Vulkan schluckt Methan – und zeigt Forschern einen neuen Klima-Hebel
Nach dem Tonga-Ausbruch 2022 registrierten Satelliten in der Vulkanwolke über Tage hinweg einen ungewöhnlich starken Abbau von Methan.
Die gewaltige Eruptionswolke des Vulkans Tonga stieg 2022 bis in die Stratosphäre auf. Satelliten registrierten dort ungewöhnlich starken Methanabbau. © Wikimedia
Methan ist ein Klimagas mit Wucht. Es kommt aus Ställen, Reisfeldern, Mülldeponien und undichten Gasleitungen. In der Atmosphäre steigt die Menge seit Jahren stark an. Deshalb zählt jedes Verfahren, das weniger Methan in die Luft bringt – oder das Gas dort schneller abbaut. Nach dem Ausbruch des Unterwasservulkans Hunga Tonga-Hunga Ha’apai im Jahr 2022 fanden Satelliten nun etwas Überraschendes: In der riesigen Vulkanwolke wurde offenbar tagelang ungewöhnlich viel Methan abgebaut.
Darauf weist eine Studie in Nature Communications hin, an der unter anderem die Universität Kopenhagen beteiligt war. Das Forschungsteam beobachtete hohe Mengen Formaldehyd in rund 30 Kilometern Höhe. Dieser Stoff entsteht als Zwischenprodukt, wenn Methan chemisch zerlegt wird. Weil Formaldehyd normalerweise nach wenigen Stunden verschwindet, galt die tagelange Messung als Hinweis auf einen fortlaufenden Abbauprozess in der Wolke.
Wie der Methan-Abbau in der Vulkanwolke auffiel
Die Forscher arbeiteten mit dem TROPOMI-Instrument auf dem europäischen Satelliten Sentinel-5P. Damit lassen sich Spurengase und Luftverschmutzung weltweit täglich erfassen. Nach dem Ausbruch registrierte das System eine ungewöhnlich dichte Formaldehyd-Wolke, die sich über den Südpazifik bis Richtung Südamerika bewegte.
„Als wir die Satellitenbilder analysierten, waren wir überrascht, eine Wolke mit rekordhohen Formaldehyd-Konzentrationen zu sehen“, sagt Erstautor Maarten van Herpen von Acacia Impact Innovation BV. „Wir konnten die Wolke zehn Tage lang verfolgen.“
In der Stratosphäre erreichten die Werte laut Studie bis zu 12 ppb Formaldehyd. Solche Konzentrationen gelten dort als extrem ungewöhnlich. Nach Berechnungen des Teams wurden rund 900 Tonnen Methan pro Tag oxidiert. Die Forscher gehen außerdem davon aus, dass der Vulkan mindestens 330.000 Tonnen Methan in große Höhen geschleudert hatte.
Vulkan schluckt Methan offenbar durch Chlor-Reaktionen
Der Vulkan lag vor dem Ausbruch rund 150 Meter unter dem Meeresspiegel. Dadurch gelangten neben Asche und Gasen enorme Mengen Salzwasser in die Atmosphäre. Nach Ansicht des Teams entstand daraus eine seltene chemische Mischung.
Die Forscher vermuten folgenden Ablauf:
- Salzwasser verband sich mit eisenhaltiger Vulkanasche
- Sonnenlicht setzte daraus hochreaktive Chlor-Atome frei
- Diese Chlor-Atome griffen Methan an und bauten es ab
- Dabei entstand Formaldehyd als messbares Zwischenprodukt
Matthew Johnson von der Universität Kopenhagen nennt den Vorgang überraschend: „Neu und völlig unerwartet ist, dass derselbe Mechanismus offenbar auch in einer Vulkanwolke hoch in der Stratosphäre funktioniert.“
Ähnliche chemische Prozesse hatten Forscher bereits über dem Atlantik beobachtet. Dort reagieren Saharastaub, Meersalz und Sonnenlicht miteinander. Dass sich ein vergleichbarer Effekt offenbar auch nach einem Vulkanausbruch bildet, hatte zuvor niemand in dieser Form nachgewiesen.
Warum Methan für das Klima so wichtig ist
Methan bleibt deutlich kürzer in der Atmosphäre als CO₂. Nach etwa zehn Jahren zerfällt ein großer Teil wieder. Trotzdem besitzt das Gas eine enorme Klimawirkung. Über einen Zeitraum von 20 Jahren wirkt Methan laut Studie rund 80-mal stärker als Kohlendioxid.
Deshalb gelten sinkende Methan-Emissionen als eine Möglichkeit, die Erderwärmung vergleichsweise schnell zu bremsen. Das betrifft unter anderem:
- Lecks bei Erdgas und Öl
- Viehhaltung und Gülle
- Reisanbau
- Deponien und Abfälle
Die Konzentration von Methan steigt seit Jahren stark an. Laut Studie erreichte das Wachstum in den vergangenen Jahren den höchsten Stand seit Beginn moderner Messungen.
Satelliten sollen Methan-Verlust künftig sichtbar machen
In der Klimaforschung wächst deshalb das Interesse an Methoden, die Methan aktiv aus der Atmosphäre entfernen könnten. Bislang scheiterte vieles an einer praktischen Frage: Wie lässt sich überhaupt nachweisen, dass Methan tatsächlich verschwindet?
Hier liefert die neue Untersuchung einen möglichen Ansatz. Statt Methan direkt zu messen, suchte das Team nach Formaldehyd als chemischer Spur des Zerfalls. Das funktionierte sogar über dem offenen Ozean, wo klassische Methan-Messungen schwieriger sind.
„Wie beweist man, dass Methan aus der Atmosphäre entfernt wurde?“, sagt Mitautor Jos de Laat vom Königlich-Niederländischen Meteorologischen Institut. „Das ist sehr schwierig. Aber hier konnten wir zeigen, dass sich der Methanabbau tatsächlich mit Satelliten beobachten lässt.“
Die Forscher betonen allerdings auch, dass der Hunga-Tonga-Ausbruch ein Sonderfall war. Die Explosion schleuderte Material bis in Höhen von etwa 55 Kilometern. Hinzu kamen große Mengen Meerwasser und vergleichsweise wenig Schwefel – Bedingungen, die sich nicht einfach übertragen lassen.
Kurz zusammengefasst:
- Methan heizt die Erde kurzfristig viel stärker auf als CO₂, deshalb kann ein schnellerer Abbau des Gases fürs Klima wichtig sein.
- Nach dem Tonga-Ausbruch 2022 fanden Satelliten in der Vulkanwolke über Tage hinweg Spuren von ungewöhnlich starkem Methanabbau.
- Eine Studie in Nature Communications deutet darauf hin, dass Salzwasser, Vulkanasche, Sonnenlicht und Chlor dabei eine chemische Kettenreaktion auslösten.
Übrigens: Wenn sich CO₂ künftig nicht nur speichern, sondern gezielt in neue Rohstoffe verwandeln lässt, könnte aus einem Industrieproblem ein Baustein für klimafreundlichere Produkte werden. Wie Forscher dafür einen künstlichen Stoffwechsel im Reagenzglas bauen, lesen Sie in unserem Artikel.
Bild: © NASA / Kayla Barron via Wikimedia unter Public Domain
