Mikroben in der Umwelt haben laut Analyse zwischen 2020 und 2022 mehr Methanemissionen verursacht als fossile Brennstoffe

Laut einer neuen, detaillierten Analyse sind Mikroben in der Umwelt und nicht fossile Brennstoffe für den jüngsten Anstieg der Methanemissionen weltweit verantwortlich veröffentlicht 28. Okt. im Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften von Forschern und Mitarbeitern der CU Boulder.

„Zu verstehen, woher das Methan kommt, hilft uns, wirksame Minderungsstrategien zu entwickeln“, sagte Sylvia Michel, leitende Forschungsassistentin am Institut für Arktis- und Alpenforschung (INSTAAR) und Doktorandin in der Abteilung für Atmosphären- und Ozeanwissenschaften der CU Boulder . „Wir müssen mehr über diese Emissionen wissen, um zu verstehen, welche Klimazukunft zu erwarten ist.“

Methan ist ein starkes Treibhausgas, das seit der Industrialisierung für etwa ein Drittel der Erwärmung des Planeten verantwortlich ist. Obwohl die Atmosphäre weniger Methan als Kohlendioxid enthält, speichert Methan über einen Zeitraum von 100 Jahren etwa 30-mal mehr Wärme als Kohlendioxid, was es zu einem entscheidenden Ziel für die Bekämpfung des Klimawandels macht.

„Die Methankonzentrationen in der Luft haben sich seit dem 18. Jahrhundert fast verdreifacht“, sagte Co-Autor Jianghanyang (Ben) Li, Assistenzprofessor in der Abteilung für Atmosphären- und Ozeanwissenschaften und INSTAAR.

Doch im Gegensatz zu CO2, das Tausende von Jahren in der Atmosphäre verbleiben kann, wird Methan innerhalb eines Jahrzehnts abgebaut. Infolgedessen kann die Bekämpfung der Methanemissionen einen unmittelbaren und starken Einfluss auf die Verlangsamung der Erwärmungsrate haben, was sie zu einer „niedrig hängenden Frucht“ macht, sagte Li.

Während die Ergebnisse darauf hindeuten, dass Mikroben in den letzten Jahren mehr Methan als fossile Brennstoffe emittiert haben, bleibe die Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe der Schlüssel zur Bekämpfung des Klimawandels, sagte das Team. Auch die Reduzierung von Lebensmittelabfällen und der Verzehr von weniger rotem Fleisch können dazu beitragen, den Methan-Fußabdruck zu verringern.

Identifizieren Sie die Quelle

Frühere Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Produktion fossiler Brennstoffe für etwa 30 % der weltweiten Methanemissionen verantwortlich ist.

Aber mikrobielle Quellen – wie Feuchtgebiete, Vieh und Mülldeponien – stellen eine noch bedeutendere Methanquelle dar und sind für mehr als die Hälfte der weltweiten Emissionen verantwortlich. Archaeen, eine Art Mikroorganismus, der im Boden und im Darm von Kühen lebt, produzieren Methan als Nebenprodukt beim Abbau organischer Stoffe.

Michel und Li haben in den letzten Jahren mit Boulders Global Monitoring Laboratory (GML) bei der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) zusammengearbeitet.

Das Labor erhält alle ein bis zwei Wochen Luftproben von 22 Standorten auf der ganzen Welt. Anschließend isolieren die Forscher verschiedene Bestandteile der Luft – etwa CO2 oder Methan – und analysieren sie.

Durch die Untersuchung der Arten von Kohlenstoffatomen oder Isotopen, die die Methanprobe enthält, können Michel, Li und das Team die Quelle identifizieren. Beispielsweise enthält Methan aus fossilen Brennstoffen mehr Kohlenstoff-13-Isotope als Methan in der Luft, und Methan aus mikrobiellen Quellen enthält sogar weniger Kohlenstoff-13. Das Labor misst seit 1998 Methanisotope.

Wissenschaftler haben seit 2007 einen raschen Anstieg des atmosphärischen Methangehalts beobachtet, nachdem er sich zu Beginn des 21. Jahrhunderts stabilisiert hatte. Im Jahr 2020 meldete die NOAA die höchste Wachstumsrate von Methan seit Beginn der Datenerfassung im Jahr 1983, und dieser Rekord wurde im Jahr 2021 erneut gebrochen.

Gleichzeitig stellte Michel einen überraschenden Rückgang des Kohlenstoff-13-Isotops in den letzten 17 Jahren fest. Sie und das Team machten sich daran herauszufinden, was die Ursache dafür war.

Der Täter

Mithilfe von Computersimulationen modellierten Michel und ihr Team drei verschiedene Emissionsszenarien, um herauszufinden, welches eine ähnliche Isotopensignatur wie die beobachtete hinterlassen würde.

Sie fanden heraus, dass der drastische Anstieg des atmosphärischen Methans zwischen 2020 und 2022 fast ausschließlich auf mikrobielle Quellen zurückzuführen war. Seit 2007 beobachten Wissenschaftler, dass Mikroben eine bedeutende Rolle bei den Methanemissionen spielen, doch ihr Anteil ist ab 2020 auf über 90 % gestiegen.

„Einige frühere Studien deuten darauf hin, dass menschliche Aktivitäten, insbesondere fossile Brennstoffe, in den letzten Jahren die Hauptquelle des Methanwachstums waren“, sagte Xin (Lindsay) Lan, Wissenschaftler am Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES) an der CU Boulder und NOAA. Sie leitet die Berichterstattung über die globalen Treibhausgastrends der NOAA beim GML.

„In diesen Studien wurde das Isotopenprofil von Methan nicht untersucht, was zu einer anderen Schlussfolgerung und einem unvollständigen Bild der globalen Methanemissionen führen könnte.“

Es bleibt unklar, ob die erhöhten mikrobiellen Emissionen aus natürlichen Quellen wie Feuchtgebieten oder vom Menschen verursachten Quellen wie Mülldeponien und der Landwirtschaft stammten. Das Team plant, tiefer zu graben, um die genaue Methanquelle zu identifizieren.

„In einer sich erwärmenden Welt wäre es nicht verwunderlich, wenn eine dieser Quellen mehr Methan ausstoßen würde“, sagte Michel, der erklärte, dass Mikroben, genau wie Menschen, dazu neigen, einen höheren Stoffwechsel zu haben, wenn es warm ist. „Folglich könnte mehr Methan in der Atmosphäre verbleiben und die globale Erwärmung beschleunigen. Wir müssen also die Klimakrise angehen, und das bedeutet wirklich, die CO2-Emissionen anzugehen.“