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Methanaustritte in der Arktis hängen auch vom Mond ab

Gezeiten bewirken periodische Emissionen von Treibhausgas aus dem Meeresgrund

Vollmond
Der Mond beeinflusst nicht nur die Gezeiten an der Küste, er erzeugt auch Druckschwankungen im offenen Meer – und diese beeinflussen den Methanaustritt aus dem Meeresgrund. © Maja Sojtaric

Verborgene Gasquellen: Die arktischen Meere könnten mehr Methan ausstoßen als aufgrund sporadischer Messungen angenommen. Denn schon geringe Schwankungen des Wasserdrucks durch die Gezeiten können eine periodische Gasfreisetzung auslösen, wie eine Studie enthüllt. Viele vermeintlich inaktive Zonen des Meeresgrunds geben dadurch bei Niedrigwasser deutlich nachweisbare Methanmengen ab – selbst auf dem offenen Meer und wenn der Tidenhub kaum messbar ist.

Ob am Kontinentalhang Nordamerikas, in der Nordsee oder im Südpolarmeer: In vielen Meeresgebieten weltweit tritt Methangas aus dem Untergrund aus. Meist wird dieses potente Treibhausgas von Methanhydraten im Meeresgrund freigesetzt, die bei Erwärmung und Druckentlastung ihre Gasfracht abgeben.  Flache Gasreservoire können bei tektonischer oder menschengemachter Störung ebenfalls Methan freisetzen.

Auch unter dem Nordpolarmeer gibt es große Vorkommen an Gashydraten, wie Messungen belegen. Bisher haben Forscher aber nur an wenigen Stellen aktive Methanaustritte nachgewiesen.

Druckmessung im Meeresgrund

Doch diese vermeintliche Ruhe könnte trügen, wie nun ein norwegisch-französisches Forscherteam herausgefunden hat. Für ihre Studie hatten sie winzige Drucksensoren im Meeressediment des Polarmeeres nordwestlich von Spitzbergen platziert. Dort ist das Wasser 900 bis 1.300 Meter tief und der methanhaltige Untergrund galt bislang als inaktiv und nicht freisetzend. Der Tidenhub beträgt in diesem Meeresgebiet weniger als einen Meter.

Die Forscher wollten wissen, ob und wie sich die schwachen, von den Gezeiten verursachten Druckschwankungen auf den Porendruck im Sediment und auf die Gasfreisetzung auswirken. Deshalb maßen sie parallel zum Druck auch den Methangehalt des Wassers über dem Meeresgrund.

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Gasaustritt bei Niedrigwasser

Das Ergebnis: Der Porendruck im Meeresgrund schwankt tatsächlich leicht im Takt der Gezeiten. Und schon diese minimalen Unterschiede reichen offenbar aus, um bei Niedrigwasser einen Teil des normalerweise im Porenwasser gelösten Methans freizusetzen. „Wir haben festgestellt, dass die Gasvorkommen direkt unter der Oberfläche selbst auf winzige Druckveränderungen reagieren“, berichtet Koautor Andreia Plaza Faverola von der Arktischen Universität in Tromsø.

Gasaustritte
Methanaustritte aus dem Meeresgrund sind hier als farbige, aufragende Spitzen zu erkennen. © Andreia Plaza Faverola

Bei Flut und damit höherem Wasserdruck bleibt das Methan demnach gelöst und steigt nicht ins Wasser auf. Bei Ebbe jedoch tritt das Gas aus dem Sediment aus und bildet nachweisbare Methanaustritte im darüberliegenden Meerwasser. „Das ist das erstem Mal, dass man diesen Zusammenhang im Arktischen Ozean beobachtet hat“, sagt Faverola. „Das ist ein echter Game-Changer und von potenziell großer Bedeutung.“

Methanemissionen bisher unterschätzt

Der Grund: „Dies verrät uns, dass der Gasausstoß aus dem Meeresgrund weit stärker und verbreiteter ist, als wir mit traditionellen Sonarkartierungen feststellen können“, erklärt der Forscher. „Denn diese registrieren solche periodischen, nur wenige Stunden anhaltenden Gasaustritte in der Regel nicht.“ Zudem trete das Methan an vielen dieser gezeitenbedingten Quellen meist nicht als gut sichtbare Bläschenwolke aus, sondern in unsichtbaren Strömen. „Sie werden daher nur bemerkt, wenn man Langzeitmessungen an diesen Stellen durchführt“, so Faverola.

Überraschend ist jedoch auch, dass diese periodischen Gasaustritte selbst bei schwachen Gezeiten und in tiefem Wasser vorkommen. Dort bleibt ein Großteil des austretenden Gases in der Wassersäule gelöst. „Aber was passiert in flacheren Meeresgebieten?“, fragt Faverolas Kollege Jochen Knies. „In flachem Wasser ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Methan die Atmosphäre erreicht, deutlich größer.“ Gleichzeitig machen sich die gezeitenbedingten Druckschwankungen dort stärker bemerkbar.

Verbindung von Mond, Gezeiten und Methan

Nach Ansicht der Forscher könnten ihre Ergebnisse daraufhin deuten, dass die Methanemissionen des Nordpolarmeeres – und möglicherweise auch anderer Ozeane – deutlich höher sind als bislang angenommen. Und sie belegen, dass die Gezeiten selbst auf dem offenen Meer einen erheblichen Einfluss haben können.

„Die Systeme der Erde sind auf vielfältige Weise miteinander verknüpft und viele Verbindungen beginnen wir erst jetzt aufzudecken“, sagt Faverola. „Eine dieser Verbindungen existiert im Arktischen Ozean: Der Mond verursacht Gezeiten, die Gezeiten erzeugen Druckschwankungen und bodennahe Strömungen und diese wiederum beeinflussen die submarinen Methanemissionen.“ (Nature Communications, 2020; doi: 10.1038/s41467-020-18899-3)

Quelle: UiT The Arctic University of Norway

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