Methanrätsel: Freispruch für unsere Vorfahren

Der langsame Anstieg der atmosphärischen Methangehalte in den letzten 5.000 Jahren ist – mit Ausnahme der letzten beiden Jahrhunderte – ausnahmsweise kein Menschenwerk. Das zeigte eine jetzt in „Nature“ veröffentlichte Modellanalyse mehrerer möglicher Auslösefaktoren. Nicht die Rodungen und Landwirtschaft unserer Vorfahren sind schuld, wie von einigen Forschern vermutet, sondern eine Veränderung der Sonneneinstrahlung ausgelöst durch Änderungen der Erdumlaufbahn.

Methan ist eines der potentesten Treibhausgase, seine aufheizende Wirkung auf die Atmosphäre ist rund 30-mal höher als die von Kohlendioxid. Das der Mensch und seine Landwirtschaft an dem rasanten Anstieg der Methankonzentrationen in der Atmosphäre in den letzten zweihundert Jahren schuld ist, darüber herrscht kaum noch Zweifel. Äußerst strittig ist dagegen die Ursache eines weiteren, weniger ausgeprägten Methananstiegs in den letzten 5.000 Jahren. In diesem Zeitabschnitt erhöhte sich der Gehalt des Treibhausgases von 550 parts per billion (ppb) bis auf 770 ppb.

Mensch oder Natur – wer war schuld?

Nach Ansicht einiger Geowissenschaftler könnte auch für diesen Anstieg ein menschlicher Einfluss verantwortlich sein. In einer Studie vertraten sie die Hypothese, dass schon die frühe Landwirtschaft, das Roden von Wäldern und andere Vegetationsveränderungen ausgereicht haben könnten, um die Methangehalt der Atmosphäre zu beeinflussen. Doch diese Hypothese ist stark umstritten, da viele Forscher der Meinung sind, die Eingriffe in die Natur durch die damals noch sehr viel kleinere menschliche Population seien zu gering, um einen so deutlichen Effekt zu haben.

Aber wenn der Mensch es nicht war, was dann? Und warum trat dieser Anstieg nur nach der letzten Eiszeit auf und nicht auch in den anderen Zwischeneiszeiten? Eine mögliche neue Antwort darauf hat jetzt ein Team britischer Wissenschaftler der Universitäten Bristol, Exeter und Sheffield gefunden. Durch eine Kombination mehrerer Modelle und Klimasimulationen gelang es ihnen, die Entwicklung der Methankonzentrationen in den letzten 130.000 Jahren mit der von gleich mehreren möglichen Ursachen zu vergleichen.

Modellierung verschiedener „Kandidaten“-Kombinationen

In einem ersten Schritt nutze die Forscher das globale gekoppelte Ozean-Atmosphärenmodell HadCM3 des Hadley Centre, um zu simulieren, wie sich das Klimasystem verändert, wenn nur einer oder eine Kombination der potenziellen Auslöser entsprechend dem realen Verlauf verändert wird. Zu den getesteten Faktoren gehören kleinste Veränderungen der Erdbahn, ein Anstieg von Treibhausgasen und die Veränderung von Eisbedeckung und Meeresspiegel. In einem zweiten Schritt wurden weitere Modelle mit diesen Ergebnissen gefüttert um festzustellen, wie sich Vegetationsverteilung, Methanemissionen und letztlich die Methankonzentration in der Atmosphäre veränderte.

Methanemissionen der letzten 130.000 Jahre unter verschiedenen Bedingungen © Singarayer et al. / Nature

Veränderungen von Erdbahn und Sonneneinstrahlung als Hauptursache

Das Ergebnis: Zumindest ein Teil des Methananstiegs ist auf orbitale Faktoren, auf winzige Veränderungen der Erdbahn zurückzuführen. In dem Modelllauf, in dem alle anderen Faktoren eingefroren wurden und nur dieser den realen Bedingungen entsprechend simuliert wurde, zeigte sich bereits leicht erhöhte Werte für das späte Holozän. Alle Durchgänge zeigten Schwankungen, die mit Variationen der solaren Einstrahlung vor allem in den Tropen korrelierten. Die Vegetationsmodelle ergaben, dass dadurch vor allem auf der Südhalbkugel große Mengen an Methan durch die Pflanzenwelt produziert wurden.

„Wir schließen daraus, dass der Anstieg des Methans im späten Holozän primär den steigenden Emissionen der Tropen auf der südlichen Hemisphäre zugeschrieben werden kann“, so die Forscher in ihrer Studie. „Im Gegensatz zur letzten Zwischeneiszeit werden diese Emissionen nicht durch eine entsprechende Abnahme der Emissionen der Nordhalbkugel ausgeglichen.“

Mensch – ausnahmsweise – unschuldig

Zwar ergaben die Modellrechnungen auch eine leichte Zunahme des atmosphärischen Kohlendioxids und damit unter Umständen auch das Signal eines menschlichen Einflusses, aber entscheidend für den Anstieg des Methans war dies nicht, so die Forscher: „Egal ob der leichte Anstieg des CO2 vom frühen zum späten Holozän nun natürlich oder anthropogen ist, er ist auf jeden Fall nicht der treibende Mechanismus. Die Ergebnisse der Sensibilitäts-Experimente deuten stark darauf hin, dass Klimaveränderungen aufgrund von Änderungen in der Sonneneinstrahlung die signifikante Rolle für den Methananstieg im Spät-Holozän spielte.“ Der Mensch scheint demnach an dieser Entwicklung ausnahmsweise mal nicht schuld zu sein. (Nature, 2011; doi:10.1038/nature09739)

(Nature, 03.02.2011 – NPO)