Tropische Feuchtgebiete bestimmen Methanentwicklung seit der letzten Eiszeit

In einer neuen Studie in Climate of the Past haben Dr. Thomas Kleinen und Prof. Victor Brovkin, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Meteorologie, zusammen mit Dr. Sergey Gromov und Dr. Benedikt Steil vom Max-Planck-Institut für Chemie erstmals die Entwicklung von Klima und Methan für den gesamten Zeitraum von der letzten Eiszeit bis heute simuliert, wobei das Modell alle relevanten Quellen und Senken von Methan berücksichtigt. In ihrer bahnbrechenden Studie konnten Kleinen und seine Co-Autoren Veränderungen des Methans besser als je zuvor untersuchen und erklären. Sie zeigten, dass die Änderungen der Methankonzentration seit der letzten Eiszeit vor allem durch tropische Feuchtgebiete verursacht wurden.

Methan (CH4) ist ein Treibhausgas, dessen Erderwärmungspotenzial pro emittiertem Molekül etwa 28 Mal höher ist als das von Kohlendioxid. Für die letzten 800.000 Jahre kann seine atmosphärische Konzentration aus Eisbohrkernen rekonstruiert werden, und die Konzentration war in den warmen Zwischeneiszeiten stets höher als in den kalten Eiszeiten. Zwischen dem letzten glazialen Maximum (LGM, vor ca. 200.00 Jahren) und dem vorindustriellen Zustand (PI, vor ca. 200 Jahren) verdoppelte sich die Konzentration von ca. 350 Teilen pro Milliarde (ppb) auf ca. 700 ppb, und seit der industriellen Revolution hat sie sich nochmals mehr als verdoppelt und liegt jetzt bei über 1900 ppb. Der letztgenannte Anstieg ist auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen – vor allem auf die Nutzung fossiler Brennstoffe, aber auch auf die Landwirtschaft und Abfallentsorgungsanlagen. Der erste Anstieg fand jedoch vor dem Anthropozän statt. Wodurch wurde dieser natürliche Anstieg der atmosphärischen CH4 -Konzentration verursacht? Und was war die Ursache für die massiven Schwankungen der atmosphärischen Methankonzentration in diesem Zeitraum, die innerhalb weniger Jahre um mehr als 20 % nach unten und nach oben schwankte?

Die Autoren fanden heraus, dass der langfristige Anstieg des atmosphärischen Methans hauptsächlich in tropischen Feuchtgebieten entsteht, wobei der Amazonas und Indonesien eine sehr wichtige Rolle spielen. Darüber hinaus konnten sie zeigen, dass die großen Schwankungen des atmosphärischen Methans während der Bølling-Allerød-Periode (14,7 - 12,9 ka BP) und der Jüngeren Dryas (12,9 - 11,7 ka BP) wahrscheinlich durch Zirkulationsänderungen im Atlantischen Ozean verursacht wurden, da eine induzierte Änderung der atlantischen meridionalen Umwälzzirkulation eine sehr ähnliche Signatur aufweist wie die in Eisbohrkernen aufgezeichneten Methanänderungen.

Kleinen und seine Mitautoren zeigten auch, dass in einem eiszeitlichen Klima, in dem der Meeresspiegel bis zu 130 m niedriger lag als heute, etwa ein Drittel der Methanemissionen von Orten ausging, die unterhalb des heutigen Meeresspiegels liegen. Schließlich konnten sie zeigen, dass die atmosphärische Lebensdauer von Methan zwischen 10,4 und 12 Jahren schwankt, eine Schwankung, die deutlich geringer ist als bisher angenommen. 

In einer früheren Studie hatten Kleinen und seine Mitautoren dasselbe Modellierungssystem auf eine Reihe künftiger Erwärmungsszenarien angewandt und einen viel stärkeren Anstieg des Methans festgestellt, als zuvor angenommen worden war. Die Gültigkeit dieses Ergebnisses wird durch den Nachweis bestätigt, dass die Ergebnisse gut mit Methanrekonstruktionen aus Eiskerndaten vergleichbar sind.

Dr. Thomas Kleinen: „Die gute Übereinstimmung unserer Modellergebnisse für die Zeit vom letzten Glazial bis heute mit Eiskernrekonstruktionen stärkt unser Vertrauen in unsere Modellergebnisse für das zukünftige Klima.“

Die Forschung ist Teil des vom BMBF geförderten Projekts Palmod, in dem Forscher*innen aus mehreren deutschen Forschungsinstituten den gesamten letzten Eiszeitzyklus mit Hilfe modernster Erdsystemmodelle modellieren wollen.

Ursprüngliche Veröffentlichung

Kleinen, T., Gromov, S., Steil, B., and Brovkin, V.: Atmospheric methane since the last glacial maximum was driven by wetland sources, Clim. Past, 19, 1081–1099, https://doi.org/10.5194/cp-19-1081-2023, 2023.

Kontakt

Dr. Thomas Kleinen
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: +49 (0) 40 41173 140
thomas.kleinen@we dont want spammpimet.mpg.de

Prof. Victor Brovkin
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: +49 (0) 40 41173 339
victor.brovkin@we dont want spammpimet.mpg.de

Dr. Sergey Gromov
Max-Planck-Institut für Chemie
Tel.: +49 (0) 6131 305 4615
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