Fossile Brennstoffe verursachen mehr Methanemissionen als geschätzt

Fossile Brennstoffe verursachen mehr Methanemissionen als geschätzt

Forscher in Grönland bohren nach Eisbohrkernen, die Luftblasen enthalten, in denen kleine Mengen alter Luft eingeschlossen sind. (Foto der Universität Rochester / Benjamin Hmiel) (Bildnachweis: Xavier Faïn / U. Grenoble)

Die Methanwerte in alten Luftproben deuten darauf hin, dass Wissenschaftler stark unterschätzt haben, wie viel Treibhausgas Menschen über fossile Brennstoffe in die Atmosphäre abgeben.

Methan trägt wesentlich zur globalen Erwärmung bei. Die Methanemissionen in die Atmosphäre sind in den letzten drei Jahrhunderten um etwa 150% gestiegen, aber es war für Forscher schwierig, genau zu bestimmen, woher diese Emissionen stammen. Wärmespeichernde Gase wie Methan können sowohl auf natürliche Weise als auch durch menschliche Aktivitäten freigesetzt werden.

„Strengere Vorschriften für die Methanemission auf der Industrie für fossile Brennstoffe wird das Potenzial haben, die zukünftige globale Erwärmung in größerem Maße als bisher angenommen zu reduzieren “, sagt Benjamin Hmiel, Postdoktorand im Labor von Vasilii Petrenko, Professor für Erd- und Umweltwissenschaften an der Universität von Rochester. Hmiel, Petrenko und Kollegen berichten über ihre Ergebnisse in Natur.

Fossile Brennstoffe verursachen mehr Methanemissionen als geschätzt(Bildnachweis: Michael Osadciw / U. Rochester)

Methan bleibt nicht lange hängen

Methan ist das zweitgrößte anthropogen- vom Menschen verursacht - Beitrag zur globalen Erwärmung nach Kohlendioxid. Im Vergleich zu Kohlendioxid und anderen Wärmefängergasen ist Methan jedoch relativ kurz haltbar. es dauert durchschnittlich nur neun Jahre in der Atmosphäre. Im Gegensatz dazu kann Kohlendioxid etwa ein Jahrhundert lang in der Atmosphäre verbleiben. Dies macht Methan zu einem besonders geeigneten Ziel, um die Emissionswerte in kurzer Zeit zu senken.

„Wenn wir heute aufhören würden, alles Kohlendioxid zu emittieren, würde der hohe Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre noch lange anhalten“, sagt Hmiel. "Methan ist wichtig zu untersuchen, denn wenn wir Änderungen an unseren aktuellen Methanemissionen vornehmen, wird es sich schneller widerspiegeln."

"... die meisten Methanemissionen sind anthropogen, also haben wir mehr Kontrolle."

In die Atmosphäre emittiertes Methan kann anhand seiner Signatur von Kohlenstoff-14, einem seltenen radioaktiven Isotop, in zwei Kategorien eingeteilt werden. Es gibt fossiles Methan, das seit Millionen von Jahren in alten Kohlenwasserstoffvorkommen gebunden ist und kein Kohlenstoff-14 mehr enthält, weil das Isotop zerfallen ist. und es gibt biologisches Methan, das mit Pflanzen und Wildtieren auf der Oberfläche des Planeten in Kontakt steht und Kohlenstoff-14 enthält.

Biologisches Methan kann auf natürliche Weise aus Quellen wie Feuchtgebieten oder über anthropogene Quellen wie Deponien, Reisfelder und Vieh freigesetzt werden. Fossiles Methan, das im Mittelpunkt von Hmiels Studie steht, kann aus natürlichen geologischen Sickern oder durch die Gewinnung und Verwendung fossiler Brennstoffe wie Öl, Gas und Erdgas durch den Menschen freigesetzt werden Kohle.

Wissenschaftler sind in der Lage, die Gesamtmenge an Methan, die jedes Jahr in die Atmosphäre abgegeben wird, genau zu quantifizieren. Es ist jedoch schwierig, diese Gesamtmenge in ihre einzelnen Bestandteile zu zerlegen: Welche Teile stammen aus fossilen Quellen und welche sind biologisch? Wie viel Methan wird auf natürliche Weise freigesetzt und wie viel wird durch menschliche Aktivitäten freigesetzt?

„Als wissenschaftliche Gemeinschaft haben wir uns bemüht, genau zu verstehen, wie viel Methan wir als Menschen in die Atmosphäre abgeben“, sagt Petrenko, Mitautor der Studie. „Wir wissen, dass die Komponente fossiler Brennstoffe eine unserer größten Emissionskomponenten ist, aber es war schwierig, dies zu bestimmen, da in der heutigen Atmosphäre die natürlichen und anthropogenen Komponenten der fossilen Emissionen isotopisch gleich aussehen.“

Eiskerne als Zeitkapseln

Um die natürlichen und anthropogenen Bestandteile genauer zu trennen, wandten sich Hmiel und seine Kollegen der Vergangenheit zu, indem sie Eisbohrkerne aus Grönland bohrten und sammelten. Die Eiskernproben wirken wie Zeitkapseln: Sie enthalten Luftblasen, in denen kleine Mengen alter Luft eingeschlossen sind. Die Forscher verwenden eine Schmelzkammer, um die alte Luft aus den Blasen zu extrahieren und anschließend ihre chemische Zusammensetzung zu untersuchen.

Hmiels Forschung konzentrierte sich auf die Messung der Luftzusammensetzung vom frühen 18. Jahrhundert - vor Beginn der industriellen Revolution - bis heute. Der Mensch begann erst Mitte des 19. Jahrhunderts, fossile Brennstoffe in nennenswerten Mengen zu nutzen. Durch die Messung der Emissionswerte vor diesem Zeitraum können Forscher die natürlichen Emissionen ohne die Emissionen fossiler Brennstoffe identifizieren, die in der heutigen Atmosphäre vorhanden sind. Es gibt keine Hinweise darauf, dass die natürlichen fossilen Methanemissionen im Laufe einiger Jahrhunderte variieren können.

Bei der Messung der Kohlenstoff-14-Isotope in Luft vor mehr als 200 Jahren stellten die Forscher fest, dass fast das gesamte in die Atmosphäre emittierte Methan bis etwa 1870 biologischer Natur war. Zu diesem Zeitpunkt begann die fossile Komponente rasch anzusteigen. Der Zeitpunkt fällt mit einem starken Anstieg des Einsatzes fossiler Brennstoffe zusammen.

Der Gehalt an natürlich freigesetztem fossilem Methan ist etwa zehnmal niedriger als in früheren Untersuchungen. Angesichts der heute in der Atmosphäre gemessenen fossilen Gesamtemissionen schließen Hmiel und seine Kollegen, dass die vom Menschen verursachte fossile Komponente höher ist als erwartet - 10-25% höher, wie sie feststellen.

Sind die Ergebnisse gute Nachrichten?

Die Daten haben wichtige Auswirkungen auf die Klimaforschung: Wenn die anthropogenen Methanemissionen einen größeren Teil der Gesamtemissionen ausmachen, wird die Reduzierung der Emissionen aus menschlichen Aktivitäten wie der Gewinnung und Nutzung fossiler Brennstoffe einen größeren Einfluss auf die Eindämmung der künftigen globalen Erwärmung haben als bisher angenommen.

Für Hmiel sind das eigentlich gute Nachrichten. „Ich möchte diesbezüglich nicht zu hoffnungslos werden, da meine Daten positive Auswirkungen haben: Die meisten Methanemissionen sind anthropogen, sodass wir mehr Kontrolle haben. Wenn wir unsere Emissionen reduzieren können, wird dies größere Auswirkungen haben. “

Die US National Science Foundation und die David and Lucille Packard Foundation unterstützten die Arbeit.

Original-Studie

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