Führt der Methananstieg durch eine rasante Steigerung zu einer Methanapokalypse? Oder bleibt die Katastrophe aus?
Führt der Methananstieg durch eine rasante Steigerung zu einer Methanapokalypse? Oder bleibt die Katastrophe aus?

Vor kurzem hatte ich die beängstigende These vorgestellt, dass das Schmelzen der Permafrostböden aufgrund des „Klimawandels“ so viel Methan in kürzester Zeit freisetzen würde, dass die Menschheit durch einen polynomialen Effekt 2026 ihr Ende finden könnte: Der Klimagastresor Sibiriens steht vor dem Kollaps: Kommt das Unvorstellbare?

Wie es aussieht, hat sich die Wissenschaft verstärkt des Themas angenommen.
Dabei tauchen überraschende Erkenntnisse, aber auch Widersprüchlichkeiten auf, die sehr deutlich in der sokratischen Tradition des „Ich weiß, dass ich nichts weiß“ stehen – was nicht negativ gemeint ist, sondern dass die Forschung in der Methodik der Falsifikation bemüht ist, Wahrheiten zu finden.

(1) Methan nicht als Treibhauseffektpotenzierer, sondern -relativierer?

Bekannt ist, dass Methan 20 bis 25 mal stärker ist als das Treibhausgas Kohlendioxid. Allerdings hat es mit 9 bis 15 Jahren mittlerer Verweilzeit in der Atmosphäre eine deutlich kürzere Dauer als Kohlendioxid (120 Jahre). Wenig bekannt ist übrigens, dass etwa 30% der globalen Methanproduktion aus der Viehhaltung stammt. Das wird Fleischesser nicht unbedingt erfreuen.

Natürliche (grün) und anthropogene (rot) Methanquellen. Quelle: <a target="_blank" href="http://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Datei:Methan_quellen_senken.jpg">wiki.bildungsserver.de</a>, Daten nach IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 6.3.3.2 und 6.3.3.3
Bild 1: Natürliche (grün) und anthropogene (rot) Methanquellen. Quelle: wiki.bildungsserver.de, Daten nach IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 6.3.3.2 und 6.3.3.3

Methan kommt in der Atmosphäre zudem nur in Spuren vor, die in Teilen pro Milliarden gemessen werden (ppb = parts per billion), während Kohlendioxid in Teilen pro Millionen gemessen wird und somit einen höheren Anteil an unserer Atmosphäre aufweist.
Dennoch hat es in der Erdgeschichte Phasen gegeben, in denen Forscher die Emissionen von Methan als mögliche Ursache für eine unkontrollierte Erderwärmung und ein anschließendes Massensterben der Arten ausgemacht haben. Dieser Effekt einer sich selbst generierenden Methan-Katastrophe ist also nicht von der Hand zu weisen. Da die Werte bereits von etwa 700 ppb in vorindustrieller Zeit auf derzeit über 1800 ppb angestiegen sind, wurden jüngst Bedenken laut, dass man das Methan massiv unterschätze im Vergleich zum in den Medien überrepräsentierten Kohlendioxid.

Methangehalt der Atmosphäre, gemessen auf Mauna Loa, in ppb (Teile pro Milliarden). Grün eingezeichnet die Anstiegspause von 2000-2007. © <a target="_blank" href="https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends_ch4/">NOAA</a>
Bild 2: Methangehalt der Atmosphäre, gemessen auf Mauna Loa, in ppb (Teile pro Milliarden). Grün eingezeichnet die Anstiegspause von 2000-2007. © NOAA

Nun haben Forscher allerdings beobachtet, dass das in der Arktis bei Spitzbergen emittierende Methan einen Effekt hat, der seine Wirkung nicht nur ausgleicht, sondern sogar in eine kühlende Wirkung umkehrt!
Dabei verändert das im arktischen Meer freigesetzte Methan die oberen Wasserschichten auf eine Weise, dass diese riesige Mengen Kohlendioxid aufnehmen. 2000 mal mehr Kohlendioxid soll somit gebunden werden, was den 20-fachen Verstärkungsfaktor des Methans im Vergleich zum Kohlendioxid natürlich locker ausgleicht. Genauer gesagt: Der Kühleffekt auf die Atmosphäre durch das Binden des Kohlendioxids ist 231 mal größer als der Emissions- und Erwärmungseffekt des Methans.

Da es sich bei den Herausgebern dieser Ergbenisse um seriöse internationale Forscher, darunter auch des renommierten Helmholtz-Instituts handelt und nicht etwa um esoterische Fantasten, müssen diese Ergebnisse ernst genommen werden. Rein theoretisch ergibt sich aus dieser Erklärungskonstruktion die sehr gewagte These, dass sich in den Küstengebieten mit Methanemissionen ein Abkühlungseffekt der Klimakatastrophe abspielt und nicht wie man bisher dachte ein exponentieller Erwärmungseffekt.

(2) Warum steigt das Methan in der Atmosphäre nicht wie vorgesehen?

Betrachtet man den Anstieg des Methans in der Atmosphäre, wie er auf Mauna Loa gemessen wird, so fällt eine Stagnation auf. Zwischen 2000 und 2007 blieb der Methangehalt der Atmosphäre stabil, bevor er wieder anstieg (siehe Bild 2).

Konzentration von Hydroxyl 1978 bis 2004 in der Atmosphäre; Quelle: <a target="_blank" href="http://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Datei:OH_1978_2004.jpg">wiki.bildungsserver.de</a>, Daten nach IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Figure 2.8
Bild 3: Konzentration von Hydroxyl 1978 bis 2004 in der Atmosphäre; Quelle: wiki.bildungsserver.de, Daten nach IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Figure 2.8

Warum dies so ist, erscheint sogar den Wissenschaftlern als Rätsel. Mit dem soeben besprochenen Effekt der Kohlendioxidbindung kann es natürlich nicht zu tun haben, weil die Methanemissionen nicht sinken, sondern steigen und erst dadurch in bestimmten Gebieten mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre gebunden wird (die globalen Werte steigen natürlich dennoch weiterhin deutlich an).
Vielmehr hat es mit einem anderen chemischen Stoff zu tun, der Wirkung auf das Methan hat: Das Hydroxyl-Radikal OH. Dieses wandelt Methan in der Atmosphäre zu Kohlendioxid und Wasserdampf um und stellt die größte „Methansenke“ (also Abbauvorrichtung von Methan) dar.
Von 2000 bis 2007 sanken zwar nach Meinung einiger Wissenschaftler die Methanemissionen, aber gleichzeitig sank auch der Gehalt von Hydroxyl. Der dadurch verringerte Methanabbau in der Atmosphäre glich die gleichsam verringerten Methanemissionen somit aus. Das Ergebnis: Eine Stagnation von 2000 bis 2007.

Emissionen von Methan am 12. Mai 2017 nach dem Satelliten "Copernicus"; © <a target="_blank" href="https://atmosphere.copernicus.eu/maps/global-methane-forecast">Copernicus ECMWF</a>
Bild 4: Emissionen von Methan am 12. Mai 2017 nach dem Satelliten „Copernicus“; © Copernicus ECMWF

Allerdings sind diese Theorien selbst unter Forschern umstritten. Andere Wissenschaftler sehen den zeitweisen Rückgang des Methan in einer verringerten bakteriellen Produktion, da ein Großteil des Methans von Bakterien auf globaler Ebene produziert wird. Eine dritte Gruppe vermutet einen Rückgang der fossilen Brennstoffe als Ursache.

Wie man sieht, ist sich also auch die Forschung alles andere als einig, worin genau die Ursachen für den zeitweiligen Rückgang des Methans in der Atmosphäre zu sehen sind. Das verwundert letztlich nicht, da die Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Emissionsquellen und dem Abbau des Methans in der Atmosphäre äußerst komplex sind.

(3) Kritik: Überforderte Wissenschaft lässt alle Möglichkeiten offen

Die multiplen Erklärungsansätze zeigen, dass die Klimaforschung sich beim Thema Methan immer noch auf einem Stand befindet, der aus der lange Zeit vernachlässigten Thematik resultiert. Solange aber weder die Emissionen, noch der Methanabbau und die Folgen nicht abschätzbar sind, bleiben alle Möglichkeiten offen.

Wie überfordert die Wissenschaft ist und wie vermeintliche "Seriosität" in Aussageangst vor realistischen Folgen resultieren kann, zeigt der Vergleich der Einschätzungen des "Klimawandels" aus den Jahren 2001, 2009 und 2014. Auch die Methanproblematik ist somit nach wie vor äußerst kritisch und mit Sorge zu sehen. Quelle: Grafische Umsetzung der jeweiligen IPCC-Berichte (Internationaler Klimarat).
Bild 5: Wie überfordert die Wissenschaft ist und wie vermeintliche „Seriosität“ in Aussageangst vor realistischen Folgen resultieren kann, zeigt der Vergleich der Einschätzungen des „Klimawandels“ aus den Jahren 2001, 2009 und 2014. Auch die Methanproblematik ist somit nach wie vor äußerst kritisch und mit Sorge zu sehen. Quelle: Grafische Umsetzung der jeweiligen IPCC-Berichte (Internationaler Klimarat).

Es bleibt damit auch die unwirkliche These einer Methanapokalypse weiter bestehen. Andererseits sind exponentielle Methanemissionen in den Permafrostgebieten nicht zu sehen (siehe Bild 4), obwohl die Erwärmungsrate durch den polaren Verstärkungseffekt immer schneller ansteigt.

Ein Kühleffekt durch das Methan, wie es in den Ergebnissen vor Neufundland theoretisiert wurde, erscheint trotz der Seriosität der Quelle letztlich wie ein Detailaspekt eines Themas, das in einen weit größeren Zusammenhang gehört. Es wäre somit nicht unwahrscheinlich, wenn bei der nun folgenden wissenschaftlichen Diskussion dieses

Verlauf der Treibhausgase Stickstoffoxid (grün), Kohlendioxid (schwarz, oben), Methan (blau) und Deuterium als Indikator für die Temperatur (schwarz, ganz unten) im Zeitraum von vor 650.000 Jahren bis heute; Quelle: <a target="_blank" href="https://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/tssts-2-1-1.html">IPCC</a>
Bild 6: Verlauf der Treibhausgase Stickstoffoxid (grün), Kohlendioxid (schwarz, oben), Methan (blau) und Deuterium als Indikator für die Temperatur (schwarz, ganz unten) im Zeitraum von vor 650.000 Jahren bis heute; Quelle: IPCC

Ergebnis eines „Abkühleffektes“ bald schon wieder relativiert wird. Denkbar wäre für mich adhoc, dass das Kohlendioxid, welches durch die Methanemission im Oberflächenwasser wirksam wird, die Temperatur der Ozeane vor Ort ansteigen lässt, wodurch sich nach einiger Zeit die Methanemission exponentiell steigert, der Kohlendioxideffekt aber stagniert – und schon wäre die schöne Abkühlungsberechnung obsolet.

Wir werden also weiterhin ein scharfes Auge auf die Methanthematik auf unserem Planeten werfen müssen, um eine mögliche Steigerung aufgrund einer bisher nicht hinreichend erklärten Eigendynamik früh genug erkennen zu können. Denn insgesamt sind die Anstiegsraten der Treibhausgase schier wahnsinnig zu nennen (siehe Bild 6) und es wäre geradezu idiotisch, wenn man die daraus resultierenden Folgen wie ein Klimaskeptiker negieren würde.
Im Gegenteil: Seit Beginn der erkannten Problematik wurden alle Folgen der globalen Klimakatastrophe, die man beschönigend gerne mit Worten wie „Klimawandel“ (statt „Klimakollaps“) und „globaler Erwärmung“ (statt „globale Vernichtung“) herunterspielt, dramatisch gesteigert, wenn man die Risikofaktoren den neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen anpassen musste (siehe Bild 5). Es ist nicht davon auszugehen, dass sich diese Tendenz in der Zukunft ändern wird.

Artikel
Scinexx: Treibhausgas mit Kühleffekt?
GeoHorizon: Unklarheiten in dekadischen Trends von Methan und Hydroxyl (mit weiteren wissenschaftlichen Quellen)
Scinexx: Methanrätsel der Atmosphäre gelöst?




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  • Leon

    Danke für den Artikel!
    Das zeigt sehr eindrucksvoll wie wenig wir eigentlich über unseren Planeten wissen.
    Die Klimaforschung tut immer sehr oft so als wäre alles klar, aber eigentlich muss man sich eingestehen, dass es noch so viel zu lernen gibt, ich Aber das Gefühl habe das die Zeit dazu nicht mehr reicht.
    Aber vor allem finde ich das ganze für nicht Klimaforscher wie uns immer schwieriger zu überblicken und zu verstehen, weswegen es gut ist das es diese Seite gibt.

  • Nicole

    Ich muss mich jetzt mal kritisch zu Wort melden: Das Treibhauspotential von Methan beträgt durchschnittlich dem 20-25fachen von CO2 – das bezieht sich jedoch auf einen Zeitraum von 100 Jahren und schließt ein, dass Methan zu weniger effektivem CO2 abgebaut wird. Nach Eintritt in die Atmosphäre beträgt der Faktor 84, für ca. 20 Jahre. https://de.wikipedia.org/wiki/Treibhauspotential

    Diese genannte Forschungsexpedition nach Spitzbergen liest sich z.B im Sciencemag http://www.sciencemag.org/news/2017/05/methane-slowing-global-warming-arctic
    ganz anders als in der Verlautbarung des Kieler GEOMAR Institutes http://www.geomar.de/index.php?id=4&no_cache=1&tx_ttnews%5btt_news%5d=5172&tx_ttnews%5bbackPid%5d=185

    Der entdeckte Mechanismus beruht darauf, dass nährstoffreiches Tiefenwasser mit den Blasen nach oben steigt und dadurch die so gedüngten Algen vermehrt wachsen können. Die deutsche Version vermittelt, dieser Austausch der Meeresschichten würde nicht durch das Methan verursacht, während das Sciencemag einen Bezug herstellt.

    Dieser Düngeeffekt VERDOPPELT lt. Sciencemag die CO2-Aufnahme im Vergleich zu den umgebenden Wasserbereichen- die deutsche Pressemitteilung spricht von „deutlich größerer“ CO2-Aufnahme. und berichtet vordergründig vom triumphalen Verhältnis 1:2000 (1 Teil aufsteigendes Methan führt im Mengenverhältnis
    zur Aufnahme von 2000 Teilen CO2 per Photosynthese-bei Sciencemag ist von
    Faktor 1900 die Rede!?)

    Die Frage ist aber: Stellt dieses von Algen aufgenommene CO2 eine echte, dauerhafte CO2-Senke dar? Nur die Biomasse, die in gebundener Form auf
    den tiefen Meeresboden sinkt, entzieht sich dem Kohlenstoffkreislauf der Luft
    und kann einen echten Effekt auf das Klima haben. Hat vermehrtes Algenwachstum nicht auch den Effekt, das Wasser dunkler und damit auch zusätzlich aufzuwärmen? Was ist in der dunklen Jahreszeit, ohne Photosynthese? Sciencemag erwähnt, dass der Düngeeffekt zwar da ist, aber eben nicht in den Wintermonaten verfügbar ist. -dazu schweigt der Kieler Bericht ebenso.

    Der Meeresteil, der den Forschern am meisten Sorgen bereitet, ist meines Wissens ein sehr flacher, im Polarmeer nördlich von Sibirien-ohne eine solche Tiefenwasserschicht-lt. Shakhova gibt es dort auch sogenannte Taliks, die ähnliche Effekte wie die Gletschermühlen in Grönland haben können.

    Die Karte der Methanemissionen eines Tage (in welcher Höhe?) finde ich wenig aussagefähig. Im Mai sind die Wasserflächen des Nordens noch vereist, in Asien wird sehr viel methanerzeugender Reis angebaut. Methankonzentrationen in der gesamten Atmosphäre wären aussagefähiger. Ich kenne diese Sorte Karte – mit deutlich sichtbar höheren Werten im Norden: http://arctic-news.blogspot.de/search?updated-max=2017-04-24T02:09:00-07:00&max-results=4

    Die Sache mit der Hydroxylschicht als Puffer im Methananstieg lief mir neulich auch über den Weg. Allerdings auch in dem Zusammenhang, dass diese Schicht eine Art Waschmaschine für Aerosole aller Art darstellt, die mit den OH-Ionen reagieren. Diese OH-Schicht wird zunehmend dünner. So machen sich auch immer mehr Schadstoffe ungehindert auf den Weg in die Stratosphäre und zerstören die Ozonschicht…

    Nun ja, die schlichte unbestechliche, naturwissenschaftliche
    Logik, die hinter den Kreisläufen das Methan betreffend steckt, lässt mich
    nicht kalt und der gefeierte rettende Methan-Kühleffekt erscheint mir mehr als zweifelhaft. 😉

    • Sehe ich auch so und das klang ja im Schlusswort bei mir ebenso an. Danke für die in dieser Hinsicht hervorragend ausgearbeiteten weiterführenden Argumente!

    • Thomas U.

      Interessant finde ich auch, dass die Erwärmung in der Arktis deutlich höher ausfällt, als im weltweiten Durchschnitt. Die gemessenen Methanwerte in der Arktis, soweit ich es in Erinnerung habe, sind ebenfalls dort überdurchschnittlich hoch. Das mag sich zwar nicht unbedingt widersprechen (man könnte der Ansicht sein, dass es ohne Methanfreisetzung noch wärmer wäre), macht mich aber dennoch stutzig…

      • Nicole

        Die Arktis wird auch vornehmlich durch die stark erwärmten Ozeane aufgeheizt-gerade im Winter wenn die Atmosphäre dunkel und eiskalt ist, bleibt der Ozean in seinen Tiefen warm, wärmer als er je war. Dort steckt die bereits über lange Jahre in der Atmosphäre vermehrt aufgenommene Energie. Die Arktis ist im Gegensatz zur Antarktis kein Kontinent. Das Meereis braucht ganz bestimmte Bedingungen um feste Strukturen ausbilden zu können-und erst richtig dickes, mehrjähriges Meereis ist im Stande, dem Sommer zu trotzen und uns eine Klimaanlage zu sein.

      • Die Erwärmung der Arktis ist auf den „polaren Verstärkungseffekt“ zurückzuführen. https://de.wikipedia.org/wiki/Polare_Verst%C3%A4rkung
        Dadurch entsprechend natürlich auch mehr Methanfreisetzung durch die Erwärmung.