Erdgas wandert tatsächlich unter dem Permafrost und könnte zu einem sprunghaften Anstieg der Methanemissionen führen, wenn es entweicht

Unter Spitzbergens Permafrost sind Millionen Kubikmeter Methan eingeschlossen – und Wissenschaftler haben jetzt herausgefunden, dass es unter der kalten Dichtung des Permafrosts wandern und entweichen kann. Ein großflächiger Austritt könnte einen Erwärmungszyklus in Gang setzen, der die Methanemissionen in die Höhe schnellen lässt: Die Erwärmung taut den Permafrost auf, wodurch mehr Gas entweicht, wodurch mehr Permafrost auftaut und mehr Gas freigesetzt wird.

Da die geologische und glaziale Geschichte Spitzbergens der übrigen Arktisregion sehr ähnlich ist, sind diese wandernden Methanablagerungen wahrscheinlich auch anderswo in der Arktis vorhanden.

„Methan ist ein starkes Treibhausgas“, sagte Dr. Thomas Birchall vom University Center in Svalbard, Hauptautor der Studie Grenzen in der Geowissenschaft. „Gegenwärtig ist die Leckage unterhalb des Permafrostbodens sehr gering, aber Faktoren wie der Rückgang der Gletscher und das Auftauen des Permafrostbodens könnten in Zukunft dazu führen, dass dies zunichte gemacht wird.“

Kühlhaus

Permafrost, also Boden, der zwei Jahre oder länger unter null Grad Celsius bleibt, ist auf Spitzbergen weit verbreitet. Es ist jedoch nicht einheitlich oder kontinuierlich. Der Westen von Spitzbergen ist aufgrund der Meeresströmungen wärmer, sodass der Permafrost dort tendenziell dünner und möglicherweise lückenhafter ist.

Der Permafrost im Hochland ist trockener und durchlässiger, während der Permafrost im Tiefland stärker mit Eis gesättigt ist. Das darunter liegende Gestein ist oft eine Quelle für fossile Brennstoffe und setzt Methan frei, das vom Permafrost eingeschlossen wird. Doch auch bei kontinuierlichem Permafrost kann es aufgrund einiger geografischer Gegebenheiten zu einem Gasaustritt kommen.

Die Basis des Permafrosts ist aufgrund ihrer Unzugänglichkeit schwer zu untersuchen. Im Laufe der Jahre wurden jedoch viele Bohrlöcher von Unternehmen auf der Suche nach fossilen Brennstoffen in den Permafrostboden abgeteuft. Die Forscher nutzten historische Daten aus kommerziellen und Forschungsbohrlöchern, um den Permafrost in ganz Spitzbergen zu kartieren und Permafrostgasansammlungen zu identifizieren.

„Mein Vorgesetzter Kim und ich haben viele historische Bohrdaten in Spitzbergen durchgesehen“, sagte Birchall. „Kim bemerkte, dass ein wiederkehrendes Thema immer wieder auftauchte, und das waren diese Gasansammlungen an der Basis des Permafrosts.“

Anfängliche Temperaturmessungen werden häufig dadurch beeinträchtigt, dass der Bohrschlamm erhitzt wird, um ein Einfrieren des Bohrlochs zu verhindern. Die langfristige Beobachtung des Trends der Temperaturmessungen und die Überwachung der Bohrlöcher ermöglichten es den Wissenschaftlern jedoch, Permafrost zu identifizieren. Sie suchten auch nach Eisbildung innerhalb des Bohrlochs, nach Veränderungen im Bohrklein, das beim Bohren des Bohrlochs anfiel, und nach Veränderungen in den Hintergrundgasmessungen.

Die Bohrlochmonitore identifizierten Gaseinströme in das Bohrloch, was auf Ansammlungen unter dem Permafrost hindeutete, und abnormale Druckmessungen, die zeigten, dass der eisige Permafrost als Versiegelung fungierte. In anderen Fällen war kein Gas vorhanden, selbst wenn der Permafrost und die darunter liegende Geologie zum Einfangen von Gas geeignet waren und die Gesteine ​​bekannte Kohlenwasserstoffquellen waren – was darauf hindeutet, dass das erzeugte Gas bereits gewandert war.

Ein unerwartet häufiger Befund

Die Wissenschaftler betonten, dass Gasansammlungen viel häufiger vorkämen als erwartet. Von den 18 in Spitzbergen gebohrten Kohlenwasserstoff-Explorationsbohrungen zeigten acht Hinweise auf Permafrost und die Hälfte davon traf auf Gasansammlungen.

„Alle Bohrungen, bei denen Gasansammlungen festgestellt wurden, taten dies zufällig – im Gegensatz dazu hatten Kohlenwasserstoffexplorationsbohrungen, die speziell auf Ansammlungen in typischeren Umgebungen abzielen, eine Erfolgsquote von weit unter 50 %“, sagte Birchall.

„Solche Dinge scheinen häufig vorzukommen. Ein anekdotisches Beispiel stammt aus einem Bohrloch, das kürzlich in der Nähe des Flughafens in Longyearbyen gebohrt wurde. Die Bohrer hörten ein blubberndes Geräusch aus dem Bohrloch, also beschlossen wir, es uns anzusehen, bewaffnet mit rudimentären Alarmen, die dafür entwickelt wurden Wir haben explosive Methankonzentrationen festgestellt, die sofort ausgelöst wurden, als wir sie über das Bohrloch hielten.

Experten haben gezeigt, dass sich die aktive Permafrostschicht – die oberen ein bis zwei Meter, die saisonal auftauen und wieder gefrieren – mit der Klimaerwärmung ausdehnt. Allerdings wissen wir, wenn überhaupt, weniger darüber, wie sich der tiefere Permafrost verändert.

Um dies zu verstehen, muss man den Flüssigkeitsfluss unter dem Permafrost verstehen. Wenn der dauerhaft gefrorene Permafrostboden dünner und fleckiger wird, könnte es diesem Methan immer leichter fallen, zu wandern und zu entweichen, was möglicherweise die globale Erwärmung beschleunigt und die Klimakrise verschärft.