Künftige Methankonzentration in Klimawandel-Szenarien unterschätzt

Zunahme der Methankonzentration unter den wärmeren Klimabedingungen der Zukunft deutlich unterschätzt

19. August 2021

In einer neuen Studie in Environmental Research Letters haben Dr. Thomas Kleinen und Prof. Victor Brovkin, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M), zusammen mit Dr. Sergey Gromov und Dr. Benedikt Steil, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Chemie (MPIC), gezeigt, dass die Zunahme der Methankonzentration unter den wärmeren Klimabedingungen der Zukunft deutlich unterschätzt wird.

Atmosphärische CH4-Konzentration für den historischen Zeitraum und die SSP-Szenarien 1-1.9, 1-2.6, 2-4.5, 3-7.0 und 5-8.5, wie von MPI-ESM ermittelt (durchgezogene Linie) und in den CMIP6-Klimaszenarien angenommen (gestrichelte Linie).

Methan (CH4) ist ein Treibhausgas, das etwa 28-mal stärker erwärmend wirkt als Kohlendioxid. Seine Konzentration in der Atmosphäre nimmt schnell zu: Im Vergleich zu vorindustriellen Bedingungen ist sie schon um mehr als das 2,5-fache angestiegen. Wie lange dieser Anstieg anhalten wird, und ob dadurch die Gefahr einer Überhitzung unseres Planeten besteht, sind wichtige Fragen für künftige Klimaänderungen.

Dr. Kleinen und seine Kollegen untersuchten daher die mögliche künftige Entwicklung des Klimasystems und des Methankreislaufs. Sie konzentrierten sich in ihrer Studie auf natürliche Methanemissionen aus Feuchtgebieten und einigen anderen Quellen. Sie haben eine erweiterte Version des Erdsystemmodells MPI-ESM des Max-Planck-Instituts für Meteorologie verwendet, die Methan mit berechnen kann. Auf diese Weise konnten sie die künftigen Methankonzentrationen unter fünf verschiedenen Klimawandel-Szenarien berechnen. Dabei stellten sie fest, dass die Methanemissionen aus Feuchtgebieten viel stärker von CO2- und Temperaturveränderungen abhängen, als es bisher für zukünftige Klimazustände angenommen wurde. Insbesondere stellten sie einen sehr starken Anstieg der natürlichen Methanemissionen in den Szenarien mit besonders starker Erwärmung fest. Hier waren die Emissionen bis zu viermal höher als bisher angenommen. Dies kommt vor allem in den Jahrhunderten nach 2100 zum Tragen, da erst dann die Zunahme der Treibhausgase endet und die Gesamtwirkung der emittierten Treibhausgase zur vollständigen Erwärmung führt. Außerdem stellten sie fest, dass die erhöhten natürlichen Methanemissionen so lange anhalten werden, wie das Klima wärmer als heute bleibt. Die Autoren untersuchten das Klima für die nächsten 1000 Jahre, und die Temperaturen und Methankonzentrationen in den Szenarien mit starker Erwärmung bleiben bis zum Ende des Jahrtausends hoch und nehmen nur langsam ab.

In einer früheren Studie haben Dr. Kleinen und Prof. Brovkin schon dasselbe Modellierungssystem auf Klimazustände der Vergangenheit angewendet, z. B. auf das letzte glaziale Maximum und das frühe Holozän, und stellten dabei eine gute Übereinstimmung mit Belegen aus Eiskerndaten fest.

Dr. Thomas Kleinen: „Wir haben das Modell sorgfältig anhand der jüngsten Methanbilanz validiert, und die räumliche Verteilung der Emissionen im heutigen Klima sowie die Gesamtemissionen sind sehr gut vergleichbar. Das Modell schneidet auch für Klimazustände der Vergangenheit sehr gut ab, was uns Vertrauen in unsere Ergebnisse für die Zukunft gibt.“

Prof. Victor Brovkin: „Die Methankonzentrationen sind in der Vergangenheit immer zusammen mit der Erwärmung gestiegen, was eine positive Rückkopplung zum Klimawandel darstellt. Für die Zukunft finden wir ein ähnliches Verhalten, und diese zusätzliche Erwärmung kommt zur Erwärmung durch die CO2-Emissionen hinzu.“

Dr. Benedikt Steil: „Bisher ist man immer davon ausgegangen, dass die anthropogenen Methanemissionen für die zukünftigen Methankonzentrationen viel wichtiger als die natürlichen sind. Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese Annahme falsch ist, weil die Emissionen aus Feuchtgebieten so stark von der Erwärmung bestimmt werden.“

Zur Redakteursansicht