RAOnline EDU: Permafrost - Feuchtgebiete als Methangasquellen

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Permafrost (Dauerfrostboden) in Polargebieten

Feuchtgebiete als Methangasquellen

Wie menschliche Eingriffe Feuchtgebiete verändern

Feuchtgebiete setzen im natürlichen Zustand Methan frei und nehmen Kohlendioxid auf. Menschliche Eingriffe in Feuchtgebiete, insbesondere die Umwandlung in Ackerland, führen hingegen zu einer Freisetzung von CO₂, die eine etwaige, durch Trockenlegung entstehende Verringerung von Methan-Emissionen überkompensieren.

Ein grosses internationales Forscherteam konnte nun berechnen, dass bei der Umwandlung arktischer und borealer Feuchtgebiete (wie z.B. Sümpfe und Moore) in Ackerland, sich der zusätzliche Strahlungsantrieb durch Treibhausgasemissionen in einem Zeitraum von 100 Jahren auf 0,1 Millijoule (mJ) pro Quadratmeter, im Fall von Feuchtgebieten der mittleren Breiten sogar auf etwa 0,15 mJ pro Quadratmeter, aufsummiert. Auch bei der Umwandlung natürlich bewaldeter Feuchtgebiete in bewirtschafteten Nutzwald tragen diese Standorte in der Folge stärker zur Erwärmung bei, wenn auch erheblich weniger als unbewaldete Feuchtgebiete.

Feuchtgebiete sind einzigartige Ökosysteme, die im natürlichen Zustand meist als grosse natürliche Quelle für das Treibhausgas Methan (CH₄), zugleich aber auch als bedeutende Senke für das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid (CO₂) fungieren. Die Klimawirksamkeit solcher Feuchtgebiete ergibt sich u.a. aus der Bilanz dieser beiden Gase. Zwar wirkt Methan als Treibhausgas über einen Zeitraum von 100 Jahren 28 mal stärker als Kohlendioxid, dennoch führt die Umwandlung von Feuchtgebieten in argraisch genutzte Flächen und eine daraus resultierende Minderung von Methan-Emissionen letztlich doch zu einer Erwärmung. Und zwar durch die erhöhten CO₂-Emissionen. "Ändert sich das Feuchtgebiet durch menschlichen Einfluss, etwa durch Trockenlegung, wird dadurch auch der Einfluss dieses Areals auf das Klima geändert," sagt dazu Torsten Sachs vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ, einer der Ko-Autoren der Studie. "Die Gesamtbilanz dieser beiden unterschiedlich stark wirkenden Treibhausgase und damit die Klimawirksamkeit von Feuchtgebieten über verschieden lange Zeiträume hängt von der relativen Stärke und Richtung dieser im natürlichen Zustand entgegengesetzt wirkenden Stoffflüsse zwischen Ökosystem und Atmosphäre ab."

Wieviel dieser Effekt tatsächlich weltweit ausmacht, ist immer noch recht unsicher: Grosse zeitliche und räumliche Variabilität und das bisher unzureichend untersuchte, komplexe Zusammenspiel verschiedener Umwelteinflüsse wie Temperaturen von Luft, Wasser und Boden, Wasserstand, Vegetation und Nährstoffversorgung bilden bereits ein dichtes Wirkungsgeflecht. Hinzu kommen die menschlichen Eingriffe in Form von Landnutzungsänderungen.

Um eine Gesamttreibhausgasbilanz für Ökosystemen in Form von Feuchtgebieten aufzustellen, untersuchte das aus über 40 Köpfen bestehende Team die Klimawirksamkeit von fast 30 unterschiedlich stark anthropogen beeinflussten arktischen, borealen und gemässigten Feuchtgebietsstandorten weltweit. Zeitgleiche Messungen des CO₂- und CH₄-Austausches in Kontinental-Nordamerika, Grönland, Europa und Russland wurden für die Analyse und Modellierung herangezogen. Dabei wurden jeweils Paare aus einem natürlichen und einem anthropogen veränderten Standort gebildet, und zwar in den jeweils möglichen Kombinationen ähnlicher Ökosystemtypen, für die jeweils für ein volles Jahr CO₂- und CH₄-Emissionsdaten vorlagen. GFZ-Forscher Sachs: "Zur Bestimmung des veränderten Einflusses auf das Klima diente die Differenz der Netto-Kohlenstoffbilanz der Standortpaare als Serie zusätzlichen Massenflusses in die Atmosphäre." Dabei wurde die unterschiedliche Klimawirksamkeit und Verweildauer der verschiedenen Gase berücksichtigt und der Erwärmungseffekt für den Zeitraum 2000 bis 2100 berechnet.

Originalarbeit:

Ana Maria Roxana Petrescu et. al., 2015: "Uncertain climate footprint of wetlands under human pressure” Proceedings of the National Academy of Science, PNAS Early Edition, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1416267112

Quelle: Text Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, März 2015

Moorlandschaften in der Schweiz

Methanfresser leben vom Sauerstoff der Nachbarn

Permafrostgebiete werden untergliedert in Zonen kontinuierlichen und diskontinuierlichen Permafrostes.

Bei kontinuierlichem Permafrost ist mehr als 90% des Gebietes von Permafrost unterlagert. Er kann bis mehrere 100 m in die Tiefe reichen, so z.B. in Teilen Sibiriens.

In diskontinuierlichem Permafrost sind 10 bis 90 % des Gebietes unterlagert. Der Permafrost reicht hier stellenweise nur wenige Meter in die Tiefe.

Der diskontinuierliche Permafrost ist nochmals untergliedert in "sporadischen" Permafrost, bei dem etwa 5 bis 35 % des Gebiets von Permafrost unterlagert sind.