Sogar bei Frost setzt die Tundra Methan frei

Mit speziellen Messinstrumenten konnten die Forscher auch bei eisigen Lufttemperaturen in Alaksa Methan erfassen. (Credit: Salvatore Losacco)

25 mal mehr Erwärmungseffekt als Kohlendioxid: Das Treibhausgas Methan ist ein wichtiger Faktor in den Klimaprognosen. Bei der Beurteilung der jährlichen Emissionen dieses Gases aus der arktischen Tundra ging man bislang davon aus, dass es nur während der sommerlichen Warmperiode in erheblichen Mengen freigesetzt wird. Doch eine aktuelle Studie zeigt nun: In der langen Kältezeit gelangt unterm Strich etwa die gleiche Menge des Treibhausgases in die Atmosphäre. Dieser Beitrag muss nun in Klimaberechnungen einfließen, sagen die Forscher.

Verantwortlich für die erhebliche Methanproduktion in den arktischen Böden sind Mikroorganismen, die das Gas durch Zersetzung von organischem Material produzieren. Eine Befürchtung im Rahmen des Klimawandels ist, dass die wärmer werdenden Permafrostböden des hohen Nordens nun zunehmend das gespeicherte Methan freisetzen und damit die Erwärmung noch mehr anheizen könnten. In den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler bereits versucht, die Methanemissionen der arktischen Gebiete möglichst genau zu erfassen, um sie in Klimamodelle einfließen zu lassen. Diese Datenerfassung beschränkte sich aber fast ausschließlich auf den kurzen arktischen Sommer. Die kalte Zeit, die hier zwischen 70 und 80 Prozent des Jahres ausmacht, wurde hingegen bislang ignoriert. Man ging davon aus, dass es bei Kälte kaum Emissionen gibt. "Doch diese Annahme ist falsch," sagt Walter Oechel von der San Diego State University.

Fast genau soviel Methan im Winter wie im Sommer

Die Ergebnisse der Forscher basieren auf Messdaten, die sie in zwei Sommer-Winter-Zyklen von 2013 bis 2015 in Alaska erfasst haben. Sie stellten fest, dass die deutlichen Methanemissionen der kalten Monate maßgeblich auf diejenigen Zeiten zurückzuführen sind, in denen noch Werte um die Null Grad im Boden erreicht werden. Es handelt sich um Bedingungen, bei denen die Oberfläche zwar gefriert, es im Boden aber weiterhin frostfreie Bereiche gibt, bei denen die Mikroorganismen aktiv sind. Es entsteht eine Art Sandwich-Schichtung des Tundrabodens: In der Tiefe Permafrost, oben eine gefrorene Schicht – aber dazwischen eine warme Lage. Die Mikroorganismen in dieser ungefrorenen Mittelschicht zersetzen weiterhin organisches Material und emittieren dadurch Methan. Nach seinem Austritt aus der Erde wird es zudem durch die frostigen Bedingungen nicht oxidiert, was die Nettoproduktion in den Kaltzeiten jedes Jahres zusätzlich steigert.

Um ihre Messungsergebnisse von der Oberfläche weiter zu untermauern, analysierten die Forscher auch Daten des  Carbon in Arctic Reservoirs Vulnerability Experiment (CARVE) der NASA. Dabei überflogen Flugzeuge die Arktis und sammelten Daten, die Rückschlüsse auf Methanfreisetzungen zulassen. "Die CARVE-Flugzeugmessungen bestätigten, dass große Bereiche der arktischen Tundra und des borealen Waldes weiterhin erheblich Methan in die Atmosphäre abgeben, lange nachdem die Oberfläche gefroren ist," sagt Co-Autor Róisín Commane von der Harvard University.

Wichtige Daten für Klimamodelle

Ihre Ergebnisse sollten nun in aktuelle Klimamodelle einfließen, betonen die Wissenschaftler: "Es ist extrem wichtig, die Methanemissionen richtig zu erfassen, weil dieses Gas einen so großen Einfluss auf die Erwärmung der Atmosphäre hat. Liegt man falsch, kann man auch keine korrekten Prognosen über zukünftige Entwicklungen anstellen", sagt Oechel. Die Forscher wollen nun auch selbst weiter am Ball bleiben: "Jetzt, da wir wissen, wie wichtig der Winter beim Thema Methan in der Tundra ist, wollen wir mehr über langfristige Trends und die Empfindlichkeit gegenüber Temperaturerhöhungen im Winter herausfinden", sagt Co-Autor Steven Wofsy der Harvard University.

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