Mit einer neuen Erkennungsmethode fanden Wissenschaftler von UC Riverside eine riesige Menge Methan, ein superstarkes Treibhausgas, das von Waldbränden stammt – eine Quelle, die derzeit von staatlichen Luftqualitätsmanagern nicht berücksichtigt wird.
Methan erwärmt den Planeten im Laufe von 20 Jahren 86-mal stärker als Kohlendioxid, und es wird für den Staat schwierig sein, seine geforderten saubereren Luft- und Klimaziele zu erreichen, ohne diese Quelle zu berücksichtigen, sagten die Forscher.
Waldbrände, die Methan ausstoßen, sind nicht neu. Laut der neuen UCR-Studie war die Methanmenge der 20 größten Brände im Jahr 2020 jedoch mehr als siebenmal so hoch wie der Durchschnitt der Waldbrände der letzten 19 Jahre.
„Brände werden größer und intensiver, und entsprechend gehen mehr Emissionen von ihnen aus“, sagte Francesca Hopkins, UCR-Professorin für Umweltwissenschaften und Co-Autorin der Studie. „Die Brände im Jahr 2020 haben 14 Prozent des Methanbudgets des Staates freigesetzt, wenn es verfolgt worden wäre.“
Der Staat verfolgt keine natürlichen Methanquellen, wie sie von Waldbränden stammen. Aber für 2020 wären Waldbrände die drittgrößte Methanquelle im Bundesstaat gewesen.
„Normalerweise waren diese Quellen schwer zu messen, und es ist fraglich, ob sie unter unserer Kontrolle stehen. Aber wir müssen es versuchen“, sagte Hopkins. „Sie kompensieren, was wir zu reduzieren versuchen.“
Traditionell messen Wissenschaftler Emissionen, indem sie Luftproben von Waldbränden analysieren, die mit Flugzeugen gewonnen wurden. Diese ältere Methode ist kostspielig und kompliziert in der Bereitstellung. Um die Emissionen des Sequoia Lightning Fire Complex im Jahr 2020 in der Sierra Nevada zu messen, verwendete das UCR-Forschungsteam eine Fernerkundungstechnik, die sowohl für Wissenschaftler sicherer als auch wahrscheinlich genauer ist, da sie eine integrierte Brandfahne erfasst, die verschiedene Verbrennungsphasen umfasst.
Die Technik, detailliert im Tagebuch Atmosphärische Chemie und Physik, erlaubte dem Hauptautor, UCR Umweltwissenschaften Ph.D. Studentin Isis Frausto-Vicencio, um eine ganze Wolke des Gases und der Trümmer des Sequoia Lightning Fire Complex aus einer Entfernung von 40 Meilen sicher zu messen.
„Die Wolke oder atmosphärische Säule ist wie ein gemischtes Signal des gesamten Feuers und erfasst sowohl die aktiven als auch die schwelenden Phasen“, sagte Hopkins. „Das macht diese Messungen einzigartig.“
Anstatt wie bei einigen Instrumenten einen Laser zu verwenden, nutzt diese Technik die Sonne als Lichtquelle. Gase in der Wolke absorbieren und geben dann die Wärmeenergie der Sonne ab, was einen Einblick in die Menge der Aerosole sowie des Kohlenstoffs und Methans gibt, die vorhanden sind.
Mithilfe der Remote-Technik fanden die Forscher fast 20 Gigagramm Methan, das vom Sequoia Lightning Fire Complex emittiert wurde. Ein Gigagramm sind 1.000 Tonnen. Ein Elefant wiegt etwa eine Tonne. Zum Vergleich: Das Feuer enthielt daher Gas im Wert von etwa 20.000 Elefanten.
Diese Daten stimmen mit Messungen überein, die von Satellitendaten der Europäischen Weltraumorganisation stammen, die eine umfassendere, globale Ansicht der verbrannten Gebiete lieferten, aber unter diesen Bedingungen noch nicht in der Lage sind, Methan zu messen.
Wenn sie in das Methanbudget des California Air Resources Board aufgenommen würden, wären Waldbrände eine größere Quelle als Wohn- und Geschäftsgebäude, Stromerzeugung oder Transport, aber hinter Landwirtschaft und Industrie. Während 2020 in Bezug auf die Methanemissionen außergewöhnlich war, erwarten Wissenschaftler mit dem Klimawandel weitere Megafire-Jahre.
Im Jahr 2015 legte der Staat erstmals ein Ziel der 40-prozentigen Reduzierung von Methan, Kältemitteln und anderen Luftschadstoffen fest, die zur globalen Erwärmung beitragen, bis 2030. Im folgenden Jahr, im Jahr 2016, unterzeichnete Gouverneur Jerry Brown SB 1383 und kodifizierte diese Reduzierungsziele in ein Gesetz.
Die Reduzierungen sollen aus Vorschriften resultieren, die aus Gülle auf Milchviehbetrieben erzeugtes Methan auffangen, Lebensmittelabfälle auf Deponien beseitigen, Öl- und Gasproduzenten dazu verpflichten, Lecks zu minimieren, bestimmte Gase in neuen Kühlschränken und Klimaanlagen zu verbieten und andere Maßnahmen.
„Kalifornien war in dieser Frage weit voraus“, sagte Hopkins. „Wir hoffen wirklich, dass der Staat die Methanemissionen unter unserer Kontrolle begrenzen kann, um die kurzfristige globale Erwärmung und ihre schlimmsten Auswirkungen zu reduzieren, trotz der zusätzlichen Emissionen, die von diesen Bränden ausgehen.“
Mehr Informationen:
Isis Frausto-Vicencio et al., Boden-Sonnenabsorptionsbeobachtungen von Gesamtsäulen-CO, CO2, CH4 und optischer Tiefe von Aerosolen aus Sequoia Lightning Complex Fire in Kalifornien: Emissionsfaktoren und modifizierte Verbrennungseffizienz auf regionaler Ebene, Atmosphärische Chemie und Physik (2023). DOI: 10.5194/acp-23-4521-2023