Studie zeigt, dass Methanemissionen aus Feuchtgebieten in hohen Breiten deutlich zunehmen

Feuchtgebiete sind die größte natürliche Methanquelle der Erde, ein starkes Treibhausgas, das die Atmosphäre etwa 30-mal stärker erwärmt als Kohlendioxid. Ein Forschungsteam des Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) des US-Energieministeriums analysierte die Methanemissionsdaten von Feuchtgebieten in der gesamten nördlich-arktischen Region und stellte fest, dass diese Emissionen seit 2002 um etwa 9 % gestiegen sind.

Die Rolle der Viehhaltung und der Produktion fossiler Brennstoffe bei der Freisetzung von Tonnen Methan pro Jahr in die Atmosphäre ist gut untersucht. Obwohl die Quantifizierung natürlicher Feuchtgebietsemissionen unsicherer ist, ist sie für die Vorhersage des Klimawandels wichtig.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Methanemissionen in Feuchtgebieten steigen, weil die Temperaturen in den Ökosystemen der Boreal- und Arktisregionen etwa viermal so stark ansteigen wie im weltweiten Durchschnitt. Es ist jedoch schwer zu sagen, um wie viel, da die Überwachung der Emissionen in diesen riesigen und oft überschwemmten Gebieten so schwierig ist -bis jetzt.

„Boreale und arktische Umgebungen sind kohlenstoffreich und anfällig für Erwärmung“, erklärt Qing Zhu, ein Forschungswissenschaftler am Berkeley Lab und zusammen mit dem Postdoktoranden Kunxiaojia Yuan vom Berkeley Lab leitender Autor einer neuen Studie, in der Daten analysiert wurden, die aus mehreren fortgeschrittenen Überwachungen gesammelt wurden Methoden, um den Emissionsanstieg von 9 % in den letzten zwei Jahrzehnten zu ermitteln.

Ein Artikel veröffentlicht in Natur Klimawandel Diese Woche beschreibt ihren Ansatz.

„Steigende Temperaturen erhöhen die mikrobielle Aktivität und das Vegetationswachstum“, fährt Zhu fort, „was mit der Emission von Gasen wie Methan verbunden ist. Indem wir verstehen, wie sich natürliche Methanquellen verändern, können wir Treibhausgase genauer überwachen, die Wissenschaftlern über die Gegenwart und Zukunft informieren.“ Stand des Klimawandels.“

Feuchtgebiete in höheren Breiten: Quantifizierung der Methanemissionen und wie sie sich verändert haben

Obwohl Methan viel kürzer in der Atmosphäre verbleibt als Kohlendioxid – 10 statt 300 Jahre – ist Methan aufgrund seiner Molekularstruktur 30-mal stärker in der Lage, die Atmosphäre zu erwärmen als CO2.

Höhere Temperaturen steigern nicht nur die mikrobielle Aktivität von Methan freisetzenden Mikroben in gesättigten Böden, sondern vergrößern auch die Fläche mit wassergesättigten Böden, in der diese Mikroorganismen gedeihen, da gefrorene Böden auftauen und mehr Niederschläge in Form von Regen statt Schnee fallen . Aus diesem Grund haben Wissenschaftler mit einem Anstieg der Methanemissionen in diesen Regionen höherer Breitengrade gerechnet und eine genauere Quantifizierung von Methan ist dringend erforderlich.

Die gebräuchlichste Methode zur Messung der Freisetzung von Treibhausgasen besteht darin, aus dem Boden emittierte Gase an einer festen Stelle in einer Kammer aufzufangen und ihnen so zu ermöglichen, dass sie sich über einen festgelegten Zeitraum ansammeln. Eine andere Methode, die autonomeren, mehrere Meter hohen Wirbel-Kovarianz-Türme, messen kontinuierlich den Treibhausgasaustausch zwischen Böden, Pflanzen und der Atmosphäre über weite Teile eines Ökosystems – und oft an schwer zugänglichen Orten wie Feuchtgebieten.

Das Forschungsteam des Berkeley Lab kombinierte die mit beiden Methoden erfassten Daten, um Methanemissionsdaten von insgesamt über 307 Jahren in Feuchtgebieten in der arktisch-borealen Region zu analysieren und so ein besseres Bild der Faktoren zu erstellen, die die Emissionen auf Hunderten Hektar Land und über Minuten bis Jahrzehnte hinweg beeinflussen .

Das Forschungsteam fand heraus, dass Feuchtgebiete in diesen Regionen von 2002 bis 2021 durchschnittlich 20 Teragramm Methan pro Jahr freisetzten, was dem Gewicht von etwa 55 Empire-State-Gebäuden entspricht. Sie fanden außerdem heraus, dass die Emissionen seit 2002 um etwa 9 % gestiegen sind.

Darüber hinaus betrachteten die Forscher zwei „Hotspot“-Gebiete in der Arktis und der Borealregion, die im Vergleich zur Umgebung deutlich höhere Methanemissionen pro Gebiet aufweisen. Sie fanden heraus, dass etwa die Hälfte der durchschnittlichen jährlichen Emissionen von diesen Hotspots stammten, was dazu beiträgt, Schadensbegrenzungsbemühungen und zukünftige Messungen zu informieren und gezielter durchzuführen.

Umweltfaktoren, die Feuchtgebietsemissionen beeinflussen

Die Forscher untersuchten auch, welche Umweltfaktoren die höheren Methanemissionen erklären, und fanden dabei zwei Haupttreiber: Temperatur und Pflanzenproduktivität.

Höhere Temperaturen erhöhen die mikrobielle Aktivität; Wenn die Temperaturen steigen – sei es im Durchschnitt aufgrund des Klimawandels oder in bestimmten Jahren aufgrund von Klimaschwankungen, wird dabei mehr Methan freigesetzt. Das Team stellte fest, dass die Temperatur die dominierende Kontrolle über die Emissionen von Feuchtgebieten und deren Variabilität in den Ökosystemen der Boreal-Arktis ist.

Dies kann zu einer Klimarückkopplung führen, bei der Methanemissionen aufgrund erhöhter mikrobieller Aktivität die Atmosphärentemperaturen erhöhen, was wiederum zu mehr Methanemissionen führt und so weiter.

Eine höhere Pflanzenproduktivität erhöht den Kohlenstoffgehalt im Boden, der Methan produzierende Mikroben antreibt. Die Forscher fanden heraus, dass die Methanemissionen von Feuchtgebieten zunahmen, wenn Pflanzen produktiver und aktiver waren und Substrate freisetzten, die das Gedeihen von Mikroben unterstützen.

Das Team stellte außerdem fest, dass das Jahr mit den höchsten Methanemissionen in Feuchtgebieten, 2016, auch das wärmste Jahr in den hohen Breiten seit 1950 war.

Da Methan in der Atmosphäre eine relativ kurze Lebensdauer hat, kann es relativ schnell reduziert und entfernt werden“, erklärt Zhu. „Indem wir ein genaueres Verständnis dafür liefern, welche Rolle Feuchtgebiete im globalen Klimasystem spielen und wie und in welchem ​​Tempo sie Methan ausstoßen.“ haben zugenommen, kann diese Forschung eine wissenschaftliche Grundlage bieten, die dabei hilft, den Klimawandel zu verstehen und anzugehen.“