Vasilii Petrenko lädt einen Eiskern in die Schmelzkammer, um eingeschlossene alte Luft zu gewinnen. (Xavier Fain / U. Rochester)

Die Menschen tragen wahrscheinlich mehr Methan in die Atmosphäre durch den Verbrauch und die Extraktion fossiler Brennstoffe bei, als Wissenschaftler bisher angenommen haben, berichten Forscher.

Sie finden auch, dass das Risiko, dass die Erwärmung die Methanfreisetzung aus großen natürlichen Reservoirs des alten Kohlenstoffs auslösen wird, gering ist.

In 2011 verbrachte ein Team von Forschern unter der Leitung von Vasilii Petrenko, einem Assistenzprofessor für Erd- und Umweltwissenschaften an der Universität von Rochester, sieben Wochen in der Antarktis, um 2,000-Pfund-Proben von Gletschereisbohrkernen zu sammeln und zu studieren, die fast 12,000 Jahre zurückreichen.

Die alte Luft, die im Eis eingeschlossen war, enthüllte überraschende neue Daten über Methan, die politische Entscheidungsträger bei der Suche nach Möglichkeiten zur Reduzierung der globalen Erwärmung unterstützen könnten.

"... die vom Menschen verursachten fossilen Methanemissionen sind noch größer als bisher angenommen ..."

Die Forscher berichten über ihre Ergebnisse in Natur.

"Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass anthropogene Methanemissionen aus fossilen Brennstoffen noch größer sind als bisher angenommen", sagt Petrenko. "Dies bedeutet, dass wir noch mehr Hebelkraft haben, um die globale Erwärmung zu bekämpfen, indem wir die Methanemissionen unseres Verbrauchs fossiler Brennstoffe eindämmen."

Die heutige Atmosphäre enthält Methan, das auf natürliche Weise aus Feuchtgebieten, Waldbränden oder aus dem Meer und Land austritt, und Methan, das durch menschliche Aktivitäten wie die Gewinnung und Nutzung fossiler Brennstoffe, durch Aufzucht von Vieh und Deponien erzeugt wird mehr von der Summe.

Wissenschaftler können den gesamten Methangehalt in der Atmosphäre genau messen und wie sich dies in den letzten Jahrzehnten verändert hat.

Die Herausforderung? Zerlegung dieser Summe in die spezifischen Quellen.

"Wir wissen relativ wenig darüber, wie viel Methan aus verschiedenen Quellen stammt und wie sich diese aufgrund industrieller und landwirtschaftlicher Aktivitäten oder aufgrund von Klimaereignissen wie Dürren verändert haben", sagt Hinrich Schaefer, Atmosphärenwissenschaftler am National Institute of Water and Atmospheric Forschung (NIWA) in Neuseeland, wo ein wichtiger Teil der Probenverarbeitung stattfand.

"Das macht es schwer zu verstehen, auf welche Quellen wir gezielt reagieren sollten, um den Methangehalt zu reduzieren", sagt Schaefer.

Wissenschaftler können Messungen verschiedener Isotope von Methan (Methanmoleküle mit Atomen mit leicht unterschiedlicher Masse) verwenden, um einige der Quellen abzufragen. Aber auch dieser Ansatz funktioniert nicht immer, weil die Isotopensignaturen einiger Quellen sehr ähnlich sein können.

Zum Beispiel ist fossiles Methan Methan, das aus alten Kohlenwasserstoffvorkommen emittiert wird, die typischerweise an Standorten gefunden werden, die reich an fossilen Brennstoffen sind. Fossiles Methan, das natürlicherweise von diesen Stellen austritt - "geologisches Methan" - hat eine Isotopensignatur, die mit fossilem Methan identisch ist, das beim Bohren von Gasquellen durch Menschen emittiert wird.

Es hat sich daher als schwierig erwiesen, die natürlichen und anthropogenen Quellen zu trennen und abzuschätzen, wie viel Menschen emittieren.

Um die natürlichen und anthropogenen Komponenten von fossilem Methan besser zu verstehen, wandten sich Petrenko und sein Team der Vergangenheit zu.

Petrenkos Labor widmet sich dem Verständnis, wie sowohl natürliche als auch vom Menschen erzeugte Treibhausgase auf den Klimawandel reagieren. Sie analysieren, wie sich vergangene Klimaänderungen im Laufe der Zeit auf Treibhausgase ausgewirkt haben und wie diese Gase auf zukünftige Erwärmungstemperaturen reagieren könnten.

In diesem Fall haben Petrenko und seine Mitarbeiter vergangene atmosphärische Aufzeichnungen mit Eisbohrkernen aus dem Taylor Glacier in der Antarktis untersucht. Diese Cores stammen fast 12,000 Jahre zurück.

Jedes Jahr, wenn es in der Antarktis schneit, wiegt die aktuelle Schneeschicht die vorherige Schicht und verdichtet sich über Hunderte oder Tausende von Jahren, um schließlich Eisschichten zu bilden. Diese Eisschichten enthalten Luftblasen, die wie winzige Zeitkapseln sind; Mithilfe von Vakuumpumpen und Schmelzkammern können die Forscher die in diesen Blasen enthaltene Luft aus der Luft gewinnen und die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre untersuchen.

"Zurückgehen vor irgendwelchen anthropogenen Aktivitäten - vor der industriellen Revolution - vereinfacht das Bild ..."

Menschen haben nicht begonnen, fossile Brennstoffe als primäre Energiequelle bis zur Industriellen Revolution im 18th Jahrhundert zu verwenden. Aus diesem Grund enthalten 12,000-Jahre alte Eisbohrkerne kein fossiles Methan, das von menschlichen Aktivitäten stammt; fossile Methanwerte basieren ausschließlich auf Methan, das aus natürlichen Quellen emittiert wird.

Es wird angenommen, dass die natürlichen geologischen Methanemissionen der Vergangenheit mit den heutigen natürlichen Emissionen vergleichbar sind, so dass Forscher die Eisbohrkerne sehr genau messen können, getrennt von ihren anthropogenen Gegenstücken.

"Vor den anthropogenen Aktivitäten vor der Industriellen Revolution zurückzukehren - vereinfacht das Bild und ermöglicht es uns, natürliche geologische Quellen sehr genau zu schätzen", sagt Petrenko.

Die natürlichen geologischen Methanwerte, die das Forschungsteam gemessen hat, waren drei- bis viermal niedriger als die bisher geschätzten Werte. Wenn die natürlichen geologischen Methanemissionen niedriger als erwartet sind, müssen die anthropogenen fossilen Methanemissionen höher sein als erwartet - Petrenko schätzt 25 oder mehr.

Die Studie legt auch nahe, dass das Risiko der Freisetzung von Methan aus natürlichen, uralten Kohlenstoffspeicher niedriger ist als bisher angenommen. Wissenschaftler haben die Möglichkeit aufgezeigt, dass die Erderwärmung Methan aus sehr großen alten Kohlenstoffspeicher wie Permafrost und Gashydrate - eisähnliche Formen von Methan in den Sedimenten am Meeresboden - freisetzen könnte. Diese werden mit steigenden Temperaturen weniger stabil.

Wenn der Klimawandel durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe große Methanemissionen aus diesen alten Kohlenstoffspeichern in die Atmosphäre auslösen würde, würde dies zu noch mehr Erwärmung führen.

"Die alten Luftproben zeigen, dass diese Art von Szenarien hinsichtlich der natürlichen Methanemissionen für zukünftige Planungen nicht so wichtig sind", sagt Petrenko.

"Im Gegensatz dazu scheinen die anthropogenen Emissionen fossiler Brennstoffe noch größer zu sein, als wir bisher dachten. Daher hat die Reduzierung dieser Werte mehr Einfluss auf die Abschwächung der globalen Erwärmung", sagt er.

Die National Science Foundation unterstützte die Forschung.

Quelle: Universität von Rochester

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