Methan kühlt ab, selbst wenn es sich erwärmt

Die meisten Klimamodelle berücksichtigen eine neue Entdeckung von UC Riverside noch nicht: Methan fängt viel Wärme in der Erdatmosphäre ein, erzeugt aber auch kühlende Wolken, die 30 % der Wärme ausgleichen.

Treibhausgase wie Methan bilden eine Art Decke in der Atmosphäre, die Wärme von der Erdoberfläche einfängt, die als Langwellenenergie bezeichnet wird, und verhindert, dass sie in den Weltraum abgestrahlt wird. Dadurch wird der Planet heißer.

„Eine Decke erzeugt keine Wärme, es sei denn, sie ist elektrisch. Sie fühlen sich warm, weil die Decke die Fähigkeit Ihres Körpers hemmt, seine Wärme an die Luft zu senden. Das ist das gleiche Konzept“, erklärte Robert Allen, UCR-Assistenzprofessor für Geowissenschaften.

Es stellt sich heraus, dass Methan nicht nur langwellige Energie absorbiert, sondern auch von der Sonne einfallende Energie absorbiert, die als kurzwellige Energie bekannt ist. „Das sollte den Planeten erwärmen“, sagte Allen, der das Forschungsprojekt leitete. „Aber entgegen der Intuition fördert die kurzwellige Absorption Veränderungen in den Wolken, die einen leichten Kühleffekt haben.“

Dieser Effekt ist detailliert im Tagebuch Natur Geowissenschaften, neben einem zweiten Befund, den das Forschungsteam nicht vollständig erwartet hatte. Obwohl Methan im Allgemeinen die Niederschlagsmenge erhöht, unterdrückt die Berücksichtigung der Absorption von Kurzwellenenergie diese Zunahme um 60%.

Beide Arten von Energie – Langwelle (von der Erde) und Kurzwelle (von der Sonne) – entweichen mehr aus der Atmosphäre, als sie von ihr absorbiert werden. Die Atmosphäre braucht einen Ausgleich für die entgangene Energie, die sie aus der Wärme erhält, die entsteht, wenn Wasserdampf zu Regen, Schnee, Graupel oder Hagel kondensiert.

„Im Wesentlichen fungiert Niederschlag als Wärmequelle und stellt sicher, dass die Atmosphäre ein Energiegleichgewicht aufrechterhält“, sagte Ryan Kramer, Co-Autor der Studie, Forscher am NASA Goddard Space Flight Center und der University of Maryland, Baltimore County.

Methan verändert diese Gleichung. Durch das Festhalten von Sonnenenergie führt Methan Wärme ein, die die Atmosphäre nicht mehr aus dem Niederschlag beziehen muss.

Darüber hinaus verringert die Kurzwellenabsorption von Methan die Menge an Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche erreicht. Dies wiederum reduziert die Wassermenge, die verdunstet. Im Allgemeinen sind Niederschlag und Verdunstung gleich, sodass eine Abnahme der Verdunstung zu einer Abnahme des Niederschlags führt.

„Dies hat Auswirkungen auf das genauere Verständnis, wie Methan und möglicherweise andere Treibhausgase das Klimasystem beeinflussen können“, sagte Allen. „Die Kurzwellenabsorption mildert die allgemeine Erwärmung und den regenerhöhenden Effekt, löscht sie aber überhaupt nicht aus.“

Das Forschungsteam entdeckte diese Ergebnisse, indem es detaillierte Computermodelle erstellte, die sowohl langwellige als auch kurzwellige Methaneffekte simulierten. In Zukunft möchten sie weitere Experimente durchführen, um zu erfahren, wie sich unterschiedliche Methankonzentrationen auf das Klima auswirken würden.

Das wissenschaftliche Interesse an Methan hat in den letzten Jahren mit steigenden Emissionswerten zugenommen. Vieles stammt aus industriellen Quellen sowie aus landwirtschaftlichen Aktivitäten und Deponien. Auch die Methanemissionen werden wahrscheinlich zunehmen, wenn der gefrorene Boden unter der Arktis aufzutauen beginnt.

„Das ist zu einem Hauptanliegen geworden“, sagte Xueying Zhao, Ph.D. an der UCR für Erd- und Planetenwissenschaften. Student und Co-Autor der Studie. „Wir müssen die Auswirkungen dieses ganzen Methans besser verstehen, indem wir alle bekannten Auswirkungen in unsere Klimamodelle integrieren.“

Kramer wiederholt die Notwendigkeit weiterer Studien. „Wir sind gut darin, die Konzentration von Treibhausgasen wie Methan in der Atmosphäre zu messen. Jetzt geht es darum, mit so viel Vertrauen wie möglich zu sagen, was diese Zahlen für uns bedeuten. Arbeit wie diese bringt uns diesem Ziel näher“, sagte er.