Neue Messungen aus Nordschweden zeigen weniger Methanausstoß als befürchtet

Es ist allgemein bekannt, dass das Auftauen von Permafrost dazu führen kann, dass erhebliche Mengen an Methan freigesetzt werden. Neue Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass diese Freisetzung von Methan in einigen Gebieten ein Zehntel der Menge betragen könnte, die bei einem Auftauen vorhergesagt wird. Die Forschung wurde in Schweden von einer internationalen Gruppe durchgeführt, der Forscher der Universität Kopenhagen angehören. Eine entscheidende, aber offene Frage ist, wie viel Niederschlag die Zukunft bringen wird.

Permafrost verläuft wie ein gefrorener Gürtel aus Erde und Sedimenten um die nördliche arktische und subarktische Tundra der Erde. Wenn der Permafrost auftaut, können Mikroorganismen Jahrtausende alte Ansammlungen organischer Substanz abbauen. Dieser Prozess setzt eine Reihe von Treibhausgasen frei. Eines der kritischsten Gase ist Methan; das gleiche Gas, das von Rindern abgegeben wird, wenn sie rülpsen und furzen.

Aus diesem Grund befürchten Wissenschaftler und Behörden seit langem, dass die Methanemissionen aus Permafrost im Gleichschritt mit den globalen Temperaturen steigen werden. Doch mancherorts stellt sich heraus, dass die Methanemissionen geringer sind als bisher angenommen.

In einer umfassenden neuen Studie einer Zusammenarbeit der Universität Göteborg, der Ecole Polytechnique in Frankreich und des Zentrums für Permafrost (CENPERM) der Universität Kopenhagen haben Forscher die Freisetzung von Methan an zwei Orten in Nordschweden gemessen. An einem der Standorte verschwand der Permafrost in den 1980er Jahren, am anderen 10 bis 15 Jahre später.

Der Unterschied zwischen den beiden Gebieten zeigt, was passieren kann, wenn sich eine Landschaft allmählich an das Fehlen von Permafrost anpasst. Die Ergebnisse zeigen, dass das erste Gebiet, das seinen Permafrost verloren hat, jetzt zehnmal weniger Methanemissionen aufweist als die andere Lokalität. Dies ist auf allmähliche Veränderungen der Entwässerung und die Ausbreitung neuer Pflanzenarten zurückzuführen. Die Ergebnisse der Studie wurden kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Biologie des globalen Wandels.

„Die Studie hat gezeigt, dass es nicht unbedingt zu einem großen Methanausbruch kommt, wie man es nach einem Tauwetter hätte erwarten können. Tatsächlich könnte in Gebieten mit sporadischem Permafrost weit weniger Methan freigesetzt werden als erwartet“, sagt Professor Bo Elberling des CENPERM (Zentrum für Permafrost) am Institut für Geowissenschaften und Management natürlicher Ressourcen der Universität Kopenhagen.

Wasser, Pflanzen und Mikroben spielen alle eine Rolle

Laut Professor Elberling ist der Wasserabfluss dafür verantwortlich, dass weit weniger Methan freigesetzt wurde als erwartet. Wenn mehrere Meter tiefe Permafrostschichten zu verschwinden beginnen, beginnt das Wasser im Boden darüber abzufließen.

„Permafrost verhält sich wie der Boden einer Badewanne. Wenn er schmilzt, ist es, als wäre der Stöpsel gezogen worden, wodurch Wasser durch den jetzt aufgetauten Boden sickern kann. Durch die Entwässerung können sich neue Pflanzenarten ansiedeln, Pflanzen, die besser sind an trockenere Bodenbedingungen angepasst. Genau das sehen wir an diesen Standorten in Schweden“, erklärt er.

Gräser, die für sehr feuchte Gebiete mit sporadischem Permafrost typisch sind, haben ein strohartiges System entwickelt, das Sauerstoff von ihren Stängeln bis zu ihren Wurzeln transportiert. Diese Strohhalme wirken auch als Leitung, durch die Methan im Boden schnell seinen Weg an die Oberfläche und danach in die Atmosphäre findet.

Wenn das Wasser verschwindet, verschwinden auch diese Gräser. Nach und nach werden sie durch neue Pflanzenarten ersetzt, die aufgrund der trockenen Bodenverhältnisse keinen Sauerstofftransport von der Oberfläche über ihre Wurzeln benötigen. Die Kombination aus mehr Sauerstoff im Boden und reduziertem Methantransport führt dazu, dass weniger Methan produziert wird und das produzierte Methan im Boden besser in CO2 umgewandelt werden kann.

„Wenn Gräser von neuen Pflanzen wie Zwergsträuchern, Weiden und Birken verdrängt werden, verschwindet der Transportmechanismus, sodass Methan schnell durch den Boden und in die Atmosphäre entweichen kann“, erklärt Bo Elberling.

Die Kombination aus trockenem Boden und neuem Pflanzenwachstum schafft auch günstigere Bedingungen für Bodenbakterien, die helfen, Methan abzubauen.

„Wenn Methan nicht mehr durch die Strohhalme entweichen kann, haben Bodenbakterien mehr Zeit, es abzubauen und in CO2 umzuwandeln“, erklärt Bo Elberling.

Infolgedessen kann man sich vorstellen, dass, wenn Mikroorganismen Methanemissionen reduzieren, der Prozess dazu führt, dass mehr CO2 freigesetzt wird. Einen signifikanten Anstieg der CO2-Emissionen konnten die Forscher in ihrer Studie jedoch nicht beobachten. Dies wird als Ergebnis der CO2-Bilanz interpretiert, die stärker von den Pflanzenwurzeln bestimmt wird als das CO2, das von den Methan abbauenden Mikroorganismen freigesetzt wird. Entscheidend ist, dass Methan, obwohl es als CO2 endet, im Zusammenhang mit dem Klimawandel als weniger kritisch angesehen wird, da Methan im Vergleich zu CO2 ein mindestens 25-mal stärkeres Treibhausgas ist.

Zukünftige Niederschläge werden entscheidend sein

Die größte Unbekannte der Zukunft ist laut Professor Elberling die künftige Niederschlagsmenge. Denn während das Auftauen von Permafrost es dem Boden in Gebieten mit sporadischem Permafrost erleichtert, zu entwässern, können vermehrte Niederschläge oder eine schlechte Entwässerung ein Gebiet vor dem Austrocknen schützen. Wo letzteres der Fall ist, ist nicht mit einer entsprechenden Austrocknung und Reduktion der Methanfreisetzung zu rechnen.

„Das Gleichgewicht zwischen Niederschlag und Verdunstung wird entscheidend für die Freisetzung und Absorption von Treibhausgasen sein. Die Vorhersage von Niederschlag in der Arktis ist jedoch mit Unsicherheit behaftet. In einigen Gebieten sehen wir vermehrte Niederschläge, während in anderen die Dinge austrocknen – insbesondere in Sommer“, sagt Elberling.

Die Studie konzentriert sich auf Daten von zwei Orten in Nordschweden. Daher ist Professor Elberling vorsichtig mit dem Schluss, dass sich ähnliche Bedingungen auch auf andere Gebiete mit ähnlichem Permafrost erstrecken, etwa in Kanada oder Russland.

Die Studie trägt zu einem neuen Verständnis eines Prozesses bei, der bei der Bewertung zukünftiger Methanemissionen in Permafrostgebieten berücksichtigt werden muss.

„Der IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) hat in seinem jüngsten Bericht zum zukünftigen Methanhaushalt der Arktis die von uns in der Studie aufgezeigten Bedingungen nicht berücksichtigt Mengen an Methan freigesetzt werden“, schließt Professor Elberling.

Der Hauptautor Mats Björkman von der Universität Göteborg fügt hinzu, dass ihre „Forschung zeigt, dass die Methanemissionen aus Gebieten, in denen Permafrost auftaut, nicht überall gleich sind. Die neuen Beobachtungen stellen einen wichtigen Bestandteil eines umfassenderen Bildes der Klimaauswirkungen in der Arktis dar. Unsere Ergebnisse.“ unterstreichen auch, wie wichtig es ist, hydrologische, Vegetations- und mikrobielle Veränderungen einzubeziehen, wenn man die langfristigen Auswirkungen des Auftauens und Verschwindens von Permafrost untersucht.“