Studie zum Schmelzwasser Grönlands weckt neue Sorge vor Methanfreisetzung

Ein vergrabener arktischer Kohlenstoffspeicher könnte weniger sicher sein als angenommen

Wissenschaftler, die Nordwestgrönland untersuchen, sagen, sie hätten Hinweise auf einen bislang unterschätzten Weg der Methanfreisetzung gefunden: Gletscherschmelzwasser, das Methanhydrate destabilisiert, die man für sicher in Sedimenten eingeschlossen hielt. Die Arbeit, die sich auf die Melville-Bucht konzentriert, weckt die Sorge, dass das anhaltende Abschmelzen des Eisschilds einen Prozess wieder aktivieren könnte, der wahrscheinlich nach dem letzten glazialen Maximum stattgefunden hat.

Methanhydrate sind eine ungewöhnliche Form gefrorenen Gases, bei der Methanmoleküle in einem Wassergitter eingeschlossen sind. Sie entstehen unter kalten, hohem Druck ausgesetzten Bedingungen unter dem Ozean, unter Permafrost oder unter Gletschern. Ihre Bedeutung ist enorm, denn einige Schätzungen zufolge enthalten Hydratlagerstätten mehr Kohlenstoff als alle herkömmlichen fossilen Brennstoffe zusammen.

Das bedeutet nicht, dass all dieses Methan unmittelbar entweichen wird. Es bedeutet aber, dass das Verständnis der Stabilität dieser Lagerstätten eine zentrale Klimafrage ist. Die neuen Befunde aus Grönland deuten darauf hin, dass eine angenommene Stabilitätsgrenze schwächer sein könnte als erwartet.

Was die Forschenden in der Melville-Bucht fanden

Das Team unter Leitung von Mads Huuse an der Universität Manchester untersuchte ein Gebiet, in dem Methanhydrate in Sedimenten am Grund der Melville-Bucht bekannt sind. In seismischen Untersuchungen, die ursprünglich 2011 und 2013 von Öl- und Gasunternehmen durchgeführt wurden, identifizierten die Forschenden 50 große Pockmarks auf dem Meeresboden, von denen jedes bis zu 37 Meter tief ist.

Die Pockmarks häufen sich in der Nähe eines Grounding-Zone-Wedges, eines langen Erdwalles, der markiert, wo die schwimmende Zunge des grönländischen Eisschilds während des letzten glazialen Maximums auf den Meeresboden traf. Zunächst ging man davon aus, dass diese Strukturen von umkippenden Eisbergen ausgeschürft worden seien. Später änderten Sedimentkerne diese Deutung.

Diese Kerne zeigten, dass die oberen Sedimentschichten weitgehend frei von Methan waren, obwohl die örtlichen Temperatur- und Druckbedingungen eigentlich für stabile Methanhydrate geeignet sein sollten. Dieser Widerspruch führte die Forschenden zu einer anderen Erklärung: Das Methan war einst vorhanden und dann ausgewaschen worden.

Ein neuer Freisetzungsmechanismus

Der vermutete Auslöser ist Gletscherschmelzwasser. Als sich der Eisschild nach dem letzten glazialen Maximum zurückzog, scheint Schmelzwasser durch den Untergrund gewandert und hat die in Sedimenten gebundenen Methanhydrate gestört. Huuse beschrieb dies als einen neu erkannten Freisetzungsweg für Methan, von dem Wissenschaftler faktisch angenommen hatten, er sei „auf der Bank“ und stabil.

Die Bedeutung dieser Formulierung ist kaum zu übersehen. Die Klimawissenschaft unterscheidet häufig zwischen aktiven Emissionsquellen und Kohlenstoffspeichern, die über relevante Zeitskalen als relativ sicher gelten. Wenn Gletscherschmelzwasser Hydratlagerstätten destabilisieren kann, dann bewirkt der Rückzug großer Eismassen womöglich mehr, als nur den Meeresspiegel anzuheben und Landschaften umzuformen. Er könnte auch einen Weg für zusätzliche Treibhausgasfreisetzung öffnen.

Die Pockmarks am Meeresboden liefern den geologischen Abdruck dieser vergangenen Störung. Sie sind nicht nur Löcher im Sediment. In dieser Deutung sind sie ein Beleg dafür, dass Methan aufstieg und den Meeresboden veränderte, als sich die Umweltbedingungen wandelten.

Warum Methan so wichtig ist

Methan ist ein starkes Treibhausgas, und selbst relativ geringe Freisetzungen können für die Erwärmung relevant sein. Deshalb ziehen Methanhydrate so viel Aufmerksamkeit auf sich. Sie stellen einen großen Kohlenstoffspeicher dar, dessen Verhalten in einem sich rasch wandelnden Klima aber noch unvollständig verstanden ist.

Die Grönland-Studie zeigt nicht, dass ein massiver heutiger Methanschub unvermeidlich ist. Sie erweitert jedoch die Liste der Mechanismen, durch die Hydrate gestört werden können. Forschende hatten bereits die Erwärmung der Ozeane, das Auftauen von Permafrost und Druckänderungen berücksichtigt. Das durch Schmelzwasser verursachte Ausspülen fügt einen weiteren Prozess hinzu, den man besonders in Regionen beobachten sollte, in denen Gletscher und marine Sedimente zusammenwirken.

Damit ist die Arbeit über Grönland hinaus relevant. Ähnliche Kombinationen aus zurückweichendem Eis, Sedimentbecken und hydratführenden Zonen könnten auch anderswo in der Arktis existieren. Sollte sich der vorgeschlagene Mechanismus als allgemein erweisen, könnten die Klimafolgen breiter sein als nur eine einzelne Bucht.

Warnung aus der Vergangenheit, Unsicherheit in der Gegenwart

Eines der auffälligsten Merkmale der Forschung ist, dass sie die Vergangenheit als Warnung für die Zukunft liest. Die postglaziale Welt hat dieses Experiment bereits einmal durchlaufen. Große Eismassen zogen sich zurück, Schmelzwasserwege veränderten sich, und Methan scheint mobilisiert worden zu sein. Die Sorge ist, dass die heutige Erwärmung genügend dieser Bedingungen wiederherstellen könnte, um das erneut auszulösen.

Das ist nicht dasselbe wie eine unmittelbare Krise zu prognostizieren. Geologische Systeme können über sehr lange Zeiträume wirken, und Freisetzungsraten sind ebenso wichtig wie die Gesamtmengen. Dennoch schärft die Studie das Risikobild. Statt nur zu fragen, ob sich Hydrate durch die Erwärmung der Ozeane von oben destabilisieren, müssen Wissenschaftler nun vielleicht fragen, ob Schmelzwasser sie von innen oder von unten stören kann.

Für die Klimaforschung ist das eine bedeutsame Verschiebung. Sie legt nahe, dass einige Veränderungen der Kryosphäre direkter mit verborgenen Kohlenstoffspeichern interagieren könnten, als bisher erkannt.

• Die Forschenden identifizierten 50 große Pockmarks in der Melville-Bucht, einige bis zu 37 Meter tief.
• Sedimentkerne deuten darauf hin, dass Methanhydrate trotz günstiger Stabilitätsbedingungen entfernt wurden.
• Das Team vermutet, dass Gletscherschmelzwasser nach dem letzten glazialen Maximum Methanhydrate ausgewaschen hat.
• Die Studie weckt die Sorge, dass fortgesetztes Abschmelzen der Eisschilde einen ähnlichen Prozess reaktivieren könnte.

Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von New Scientist. Den Originalartikel lesen.