftler an der Universität von Edinburgh, der die Forschung leitete, zu Yale Environment 360. “ Es fiel mit der Zunahme von Methan zusammen, die wir sahen, und würde bedeuten, dass wir diese erhöhte Strömung den Fluss hinunter in die Feuchtgebiete bekommen.“

Wissenschaftler haben lange über die Ursache des jüngsten Anstiegs der Methanemissionen diskutiert, der erstmals 2007 und erneut 2014 zugenommen hat. Einige haben dies der Landwirtschaft und der Expansion der Erdgasindustrie zugeschrieben. In letzter Zeit wurde der Rolle von Bäumen als Hauptmethanquelle, insbesondere in tropischen Feuchtgebieten , mehr Aufmerksamkeit geschenkt.

„Im saisonal überfluteten Teil des Amazonas zum Beispiel, werden Bäume zu einem massiv Methan abpumpenden Schornstein.“ Die Emissionen einzelner Bäume waren mehr als 200 Mal höher als jemals zuvor gemessen. Das war nicht trivial. Jeder Hektar überfluteter Wälder emittierte täglich mehrere Kilogramm Methan. Die Ergebnisse vor Ort verdoppelten die früheren Schätzungen der Methanemissionen von Amazonas auf rund 40 Millionen Tonnen pro Jahr. Die Bäume emittierten so viel Methan, wie alle Tundra-Ökosysteme der Arktis zusammen, deren Permafrost riesige Mengen des Gases enthält – ein Speicher, der voraussichtlich in immer größeren Mengen freigesetzt wird, wenn sich die Region erwärmt und ihre Böden auftauen, soweit die Theorie.

Während sich die ostafrikanischen Feuchtgebiete ausdehnen, wird sich die Vegetation, einschließlich der Bäume, vermehren. Wissenschaftler konzentrieren sich nun verstärkt auf Bäume in tropischen Feuchtgebieten, wie dem bsp. des Amazonasbecken, als dominierende Methanquelle. Je grüner also die Erde wird, desto mehr Methan werden wir bekommen. Es kommt mit dem Territorialem einnehmen der Vegetation.


Bildquelle: Bild von WikiImages auf Pixabay

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