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Klimaforschung : Menschliche Spuren im antiken Methan

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Die Rodung des Urwalds im Amazonas vernichtet nicht nur Regenwald, sondern setzt auch Unmengen an Methan frei. Bild: dpa

Der Mensch beeinflusste offenbar schon vor 2000 Jahren die Emissionen des Treibhausgases Methan. Das belegen Daten von Eisbohrkernen aus Grönland.

          Mit 1800 ppb (parts per billion) beträgt die Konzentration von Methan in der Erdatmosphäre gerade einmal ein Zweihundertstel der des Kohlendioxids. Doch der Treibhauseffekt des Kohlenwasserstoffs ist bis zu fünfundzwanzigmal so stark. Da ist es wenig erfreulich, dass sein Gehalt sich seit Beginn der industriellen Ära verdreifacht hat. Der Grund dafür ist bekannt: Vor allem der Verbrauch von fossilen Energieträgern setzte enormen Mengen an Methan frei. Allerdings entsteht das Gas auch auf natürliche Weise. So werden etwa aus tropischen und arktischen Feuchtgebieten große Mengen freigesetzt. Die anaeroben Bedingungen in den stehenden Gewässern begünstigen dort Fäulnisprozesse.

          Umgehrter Effekt

          Die Art und Weise aber, wie die zunehmende Temperatur in Folge des Klimawandels auf die Quellen wirkt, ist längst nicht vollständig verstanden. Ein Indiz dafür lieferte Anfang der neunziger Jahre ein rätselhaftes Phänomen: Die bis dahin starke Methanzunahme verlangsamte sich, dann stagnierte die Konzentration sieben Jahre lang, bis sie vor ein paar Jahren wieder anstieg. Die Gründe für den Stillstand sind bis heute nicht völlig geklärt. Studien haben aber gezeigt: Die steigenden Temperaturen drosselten die Aktivitäten in den Feuchtgebieten, anstatt diese zu erhöhen (“Nature“, Bd. 443, S. 439) - was die antropogenen Emissionen ausglich. Es ist somit wenig vorhersehbar, wie sich Klimaveränderungen auf die natürlichen Methan-Emissionen auswirken. Um mehr darüber in Erfahrung zu bringen, suchen einige Forscher Antworten in der Vergangenheit - in den Eisschichten Grönlands und der Antarktis, wo seit Jahrtausenden Luftblasen von den niedergehenden Schneeflocken eingefangen und zwischen den Eiskristallen eingeschlossen werden.

          Fingerabdrücke im Bohrkern

          Im Juli 2010 wurde nach drei Jahren Bohrungsarbeit der Fels unter dem 2,5 Kilometer dicken nordgrönländischem Eisschild am NEEM-Camp (“International North Greenland Eemian Ice Drilling Program“) erreicht. Forscher aus 14 Nationen hatten sich zum Ziel gesetzt, das Klima bis in das Eem-Interglazial zu erforschen - die letzte Warmzeit vor unserem heutigen Holozän, die vor etwa 115 000 Jahren endete. Eine der Wissenschaftler war Célia Sapart vom Institut für Meeres- und Atmosphärenforschung in Utrecht. Die dreißig Jahre alte Schweizerin nahm Teile aus dem oberen Eisbohrkern unter die Lupe, um die Entwicklung der Methan-Emissionen in den vergangenen zweitausend Jahren zu verfolgen. Dazu bestimmte sie den Gehalt an dem Isotop Kohlenstoff-13 (C-13). Denn dadurch können die Forscher Schlüsse auf den Ursprung von Methan ziehen: Je nachdem, wie das Treibhausgas erzeugt wurde, ist auch sein C-13-Gehalt anders - eine Art isotopischer Fingerabdruck, der die Emissionsquelle ziemlich eindeutig kennzeichnet. So enthält zum Beispiel Methan, das aus der Verbrennung von Biomasse oder Holzkohle entsteht - sogenannte pyrogene Quellen -, wesentlich mehr C-13 als Gas, das aus der Zersetzung von organischem Material in Feuchtgebieten durch Mikroorganismen (sogenannte biogene Quellen) produziert wird. Anhand der C-13-Konzentrationen konnte die Gruppe von Sapart die jeweiligen Beiträge von pyrogenen und biogenen Quellen am atmosphärischen Methan-Volumen zwischen 100 v. Ch. und 1600 n. Ch. rekonstruieren (“Nature“, Bd. 490, S. 85).

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