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Astronomie|Physik Erde|Umwelt

Gefährliches Tauwetter unter dem arktischen Ozean

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Aufsteigende Gasblasen (thinkstock)
In den flachen Küstengewässern der Ostsibirischen See blubbert es gewaltig. Im Meeresgrund lagern große Mengen an Methan, entweder im Permafrost gefangen oder als Hydrat gebunden. Doch die steigenden Wassertemperaturen führen dazu, dass der gefrorene Meeresboden zu tauen beginnt. Wie russische und amerikanische Forscher nun festgestellt haben, wird dabei mehr Methan frei als befürchtet. Heftige Stürme sorgen außerdem dafür, dass die Gasblasen schneller aus dem Wasser in die Atmosphäre entweichen.

Natalia Shakhova von der University of Alaska in Fairbanks kennt sich aus mit dem Ostsibirischen Schelf. Bereits 2010 berechnete sie, dass rund 500 Milliarden Tonnen organischen Kohlenstoffs in den Permafrostböden am Meeresgrund, der einst Küste war, gebunden sind. Hinzu kommen 1.000 Milliarden Tonnen Gas, die als Methanhydrat im Ozean lagern, sowie 700 Milliarden Tonnen freien Methans, die unter dem Permafrost gefangen sind. Die enormen Kohlenstoffreserven verteilen sich über eine Fläche von rund zwei Millionen Quadratkilometern. Drei Viertel des ostsibirischen Schelfs warten dabei mit einer Wassertiefe von weniger als 50 Metern auf. Diese Zahlen machen klar, dass uns nicht nur die tauenden Permafrostböden an Land Sorge bereiten sollen.

Nun haben Shakhova und ihr Team sich genau angeschaut, welche Mengen an Methan tatsächlich austreten – eine Frage, die bisher nur anhand verschiedener Simulationen beantwortet wurde. Shakhova und ihre Kollegen hingegen maßen über mehrere Jahre hinweg Wassertemperaturen und Methankonzentration vor der sibirischen Küste, untersuchten Bohrkerne und spürten aufsteigende Blasen mit Hilfe von Sonar auf. Die Ergebnisse ihrer umfangreichen Messungen stellen sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Geoscience“ vor.

Heftige Stürme verstärken den Methanausstoß

Die Forscher stellten fest, dass die durchschnittliche Wassertemperatur am Meeresgrund während der Messperiode von 14 Jahren um ein halbes Grad gestiegen war. Die höheren Temperaturen wirkten sich auf den Zustand des Permafrostes aus. Die oberste Schicht des Bohrkerns, den die Forscher aus dem Meeresboden gewannen, hatte mit -1,8 Grad zwar noch eine Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes; allerdings verhinderte der hohe Salzgehalt, dass sie tatsächlich einfror. Die Temperaturen tiefer gelegener Sedimente lagen bei bis zu 0 Grad – und damit deutlich höher als jene von Bohrkernen, die an Land gewonnen wurden. Auch diese Schichten waren bereits aufgetaut.

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Dementsprechend blubbert entlang des Schelfes überall Methan aus dem Boden – mal in feinen Perlenschnüren, mal in dicken Blasen. Die Wissenschaftler spürten die Gasquellen mit Hilfe eines Sonargerätes auf. Das Gas  stammt vor allem aus sogenannten Taliks, Sedimentschichten oder Säulen innerhalb des gefrorenen Bodens, die bereits aufgetaut sind. Da die See so flach ist, gelangt es schnell an die Oberfläche  und entweicht in die Atmosphäre. Dort wirkt das Methan als potentes Treibhausgas.

Besonders heikel wird es, wenn heftige Stürme über die arktischen Gewässer fegen und die Wassersäule ordentlich durchwirbeln. Nach solchen Unwettern, die an bis zu 70 Tagen im Jahr wüten, maßen die Forscher besonders niedrige Methankonzentrationen in der Wassersäule. „Stürme verstärken die Freisetzung von CH4, da sie die Schichtung des flachen Wassers zerstören“, schreiben die Forscher. „Die Methanschübe, die durch Blasenbildung und Stürme verursacht werden, führen in Folge dazu, dass ein größerer Anteil des Methans die mikrobiellen ‚Filter‘ im Wasser umgeht und die Atmosphäre erreicht.“  Will heißen: Das Methan wird so schnell in die Atmosphäre gewirbelt, dass Mikroben keine Zeit haben, es im Wasser abzubauen. Die Forscher schätzen anhand der neuesten Messdaten, dass aus dem Ostsibirischen Schelf jährlich rund 17 Millionen Tonnen Methan entweichen. Zwar taue Permafrost am Meeresgrund schon seit einigen tausend Jahren, schreiben die Forscher.  Die Erwärmung des Arktischen Ozeans werde diesen Prozess jedoch beschleunigen – und damit einen weiteren Teufelskreis des Klimawandels in Gang setzen.

Quelle:

© wissenschaft.de – Nora Schlüter
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