Sibiriens Methan-Ausstoß verdoppelt sich – Forscher warnen vor Folgen bis 2050

Eine Science-Studie zeigt: Sibiriens Methanemissionen stiegen seit 2010 stark. Bis 2050 könnten sie Klimaziele spürbar erschweren.

Im Permafrost der Nordhalbkugel steckt etwa doppelt so viel Kohlenstoff wie derzeit in der gesamten Atmosphäre. Und ausgerechnet diese riesige Tiefkühltruhe beginnt sich zu verändern. In Sibirien steigen die Methanemissionen inzwischen deutlich: Zwischen 2010 und 2023 haben sie sich während der Vegetationsperiode ungefähr verdoppelt. Im Westen fördern wärmere, feuchtere Böden die Methanbildung, im Osten treiben Hitze und Brände den Ausstoß nach oben.

Ein internationales Team unter Leitung des Institute of Atmospheric Physics der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) hat die Entwicklung rekonstruiert. Die Ergebnisse erschienen in Science. Insgesamt kamen 12,0 ± 1,9 Teragramm Methan hinzu, im Mittel rund fünf Prozent pro Jahr.

Methan in Sibirien nimmt seit 2010 rasant zu

Methan bleibt zwar deutlich kürzer in der Atmosphäre als Kohlendioxid, hält Wärmestrahlung aber besonders wirksam zurück. Steigt seine Konzentration schnell, kann es die Erderwärmung deshalb schon innerhalb weniger Jahrzehnte kräftig verstärken. Besonders relevant ist der hohe Kohlenstoffvorrat im Norden: Die Permafrostregionen der Nordhalbkugel speichern etwa doppelt so viel Kohlenstoff, wie sich derzeit in der Atmosphäre befindet.

Sibirien verursacht zwar nur rund fünf Prozent der weltweiten Methanemissionen. Der jüngste Anstieg fällt dennoch beträchtlich aus. Die Zunahme seit 2010 entsprach laut CAS etwa 92 Prozent des gleichzeitigen weltweiten Anstiegs der Methanemissionen aus Feuchtgebieten. Diese natürlichen Quellen tragen wiederum fast ein Drittel zu den globalen Methanemissionen bei.

Der Jenissei trennt zwei völlig verschiedene Entwicklungen

Eine geografische Grenze verläuft ungefähr entlang des Jenissei. Westlich des großen sibirischen Flusses wird das Klima feuchter. Östlich davon nehmen Wärme und Trockenheit zu. Beide Entwicklungen treiben die Methanemissionen nach oben, allerdings über unterschiedliche Wege.

In Westsibirien transportieren veränderte Luftströmungen mehr Wärme und Feuchtigkeit in die Region. Dadurch verändern sich Temperatur und Wasserhaushalt von Permafrostböden und Feuchtgebieten. Nasse, sauerstoffarme Böden bieten Mikroorganismen günstige Bedingungen. Sie zersetzen organisches Material und produzieren dabei Methan. Diese Emissionen nahmen um rund 0,4 ± 0,1 Teragramm Methan pro Jahr und Jahr zu.

Im Osten treiben Hitze und Brände Methan hoch

Ganz anders entwickelt sich Ostsibirien. Dort stehen häufiger Hochdrucklagen im Zusammenhang mit der Arktischen Oszillation. Sie bringen über längere Zeit warme und trockene Bedingungen. Vegetation trocknet stärker aus, und Wald- sowie Flächenbrände können leichter entstehen und sich ausbreiten.

Der Effekt ist messbar. Die feuerbedingten Methanemissionen stiegen dort um rund 0,7 ± 0,1 Teragramm pro Jahr und Jahr. Damit trägt Ostsibirien stärker zum beobachteten Wachstum bei als der Westen. Auch für die kommenden Jahrzehnte erwarten die Forscher dort den größeren Anteil des zusätzlichen Ausstoßes.

© IAP/CAS; produziert vom Bureau of International Cooperation, Chinese Academy of Sciences Zwei Regionen, zwei Treiber: In Westsibirien sorgen wärmere Winter und feuchtere Böden für mehr Methan, in Ostsibirien fördern Hitze und Trockenheit Brände – beide Entwicklungen treiben den Ausstoß nach oben. © IAP/CAS; produziert vom Bureau of International Cooperation, Chinese Academy of Sciences

Satelliten und Messtürme verfolgen das Methan über Sibirien

Sibirien ist riesig und nur dünn mit Messstationen ausgestattet. Das Team kombinierte deshalb Daten des japanischen Satelliten GOSAT mit Messungen bodennaher Stationen und hoher Beobachtungstürme. Ein atmosphärisches Inversionssystem berechnete daraus, wo Methan freigesetzt wurde und wie sich die Mengen veränderten.

Bereits 2021 fiel den Wissenschaftlern der Aufwärtstrend auf. „Wir haben den Anstieg der sibirischen Methanemissionen erstmals 2021 festgestellt“, sagt Studienleiter Yi Liu. Danach verglich das Team den Befund über mehrere Jahre mit unabhängigen Messreihen und Methoden. Nach Angaben der CAS sank die Unsicherheit der berechneten Emissionen und ihres Trends dadurch auf rund zehn Prozent.

Bis 2050 könnte Sibirien Einsparungen teilweise auffressen

Besonders auffällig reagierten die Emissionen auf hohe Temperaturen. Mit steigenden Temperaturspitzen nahm der Methanausstoß nicht gleichmäßig zu, sondern leicht beschleunigt. Für ihre Projektionen verbanden die Wissenschaftler diese Beziehung mit Klimamodellen und realen Beobachtungsdaten.

Unter dem sehr emissionsreichen Klimaszenario SSP5-8.5 könnte der zusätzliche Methanausstoß Sibiriens bis 2050 rund 20 Prozent jener menschengemachten Methanreduktionen ausgleichen, die weltweit für die Klimaziele nötig wären. „Veränderungen natürlicher Quellen könnten einen Teil unserer Minderungsbemühungen zunichtemachen“, sagt Liu. Vor allem Ostsibirien dürfte den Berechnungen zufolge den künftigen Anstieg bestimmen.

Kurz zusammengefasst:

Sibiriens Methanemissionen haben sich während der Vegetationsperiode seit 2010 etwa verdoppelt.
Im feuchteren Westen fördert Methanbildung in Böden den Anstieg, im wärmeren und trockeneren Osten vor allem Feuer.
Bis 2050 könnten höhere Emissionen aus Sibirien rund 20 Prozent der weltweit nötigen Methaneinsparungen ausgleichen.

Übrigens: Während Sibirien immer mehr Methan freisetzt, beobachteten Forscher nach dem Tonga-Ausbruch das Gegenteil: In der Vulkanwolke wurde das Klimagas offenbar ungewöhnlich schnell abgebaut. Wie Salzwasser, Vulkanasche und Sonnenlicht dabei zusammenspielten, mehr dazu in unserem Artikel.