Unerklärlicher Anstieg des Methans in der Luft

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Klimaforschung an ihren Grenzen

Eine starke Zunahme der Methan-Werte in der Atmosphäre beunruhigt Klimaforscher weltweit. Denn bisher können sie sich die steigenden Werte des besonders klimaschädlich Treibhausgases, das ist, nicht erklären. Ed Dlugokencky vom Erdsystem-Forschungslabor der National Oceanic and Atmospheric Administation (NOAA/ESRL) beschrieb am 01.06.2019 auf der ESRL-Webseite den Trend.

Der jährliche Anstieg des atmosphärischen CH4 in einem bestimmten Jahr ist der Anstieg seiner Häufigkeit (Molanteil) vom 1. Januar dieses Jahres auf den 1. Januar des nächsten Jahres, nachdem der saisonale Zyklus entfernt wurde (wie die schwarzen Linien in der obigen Abbildung zeigen). Er stellt die Summe aller CH4 dar, die während des Jahres durch menschliche Aktivitäten und natürliche Prozesse in die Atmosphäre eingebracht und aus ihr entfernt wurden. Unsere erste vorläufige Schätzung für den jährlichen Anstieg eines bestimmten Jahres wird im April des folgenden Jahres auf der Grundlage der verfügbaren Daten des Vorjahres erstellt. Es ist wichtig zu wissen, dass sich die anfängliche Schätzung des jährlichen Anstiegs vom April wahrscheinlich erheblich ändern wird, wenn mehr Daten in die Analyse aufgenommen werden. Diese Schätzung wird in den folgenden Monaten aktualisiert, da mehr Proben für CH4 gemessen und in die Analyse einbezogen werden. Bis zum Herbst des folgenden Jahres wird sich der jährliche Anstieg typischerweise in Richtung eines „endgültigen“ Wertes annähern.

Schätzungen der weltweit durchschnittlichen CH4-Füllmenge (monatliche und jährliche Durchschnittswerte) und des jährlichen Anstiegs werden jeden Monat aktualisiert, wenn neue Proben an Boulder zurückgegeben, für CH4CH4 gemessen und der Analyse hinzugefügt werden. Das Hinzufügen neuer, neuerer Daten verbessert die Genauigkeit der ersten Schätzung, indem die räumliche Dichte der Daten erhöht und „Endeffekte“ der verwendeten Kurvenanpassungsverfahren eliminiert werden. Wir haben die Auswirkungen des Hinzufügens neuer Daten zu den hier berichteten Parametern untersucht, und es folgt eine Zusammenfassung der Ergebnisse:

Erste Schätzungen des CH4-Jahreszuwachses im April für das Vorjahr sind im Vergleich zu den folgenden mit zusätzlichen Daten verzerrt. Die durchschnittliche Verzerrung in der ersten Schätzung beträgt +1±0,8 ppb/a (1 Standardabweichung dargestellt). In den nächsten Monaten nimmt die durchschnittliche Verzerrung langsam ab, bis sie im Juli oder August vernachlässigbar ist. In jedem Jahr kann die Verzerrung in der ersten Schätzung der jährlichen Zunahme jedoch viel größer sein als der Durchschnitt, mit einer Verzerrung von bis zu ±3 ppb/a, d.h. sie kann positiv oder negativ sein. Mit anderen Worten, bis Ende eines Jahres kann die Verzerrung des jährlichen Anstiegs viel größer sein als die Unsicherheit, die auf der Grundlage der nachfolgend beschriebenen Bootstrap-Methode gemeldet wird.

Weltweiter monatlicher Methananstieg – Grafik © NOAA

Das Verhalten der ersten jährlichen Durchschnittsmittel und der monatlichen Durchschnittsmittel ist ähnlich (siehe Links zu den Dateien unten). Für den Monatsmittel CH4 ist der Anfangswert typischerweise zu hoch, um bis zu 7,6 ppb.

Die geschätzte Unsicherheit über den globalen jährlichen CH4-Anstieg variiert von Jahr zu Jahr. Es wird mit zwei Begriffen geschätzt: Die erste ist eine „Bootstrap“ (resampling)-Methode, die die Standorte in unserem Netzwerk variiert. Jede Bootstrap-Realisierung des Netzwerks wird durch zufällige Auswahl von Standorten mit Restitution aus den bestehenden marinen Grenzschichtstandorten im kooperativen globalen Luftprobenahmeverfahren NOAA/ESRL konstruiert (Dlugokencky et al., 1994). Jedes Mitglied des Ensembles von Netzwerken hat die gleiche Anzahl von Standorten wie das eigentliche Netzwerk, aber einige Standorte fehlen, während andere mehr als einmal vertreten sind. Eine weitere Bedingung ist, dass mindestens ein Standort aus hohen südlichen Breitengraden, einer aus den Tropen und einer aus hohen nördlichen Breitengraden vorhanden ist, da wir im realen Netzwerk immer eine breite Breitenabdeckung beibehalten haben. Zeitliche Datenlücken an einzelnen Standorten sind in den Bootstrap-Netzwerken vorhanden.

Der zweite Begriff ist eine „Monte-Carlo“-Methode, welche die Daten zufällig modifiziert, um die Messunsicherheit zu berücksichtigen. Die Änderungen basieren auf der Bewertung der zufälligen Unsicherheit in den Messungen und variieren im Laufe der Zeit. In beiden Fällen werden 100 global gemittelte Zeitreihen erstellt. Wir berechnen den Mittelwert und die Standardabweichung für die jährliche Zunahme jedes Jahres von den Ensemblemitgliedern, und eine Standardabweichung von den beiden Begriffen (Netzwerk und Analyse) wird in Quadratur genommen, um die gemeldete Unsicherheit zu jedem Zeitpunkt zu erhalten. Wie bereits erwähnt, kann die Verzerrung in unseren ersten Schätzungen des jährlichen Anstiegs, des Monatsmittels und des Jahresmittelwerts deutlich größer sein als die angegebene Unsicherheit.

Methan-Produzenten auf der Weide – Foto © Solarify

Ein so starker Anstieg der Methan-Konzentration in der Atmosphäre ist deshalb beunruhigend, weil Methan ein wesentlich wirksameres Treibhausgas als CO2. Über eine Zeitspanne von 100 Jahren ist Methan etwa 25-mal so wirksam wie die gleiche Menge Kohlendioxid. Die Erderwärmung der Erde wird also auch durch Methan verursacht. Daneben verstärkt die höhere Methankonzentration den Klimawandel noch zusätzlich, weil Methan auch andere Klimagase beeinflusst, denn erhöhter Methangehalt lässt auch den Wasserdampfgehalt in der Stratosphäre und den Gehalt des Ozons in der unteren Stratosphäre ansteigen. Und Methanquellen gibt es viele: Nicht nur die Darmgase der Wiederkäuer, natürliche Feuchtgebiete, auch der Reisanbau erzeugt Methan. Doch auch Mülldeponien und die Energieproduktion (Erdgas und Erdöl). Gleichzeitig nehmen sogenannte Methansenken ab, etwa Prozesse, bei denen Methan durch Bakterien im Boden zersetzt wird.

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