Drohen durch fortschreitende Klimaerwärmung heftige Methanausbrüche?

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Methanhydrate (Methan das in gefrorenem Wasser, wobei die Wassermoleküle das Methan vollständig umschließen, daher spricht man auch von einem Clathrat, lat.: „clatratus“ vergittert, und dann in die Porenräume von Sediment eingelagert ist)  kommen weltweit an zahlreichen Kontinentalabhängen an Kontinentalrändern und in Permafrostböden vor. Das natürliche Vorkommen wird auf zwölf Billionen Tonnen geschätzt, noch immer werden neue Vorkommen entdeckt, zuletzt sogar im Mittelmeer. Thermodynamisch ist Methanhydrat nur unter bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen stabil, so muss der Druck hoch und die Temperatur niedrig genug sein. Die Bildungstiefe liegt minimal bei 300 m in Polargebieten und bei etwa 600 m Tiefe in den Tropen. Bereits bei geringen Temperaturerhöhungen (< 3°) kann es zu einem Entweichen des Gases kommen, wodurch sich die Stabilität des Bodens verringern kann, Hangrutschungen werden dann wahrscheinlicher und es entweichen noch größere Mengen des Gases aus dem Sediment, als Folge können sogar Tsunamis ausgelöst werden. Bereits vor einigen Jahren haben Forscher hunderte aktive Methanaustritte lokalisiert, unter anderem im Pazifik, vor der US-Ostküste und sogar im Südpolarmeer, doch fördern diese größtenteils nur geringe Mengen Methan, welches dann zum Großteil noch im Ozean abgebaut wird.

Doch Forscher der Arktischen Universität Tromsø haben nun in der Barentssee (Nordpolarmeer nördlich Norwegens und dem europäischen Teil Russlands) eindeutige Indizien dafür gefunden, dass der Rückzug massiver Eisvorkommen explosive und umfangreiche Ausbrüche von Methan aus dem Meeresgrund zur Folge hatte.

Das Forscherteam um Karin Andreassen entdeckte mithilfe modernster Kartierungstechnologien am Meeresgrund der Barentssee mehr als 100 Krater mit Durchmessern zwischen 300 Metern und einem Kilometer sowie einer Tiefe von durchschnittlich 30 Metern. Außerdem fanden sie Hunderte von kleineren Kratern mit Durchmessern zwischen 50 und 200 Metern ebenso wie zahlreiche Erhebungen zwischen den Senken.
Sonarmessungen brachten zu Tage, dass aus dem Inneren und den Hängen der Krater Unmengen an Methangasfahnen aufsteigen, die aus unzähligen Methanbläschen bestehen und dabei eine Säulendicke von bis zu 200 Metern erreichen. Insgesamt sind diese Methanaustritte damit zwar nicht unbedingt größer als an anderen Stellen der Ozeane, doch die Formation in ihrer Gesamtheit zeugt von dramatischen Ereignissen in der Vergangenheit: Vor rund 12000 Jahren, am Ende des letzten Glazials, wurde die Eisdecke im Bereich der Barentssee dünner, der Meeresgrund erwärmte sich und es kam zu einer Entlastung. Die durch das Gewicht des Eises, der niedrigen Temperatur und des hohen Druckes stabilisierten Gashydrate wurden abrupt sehr instabil und das Methangas brach in Explosionen aus dem Meeresgrund hervor.  Je mehr Methangas dabei entwich, desto stärker schritten Entlastung und Erwärmung des Meeresbodens voran,  Methan aus tiefer gelegenen Gashydraten  stieg auf, wölbte dabei den Meeresgrund zu Hügeln auf und gewaltige Gasausbrüche waren die Folge.

Aus den Kratern und Hügeln steigt ununterbrochen Methan auf. © M. Winsborrow/ CAGE

„Das Prinzip ist das gleiche wie bei einem Dampfkochtopf“, so Andreassen. „Wenn man den Druck nicht reguliert, steigt er immer weiter an, bis es irgendwann eine Explosion gibt. Die dabei freigesetzten Methanmengen müssen beeindruckend gewesen sein“.

Die Forscher vermuten, dass der Rückzug des Eises damals ähnliche Ausbrüche im gesamten Nordpolarmeer verursachte. Ihren Schätzungen zur Folge könnte eine Fläche von etwa 33 Millionen Quadratkilometern (zum Vergleich: ca. doppelte Fläche Russlands) betroffen gewesen sein.

„Ob und wie stark diese abrupten und massiven Methanaustritte die Atmosphäre erreichten und beeinflussten, muss allerdings noch geklärt werden. Zwar sind solche großen Ausgasungen selten, aber ihre Auswirkungen könnten erheblich stärker sein als die vieler kleiner Methanaustritte“, erläutert Andreassen.

Besorgnis erregend sind die Forschundergebnisse insofern, dass ähnlich wie am Ende des letzten Glazials auch heute die Eisdecken schrumpfen und Gletscher sich rapide zurückziehen, das Eis wird dünner, somit könnte ein Druckabfall folgen…
Sollte der Klimawandel weiter voranschreiten, könnten solch dramatische Methanausgasungen wie in der Barentssee auch anderswo und erneut erfolgen.

„Unsere Studie liefert uns ein gutes Beispiel aus der Vergangenheit dafür, was entlang der heutigen, sich zurückziehenden Eisdecken passieren könnte“, so Andreassen.

Quelle: Science, 2017; doi: 10.1126/science.aal4500