Tauender Permafrost setzt altes Treibhausgas frei

Der auftauende Dauerfrostboden in arktischen Regionen könnte in doppelter Hinsicht zur Verstärkung des Treibhauseffektes führen: Zum einen erhöht sich mit wärmerer Umwelt die oberflächennahe Produktion des Treibhausgases Methan durch Mikroben. Zum anderen öffnet der tauende Untergrund zunehmend Austrittspfade für uraltes Methan. Das ist das Ergebnis einer Studie von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ, des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und US-amerikanischen Partnern im kanadischen Mackenzie-Delta. Sie berichten davon im Fachjournal Nature Scientific Reports.

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Drohen durch fortschreitende Klimaerwärmung heftige Methanausbrüche?

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 haben kann.

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Unklarheiten in dekadischen Trends von Methan und Hydroxyl

Methan ist das zweitstärkste anthropogen induzierte Treibhausgas und die Mehrbelastung für die Atmosphäre hat sich seit 1850 mehr als verdoppelt. Die Konzentrationen haben sich in den frühen Jahren des Millenniums stabilisiert, sind jedoch seit 2007 wieder angestiegen. Weder die Stabilisierung noch der darauffolgende Wiederanstieg sind bisher vollständig verstanden, was mehrere widersprüchliche Theorien in der kürzlich erschienenen Literatur beweisen.

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Megabeben fördern Methanaustritte am Meeresboden

Die meisten sehr schweren Erdbeben ereignen sich unterhalb des Meeresbodens. Schon lange wurde vermutet, dass sie dabei Wege für tief im Erdinneren eingeschlossene Gase bis ins Meerwasser bahnen. Mit Beobachtungen vom Maule-Beben in Zentralchile im Jahr 2010, nachträglichen geochemischen Analysen und geophysikalischen Modellierungen konnten Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel diesen Zusammenhang jetzt nachweisen. Die Studie ist in der aktuellen Ausgabe der internationalen Fachzeitschrift Geochemistry, Geophysics, Geosystems erschienen.

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Wie blieb die frühe Erde warm?

In den vergangenen Milliarden Jahren der Erdgeschichte sollte unser Planet über längere Perioden gefroren gewesen sein – war er aber nicht. Wissenschaftler nahmen an, sie würden den Grund dafür kennen, eine neue Modellstudie des Alternative-Earth-Teams des Astrobiologischen Institutes der NASA verwarf kürzlich jedoch einen Haupteinfluss dieses lange Zeit anerkannten Szenarios.

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Lithologie bestimmt Methan-Freisetzung am Meeresgrund

Durch den Klimawandel erwärmen sich die Meere. Besonders im Nordatlantik zeigen die steigenden Temperaturen Auswirkungen. An den Kontinentalhängen dort lagern riesige Vorkommen an Methanhydraten, kristalline, im Sediment gebundene Formen des Gases Methan. Diese könnten durch steigende Temperaturen destabilisiert werden. Forscher entdeckten nun, dass andere Faktoren bestimmen, ob Methan freigesetzt werden, oder nicht.

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