Bis zu viermal mehr Methan: Amazonas-Gewässer unterschätzt

Methan zählt zu den wirksamsten Treibhausgasen und trägt stark zur Erwärmung der Erde bei. Ein großer Teil stammt aus natürlichen Quellen wie Feuchtgebieten. Neue Messungen über dem Amazonasbecken legen nun nahe, dass Flüsse, Deltas, Stauseen und regelmäßig überflutete Gebiete deutlich mehr Methan freisetzen können als bisher berechnet. Für die Klimaforschung ist die Verbindung von Methan und Amazonas deshalb wichtiger als angenommen, denn ungenaue Emissionswerte erschweren verlässliche Prognosen zum künftigen Klima.

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Chemie hat dafür Daten aus Flugzeugmessungen ausgewertet. Die Studie erschien im Fachjournal Geophysical Research Letters. Zwischen Dezember 2022 und Januar 2023 flog das Forschungsflugzeug HALO über weite Teile des Amazonasbeckens und maß die Methankonzentration in unterschiedlichen Höhen. Die Messungen reichten von etwa 200 Metern über der Erdoberfläche bis in 14,5 Kilometer Höhe.

Methan im Amazonas wurde regional deutlich unterschätzt

In der unteren Atmosphäre fanden die Forscher deutlich höhere Methankonzentrationen als erwartet. Unterhalb von sechs Kilometern lagen die Messwerte systematisch über den Ergebnissen von drei verschiedenen Atmosphärenmodellen. Am stärksten fiel der Unterschied unterhalb von vier Kilometern aus. In weniger als einem Kilometer Höhe lag die Methankonzentration im Mittel rund 135 Teile pro Milliarde über dem atmosphärischen Hintergrundwert von etwa 1907 Teilen pro Milliarde.

Um herauszufinden, aus welchen Gebieten das zusätzliche Methan stammt, kombinierten die Wissenschaftler die Flugzeugdaten mit Berechnungen zu Luftströmungen und Oberflächenemissionen. Insgesamt standen 7620 Messpositionen zur Verfügung. Für 5451 davon ließ sich ein Zusammenhang mit Emissionen vom Boden herstellen. Dabei zeigte sich, dass bisherige Modelle vor allem entlang großer Flüsse, Nebenflüsse und im Amazonasdelta zu niedrige Werte angesetzt hatten.

Flüsse treiben die Methanwerte im Amazonas stark nach oben

In einzelnen Regionen lagen die neu berechneten Emissionen bis zu viermal höher als die Werte des verwendeten Ausgangsmodells. Dieser Faktor gilt allerdings nicht für das gesamte Amazonasbecken. Über die komplette untersuchte Region hinweg erhöhte sich die geschätzte Emissionsmenge um rund fünf Prozent, von 62,23 auf 65,68 Millionen Tonnen Methan pro Jahr. Die starken Abweichungen konzentrierten sich also auf bestimmte Landschaften.

Besonders auffällig waren mehrere Gewässertypen:

Bei großen Flussdeltas lagen die Emissionen im Mittel 26 Prozent höher als zuvor berechnet.
Bei Stauseen betrug die Korrektur bis zu 19 Prozent.
Regelmäßig überflutete Flussgebiete kamen auf ein Plus von 13 Prozent.
Große Flüsse trugen zusätzlich rund 70.000 Tonnen Methan pro Jahr zur korrigierten Bilanz im gut beobachteten Gebiet bei.

Überschwemmte Wälder setzen viel Methan frei

Eine der stärksten Abweichungen fanden die Forscher südwestlich von Manaus, wo große Flächen regelmäßig unter Wasser stehen. Dort musste der bisherige Wert um bis zu 152 Gramm Methan pro Quadratmeter und Jahr nach oben korrigiert werden. Regional erreichten die neu berechneten Emissionen bis zu 227,51 Gramm pro Quadratmeter und Jahr. Im ursprünglichen Modell lag der höchste Wert bei 103,45 Gramm.

Hinter diesen Emissionen stehen natürliche biologische Prozesse. Wenn Pflanzenreste, Blätter und anderes organisches Material unter Wasser geraten, fehlt im Boden häufig Sauerstoff. Mikroorganismen bauen das Material dennoch weiter ab und produzieren dabei Methan. Flüsse transportieren zusätzlich große Mengen organischer Substanz und lagern sie an anderer Stelle wieder ab. Höhere Temperaturen können diese mikrobiellen Prozesse beschleunigen und damit die Methanproduktion erhöhen.

Auch Stauseen können zusätzliche Methanquellen schaffen

Künstlich angelegte Stauseen tauchen in den Berechnungen ebenfalls als unterschätzte Quellen auf. Für Wasserkraftwerke werden Flüsse oft aufgestaut. Dabei können große Waldflächen überflutet werden, sodass Bäume, Wurzeln und Pflanzenreste unter Wasser geraten. Dieses Material wird mit der Zeit zersetzt und kann dabei Methan freisetzen. Frühere Untersuchungen tropischer Stauseen hatten bereits hohe Emissionen festgestellt, vor allem in flachen Bereichen.

„Die Abweichungen zwischen Modellberechnungen und Realität haben mich motiviert, herauszufinden, woher das fehlende Methan stammt“, sagt Erstautorin Linda Ort vom Max-Planck-Institut für Chemie. Nach ihrer Einschätzung gibt es in tropischen Feuchtgebieten noch zahlreiche Methanquellen, die bisher zu niedrig eingeschätzt werden. Flüsse, Deltas, Moore, überflutete Wälder und Stauseen müssten deshalb genauer erfasst werden.

© Linda Ort / Max-Planck-Institut für Chemie Während menschgemachte Emissionen des starken Treibhausgases Methan gut bekannt sind, lassen sich natürliche Quellen wie die Amazonas-Feuchtgebiete nur schwer messen. Grund sind fehlende Daten und dichte Bewölkung, die Satellitenbeobachtungen erschweren. © Linda Ort / Max-Planck-Institut für Chemie

Messungen decken nur zwei Monate ab

Die Flugzeugdaten stammen aus Dezember 2022 und Januar 2023, also aus dem Übergang von der Trocken- zur Regenzeit. Die Forscher gehen davon aus, dass dieser Zeitraum ungefähr zwischen den saisonalen Extremen liegt. In der Regenzeit steigen die Methanemissionen meist an, während sie in der Trockenzeit niedriger ausfallen. Die auf ein Jahr hochgerechneten Werte beruhen daher auf der Annahme, dass die beiden Messmonate grob repräsentative Bedingungen liefern.

Auch räumlich sind die Ergebnisse nicht überall gleich belastbar. Am zuverlässigsten sind sie in Gebieten, über denen besonders viele Messungen einen klaren Bezug zu Emissionen am Boden erlaubten. Für andere Regionen bleiben größere Unsicherheiten. „Um den globalen Methanhaushalt zuverlässig zu erfassen, brauchen wir deutlich mehr Messungen“, sagt Eric Kort vom Max-Planck-Institut für Chemie. Ähnliche Wissenslücken vermuten die Forscher auch in tropischen Flusssystemen Zentralafrikas und Südostasiens.

Kurz zusammengefasst:

Flugzeugmessungen über dem Amazonas ergaben, dass Flüsse, Deltas, Stauseen und überschwemmte Gebiete regional deutlich mehr Methan freisetzen als bisher berechnet.
In einzelnen Regionen lagen die neu ermittelten Emissionen bis zu viermal höher, für das gesamte untersuchte Amazonasbecken stieg die Schätzung jedoch nur um rund fünf Prozent.
Die Ergebnisse beruhen auf Messungen aus Dezember 2022 und Januar 2023 und sollen helfen, natürliche Methanquellen in Klimamodellen genauer abzubilden.

Übrigens: Auch tief in den Torfmooren des Amazonas beeinflussen winzige Mikroben den Klimahaushalt – je nach Umweltbedingungen können sie Kohlenstoff speichern oder zur Freisetzung von CO₂ und Methan beitragen. Mehr dazu in unserem Artikel.