Die Methan-Bombe

In der Arktis taut der Permafrost, das setzt Treibhausgas frei. Noch steht dieser Prozess am Anfang. Doch allmählich wird klar, wie gefährlich das Problem bald werden könnte.

Brennendes Gasfeld in Turkmenistan: Durch solche Krater entweichen grosse Mengen an Methan.

Brennendes Gasfeld in Turkmenistan: Durch solche Krater entweichen grosse Mengen an Methan.

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Das Barrow-Atmospheric-Base­line-Observatorium ist ein einsamer Arbeitsort. Es liegt am nördlichsten Punkt Alaskas bei Utqiagvik, nahe der Küste der arktischen Tschuktschensee; im langen Winter kommen die Forscher oft mit Schneemobilen zur Arbeit. Hier, weit weg von allen Störungen durch Siedlungen oder Fabriken, füllen die Wissenschaftler Luft in kleine blaue Flaschen ab. Das klingt wenig spektakulär. Aber die Proben dokumentieren, dass sich die Zusammensetzung der Atmosphäre schneller verändert als je zuvor.

Viel weiter südlich, in Boulder (Colorado), werden sie im Labor der US-Klimabehörde NOAA analysiert, unter anderem auf den Gehalt an Methan, dessen Treibhauswirkung 34-mal stärker ist als die von Kohlendioxid. Methan wird im Frühjahr in der Luft stärker abgebaut, im Herbst steigt die Konzentration an; von Jahr zu Jahr nimmt sie wie überall auf der Welt zu. Aber in jüngster Zeit liegen die Werte noch einmal deutlich höher als sonst üblich. Auf Twitter machen Grafiken die Runde, viele sehen darin schon reflexartig eine neue Klimakatastrophe.

Man kann angesichts rasch ansteigender Methankonzentrationen in der Arktis leicht und mit Recht nervös werden. Schliesslich speichert der weltweite Permafrost doppelt so viel Kohlenstoff wie die Atmosphäre. Wenn der Permafrost durch die Erderwärmung immer schneller taut, setzen Mikroben diesen Kohlenstoff im feuchten Boden zu Methan um, das den Klimawandel weiter antreibt – ein klassischer Klima-Teufelskreis. Dieser Prozess hat bereits begonnen. Aber woran merkt man, wenn er beginnt, seine ganze zerstörerische Kraft zu entfalten? Sind die Messungen aus Utqiagvik ein Warnsignal?

Für dieses Mal geben Experten Entwarnung. Dass die hohen Methankonzentrationen aus Utqiagvik allein aus rapide tauendem Permafrost kommen, ist unwahrscheinlich. Schon weil die befürchteten Emissionen sich anders ankündigen sollten: «Wir erwarten keine abrupten Veränderungen, sondern eine kontinuierliche Zunahme», schreibt Pep Canadell, Leiter des Forschungsnetzwerks Global Carbon Project. Zudem sind die Messungen noch vorläufig, und es gibt keine unabhän­gige Bestätigung dafür.

Das Problem Landwirtschaft, Öl, Gas und gärender Müll

Auch die Satelliten des europäischen Erdbeobachtungsprogramms Copernicus beobachten die Methankonzentrationen. Diese Daten unterscheiden zwar nicht zwischen der Luft an der Ober­fläche und in höheren Schichten. Aber in den vergangenen Monaten sei keine starke Zunahme in der Region zu sehen, sagt Jérome Barré, der am Europäischen Zentrum für ­mittelfristige Wettervorhersagen (ECMWF) Copernicus-Daten analysiert. Man müsse genau unter­suchen, wie die hohen Werte zustande kamen, sagt er. Es sei sicher etwas, was man sich ansehen ­sollte. Vermutlich haben die Werte aus Alaska eine eher lokale ­Erklärung, womöglich haben sie etwas mit den Bränden in der Region zu tun oder mit einer leckenden Fracking-Bohrung.

Aber langfristig bleibt das Methanproblem bedrohlich. Ähnlich wie Kohlendioxid ist Methan Teil eines Kreislaufs, den der Mensch aus dem Gleichgewicht gebracht hat. Natürlicherweise entsteht es vor allem in Feuchtgebieten, wenn Mikroben ohne Zufuhr von Sauerstoff kohlenstoffreiche Pflanzenüberreste zersetzen; in der Atmosphäre verbleibt es nur rund zehn Jahre. Doch etwa 60 Prozent der Methanemissionen werden inzwischen vom Menschen verursacht. Die grössten Quellen dabei sind die Landwirtschaft, vor allem überflutete Reisfelder und Viehhaltung, Lecks in der Gas- und Ölgewinnung sowie gärender Müll, etwa auf Deponien.

Barrow-Atmospheric-Baseline-Observatorium in Alaska: Hier füllen Forscher Luft in Flaschen ab, die dann analysiert wird. Foto: Getty

Und ähnlich wie beim CO2 nehmen diese Emissionen zu – nur dass man beim Methan nicht genau weiss, woran das liegt. Seit der vorindustriellen Zeit hat sich der Methangehalt in der Atmosphäre mehr als verdoppelt. Nur zwischen der Jahrtausendwende und dem Jahr 2007 pausierte der Anstieg, was Wissenschaftler auf mehr trocken liegende Feuchtgebiete zurückführen. Seither steigen die Emissionen wieder schnell, auf mittlerweile rund ein Sechstel des jährlichen Treibhausgasausstosses.

Die Ursachen sind weitgehend unklar. Manche schieben es auf Fracking von Öl und Gas, weil dabei ungewollt Erdgas durch Lecks entweicht. Auch ein langsamerer Abbau in der Atmosphäre wäre denkbar. Aber gegen diese Quellen spricht das Isotopenverhältnis: Methan aus dem Öl- und Gas­abbau enthält üblicherweise mehr schweren C13-Kohlenstoff als Methan, das Mikroben produziert haben. Solche Messungen deuten eher darauf hin, dass der Mikrobenbeitrag wächst, vielleicht aufgrund von Klimaveränderungen in tropischen Feuchtgebieten. Isotopenverhältnisse könnten auch klären, woher das zusätzliche ­Methan von Utqiagvik kam; noch ­liegen solche Daten allerdings nicht vor.

«Wir wissen nicht genau, woher der Anstieg der vergangenen Jahre kommt», sagt der Geowissenschaftler Christian Knoblauch von der Universität Hamburg. Das ist aber auch nicht unbedingt entscheidend: «Wir wissen, welches die grössten Quellen sind, und müssen versuchen, diese Emis­sionen zu verringern.» Immerhin wäre ein Erfolg schnell spürbar, weil Methan so rasch abgebaut wird. Während sich der CO2-Gehalt in der Luft auf mittlere Sicht höchstens stabilisieren lässt, könnte der Methangehalt daher bald sinken – wenn denn die Emissionen zurückgingen.

Derzeit droht eher das Gegenteil. «Wir sehen, dass der Permafrost taut und dass Methan freigesetzt wird», sagt Knoblauch, der diese Prozesse unter anderem in Sibirien untersucht. Mit einer Art «Methan-Bombe», die plötzlich aus dem Permafrost entweicht, rechnet er aufgrund der bisherigen Untersuchungen nicht, eher mit einem kontinuierlichen Prozess. «Aber das heisst nicht, dass es kein Problem ist, da über längere Zeit beträchtliche Mengen entweichen können.»

Die Feuer zerstören Pflanzen und Torfschichten

Forscher um Charles Koven vom Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien haben berechnet, dass Methan aus dem Permafrost bis zum Ende des Jahrhunderts bis zu 18 Prozent zusätzlich zum Treibhauseffekt beitragen könnte. Das betrifft aber nur das Methan, das entsteht, wenn der einst gefrorene Boden Zentimeter für Zentimeter auftaut. Es gibt aber auch abrupte Prozesse: Manchmal sackt das Erdreich grossflächig ab, sodass sich Senken oder Krater voller Wasser bilden. Solche Klimaseen schmelzen den darunter liegenden Boden rasant ab, innerhalb weniger Jahre können dort viele Meter Eis verschwinden. Insgesamt, so rechneten Forscher in «Nature» vor, könnte das den Klimaeffekt noch verdoppeln.

«Die menschengemachten Emissionen können wir kontrollieren, die riesigen Permafrost­regionen nicht», sagt Guido Grosse vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Potsdam, der an beiden Studien beteiligt war. Die Brände dieses Sommers rund um die Arktis haben die Sache nicht besser gemacht: Das Feuer zerstört die Pflanzen und die Torfschichten, die den Permafrost von Wärme isolieren. Wenn der Sommer kommt, liegt der gefrorene Boden schutzlos frei und kann umso schneller tauen. Und das passiert ausgerechnet in Regionen wie Jakutien, wo der Frost viele Dutzend Meter in den Boden reicht. Nichts davon ist vor der Schmelze sicher. «Die Frage ist jetzt, was dort in den kommenden Jahren passiert», sagt Grosse. «Ich fürchte, es wird dramatisch sein.» Ein paar hohe Messwerte in Utqiagvik wären dann noch das kleinste Problem.



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Erstellt: 13.10.2019, 19:22 Uhr

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