Nächtliche Methan-Emissionen verstehen

Methan im Amazonas

Methan-Emissionen sind niedriger als die von CO2, und die Methanhäufigkeit in der Atmosphäre ist viel geringer. Aber Methan hält Wärme viel effizienter zurück als CO2, was es zu einem sehr wichtigen Treibhausgas macht. Wie CO2 wird Methan bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt, aber es hat auch viele natürliche Quellen. Dazu gehören auftauender Permafrost und Feuchtgebiete.

Hier kommt der Amazonas-Regenwald ins Spiel. Der Amazonas und seine Zuflüsse werden von Feuchtgebieten mit ständig überflutetem Wald begrenzt. Zudem schwellen die Flusspegel während der Regenzeit deutlich an und überschwemmen jahreszeitlich bedingt große Gebiete des ansonsten trockenen Waldes. In diesen Feuchtgebieten beginnt die Biomasse in sauerstoffarmem Wasser zu faulen und produziert Methan. Wissenschaftler schätzen, dass bis zu einem Drittel aller weltweiten Methanemissionen aus Feuchtgebieten aus dem Amazonas-Regenwald stammen.

Weil Methan ein so wichtiges Treibhausgas ist, ist es entscheidend, dass wir die natürlichen Prozesse, die zu den Methanemissionen beitragen, besser verstehen. Wir wollen herausfinden, welche Regionen Quellen und Senken sind und wie der Klimawandel sie beeinflusst. Dennoch sind die Emissionen aus tropischen Feuchtgebieten die größte einzelne Quelle der Unsicherheit für den globalen Methanhaushalt. Jetzt haben Santiago Botía und seine Koautoren an ATTO Methan in der Atmosphäre analysiert. Über einen Zeitraum von fünf Jahren maßen sie Methan zusammen mit anderen Eigenschaften, wie Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Schichtung der Atmosphäre.

Kuriose Methanemission in der Trockenzeit

Sie bemerkten häufige Pulse von Methanemissionen in den Nachtstunden, aber nur unter bestimmten Bedingungen. Die Winde kamen immer aus Südost, aus der Richtung, in der der Fluss Uatumã liegt. Die Atmosphäre war in diesen Nächten auch über dem Blätterdach sehr gut geschichtet, und die Windgeschwindigkeiten waren vergleichsweise gering. Überraschenderweise traten diese nächtlichen Ereignisse vor allem in den Monaten Juli bis September auf – der Trockenzeit im Amazonasgebiet. Diese Befunde stellten unsere Forscher lange Zeit vor ein Rätsel.

Methan-Emissionen (CH4) steigen während der Trockenzeit an. Abbildung aus Botía et al. (2020).
Methan-Emissionen (CH4) steigen während der Trockenzeit an. Abbildung aus Botía et al. (2020).
Nachdem sie alle verfügbaren Daten gründlich analysiert und andere potenzielle Quellen wie Brände und Methan, das im Hauptarm des Amazonasflusses ausgestoßen wurde, ausgeschlossen hatten, kamen sie zu dem Schluss, dass die wahrscheinlichste Quelle der Fluss Uatumã ist. Viele überflutete Bäume und tote Baumstämme befinden sich im Uatumã-Fluss südöstlich von ATTO. Der in den 1980er Jahren gebaute Balbina-Staudamm veränderte den natürlichen Überflutungsimpuls entlang des Flusses und verursachte ein massives Sterben der überschwemmten Bäume im Wald stromabwärts des Staudamms, das bis zum ATTO-Gebiet reichte. Während der Trockenzeit, wenn die Wasserstände niedrig sind, könnte das in der Wassersäule und im Flusssediment erzeugte Methan leichter aus dem Wasser entweichen und in die Luft darüber gelangen. Genau unter den richtigen atmosphärischen Bedingungen, die während der Trockenzeit häufiger auftreten, bringen Winde die mit Methan angereicherte Luft zum ATTO-Standort.
Überflutete Bäume im Uatuma-Fluss. © Martin Kunz / MPI-BGC.
Überflutete Bäume im Uatuma-Fluss. © Martin Kunz / MPI-BGC.

Diese Ergebnisse sind ein wichtiger erster Schritt zur Ermittlung der Methanemissionsdynamik, die wir bei ATTO beobachten. Aber es bleiben noch viele Fragen offen. Wir planen, in Zukunft ergänzende Methanmessungen am Fluss und mit Drohnen durchzuführen. Darüber hinaus wollen wir uns mit den Isotopenverhältnissen befassen, was uns bei der Entschlüsselung der Methanquellen helfen wird.

Botía et al. veröffentlichten die aktuelle Studie Open Access in Atmospheric Chemistry and Physics, Issue 20: Understanding nighttime methane signals at the Amazon Tall Tower Observatory (ATTO).

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GRAEGOR Detektoreinheit zur Messung von Spurengasen wie Stickstoff im Laborcontainer. © Robbie Ramsay / University of Edinburgh

Ramsay et al. haben anorganische Spurengase wie Ammoniak und Salpetersäure sowie Aerosole in der Trockenzeit an ATTO gemessen. Sie sollen als Basiswerte für deren Konzentration und Flüsse in der Atmosphäre dienen und sind ein erster Schritt zur Entschlüsselung der Austauschprozesse von anorganischen Spurengasen zwischen dem Amazonas-Regenwald und der Atmosphäre.

Kürzlich erwähnten wir, dass ertrunkene Bäume entlang des Uatumã-Flusses wahrscheinlich die Ursache für die bei ATTO gemessenen erhöhten Methanemissionen sind. Nun untersuchten Angélica Resende und ihre Koautoren, wie sich Veränderungen im Überflutungsregime auf die Baumsterblichkeit in Überschwemmungsgebieten auswirken. Sie verglichen zwei Standorte im Amazonasbecken. Entlang des Jaú-Flusses ist die Umwelt in den Überschwemmungsgebieten noch weitgehend ungestört. Entlang des Uatumã bei ATTO hingegen hat sich das Überflutungsregime durch den Bau des Wasserkraftwerks Balbina weiter flussaufwärts verändert.