Methan in der Atmosphäre (CH<sub>4</sub>)
Einführung
Methan (CH4) ist ein farb- und geruchloses Gas und ein wichtiger Bestandteil des globalen Kohlenstoffkreislaufes. Es entsteht hauptsächlich durch Umwandlung von organischer Materie unter Abwesenheit von Sauerstoff. Ein großer Teil des Methans wird durch den Stoffwechsel von Mikroorganismen gebildet. Nicht Verbrennen steht hier im Vordergrund, sondern Verfaulen, Vermodern und Verdauen. Auch in tieferen Schichten der Erdkruste kommt Methan vor. Es ist z. B. der Hauptbestandteil von Erdgas. Auch bei der Entstehung von Kohle entsteht Methan.
Methan ist ein langlebiges Treibhausgas. Auch wenn es eine deutlich geringere atmosphärische Konzentration als CO2 aufweist, gehört es zu den drei wichtigsten Treibhausgasen, da CH4 ein 21-fach höheres Treibhauspotential besitzt als CO2.
Historische Entwicklung
Die atmosphärische Methan-Konzentration (CH4) ist von 730 ppb (parts per billion) im Jahr 1750 auf etwa 1.800 ppb angestiegen. Dies ist ein Anstieg um 150% und wie beim Kohlenstoffdioxid (CO2) der höchste Stand seit mindestens 800.000 Jahren.
Etwa zwei Drittel aller Methanemissionen sind heute menschlichen Ursprungs. Die größten Verursacher sind in absteigender Reihenfolge: Viehzucht, die Nutzung fossiler Energieträger, Mülldeponien, Reisanbau und die Verbrennung von Biomasse.
Die menschengemachten Methanemissionen tragen mit ca. 16 % zur globalen Erwärmung bei. Damit ist atmosphärisches Methan der zweitwichtigste Antreiber des aktuellen Klimawandels.
Landwirtschaft als Methan-Emittent
Besonders zwei Sektoren der Landwirtschaft verursachen einen großen Teil der anthropogenen Methanemissionen: die Viehzucht und der Reisanbau.
In der Viehzucht ist es vor allem die Haltung von Rindern und Schafen: In den Mägen von Wiederkäuern entsteht Methan, welches durch Aufstoßen und Exkremente in die Atmosphäre gelangt. Die weltweit steigende Fleischproduktion gilt als ein wichtiger Antreiber der globalen Erwärmung.
Den zweitgrößten Methanausstoß aus der Landwirtschaft verursacht der sogenannte Nassanbau von Reis. Durch die starke Wässerung des Bodens entsteht ein nahezu sauerstofffreier Lebensraum für methanbildende Mikroorganismen. Der Methanausstoß lässt sich vermindern, indem man die Böden zwischenzeitlich austrocknen lässt.
Organischer Kohlenstoff in Permafrostböden
In den dauerhaft gefrorenen Permafrostböden der nördlichen Hemisphäre sind nach aktuellen Modellrechnungen bis zu ca. 15.000 Gigatonnen organischen Kohlenstoffs gespeichert. Dies entspricht etwa der doppelten Menge des CO2 in der Atmosphäre. Die Temperaturen an der Erdoberfläche steigen in diesen Regionen etwa doppelt so schnell wie im globalen Durchschnitt, teilweise um ca. 1,8 °C allein in den letzten drei Jahrzehnten.
Das bereits einsetzende Auftauen der Permafrostböden könnte große Mengen an Kohlenstoff in Form von Methan (CH4) und Kohlenstoffdioxid (CO2) in die Atmosphäre freisetzen und somit die globale Erwärmung beschleunigen. Über den Netto-Effekt der möglichen Emissionen besteht noch keine Klarheit, da sich in und auf den aufgetauten Böden auch neue Pflanzengemeinschaften ansiedeln, die CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen und auch an den Boden weitergeben.
Quellen
Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC (2013): Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
Loulergue, L. et al. (2008): Orbital and millennial-scale features of atmospheric CH4 over the past 800,000 years. Nature (453), 383–386.
Schuur, E. A. G. et al. (2015). Climate change and the permafrost carbon feedback. Nature, (520), 171–179.
Steffen, W., Broadgate, W., Deutsch, L., Gaffney, O., & Ludwig, C. (2015): The trajectory of the Anthropocene: The Great Acceleration. The Anthropocene Review, 2(1), 81–98.