Methan ist ein besonders wirksames Treibhausgas, und ausgerechnet in einer der kältesten Regionen der Erde nimmt seine Freisetzung rasant zu. Über dem sibirischen Permafrost haben sich die Emissionen innerhalb eines Jahrzehnts mehr als verdoppelt. Verantwortlich ist eine Kombination aus rascher Erwärmung, zunehmenden Bränden und sich verändernden Feuchtgebieten. Fachleute warnen, dass diese Entwicklung die globalen Klimaziele empfindlich erschweren könnte.
Methan entsteht überall dort, wo organisches Material unter Sauerstoffmangel zersetzt wird, etwa in Feuchtgebieten, Sümpfen und wassergesättigten Böden. Als Treibhausgas verbleibt es zwar kürzer in der Atmosphäre als Kohlendioxid, doch in dieser Zeit absorbiert es deutlich mehr Wärmestrahlung und heizt das Klima entsprechend stark auf. Eine Schlüsselregion für die künftige Entwicklung ist Sibirien, das fast die Hälfte des Permafrosts der Nordhalbkugel beherbergt. In diesen dauerhaft gefrorenen Böden sind enorme Mengen an Kohlenstoff gespeichert. Taut der Boden auf, können Mikroorganismen das freigesetzte organische Material verarbeiten und dabei Methan bilden. Weil sich die Arktis rund viermal so schnell erwärmt wie der globale Durchschnitt, gerät dieser Speicher zunehmend in Bewegung, was seit Langem als mögliches Risiko für das Klimasystem gilt.
Wie stark die Freisetzung tatsächlich zunimmt, war lange schwer zu beziffern, denn Messstationen sind in der weiten, unzugänglichen Region rar und die Umweltbedingungen komplex. Entsprechend weit gingen bisherige Schätzungen auseinander. Dass die Pole trotz globaler Erwärmung mit Extremen aufwarten, zeigt sich auch am anderen Ende der Erde, wo die Antarktis die tiefste Temperatur seit Jahren meldete. Für Sibirien nutzte ein internationales Team nun eine Kombination aus Satellitenbeobachtungen und atmosphärischer Modellierung, um die Emissionen über einen längeren Zeitraum verlässlich zu quantifizieren. Grundlage waren Daten aus den Jahren 2010 bis 2023. Damit ließ sich nicht nur die Menge des freigesetzten Methans bestimmen, sondern auch nachvollziehen, welche Prozesse den Anstieg in verschiedenen Teilen Sibiriens antreiben.
Die Auswertung zeigt, dass die Emissionen in der Wachstumssaison inzwischen mehr als doppelt so hoch liegen wie im Jahr 2010, mit einem Anstieg von rund fünf Prozent pro Jahr. Wie das Team um Forschende der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und des britischen National Centre for Earth Observation in einer Studie im Fachjournal Science darlegt, treiben zwei unterschiedliche Mechanismen den Trend in West- und Ostsibirien an. Im Westen sorgen wärmere und feuchtere Bedingungen für eine gesteigerte Methanbildung in den Feuchtgebieten. Im Osten begünstigen dagegen heißere und trockenere Verhältnisse häufigere Brände, die zusätzlich Treibhausgase freisetzen. Als Datengrundlage diente unter anderem der japanische Satellit GOSAT, dessen langjährige Messreihen zeigen, wie eng die steigenden Methanwerte mit veränderter Luftzirkulation, Bodenzustand und Feueraktivität zusammenhängen.
Die Sorge der Fachleute richtet sich vor allem auf die Rückkopplung mit dem Klimasystem. Wenn die Erwärmung mehr Methan freisetzt und dieses Methan die Erwärmung weiter verstärkt, kann sich der Prozess selbst antreiben, unabhängig davon, wie stark die vom Menschen verursachten Emissionen sinken. Zwar trägt Sibirien bislang nur etwa fünf Prozent zu den weltweiten Methanemissionen bei, doch der beobachtete Trend könnte einen erheblichen Teil der globalen Minderungsziele bis 2050 zunichtemachen. Die Folgen der Erwärmung sind an vielen Stellen bereits sichtbar, etwa wenn Küstenstädte schneller versinken, als der Meeresspiegel steigt. Die Studie liefert nun einige der bislang klarsten Belege dafür, dass die arktische Erwärmung die Methanfreisetzung schon heute auf regionaler Ebene verstärkt und diese Entwicklung voraussichtlich bis mindestens 2050 anhält.
Die Genauigkeit solcher Aussagen hängt entscheidend von der Datengrundlage ab. Weil bodennahe Messungen in Sibirien nur punktuell vorliegen, kombinierten die Forschenden Satellitendaten mit Modellen des atmosphärischen Transports und weiteren Beobachtungen. So ließ sich der beobachtete Anstieg der Methankonzentration mit den zugrunde liegenden Prozessen verknüpfen und regional zuordnen. Die Autoren weisen zugleich auf verbleibende Unsicherheiten hin, etwa auf nur schwach ausgeprägte, nichtlineare Zusammenhänge zwischen den einzelnen Einflussgrößen. Dennoch gilt der Datensatz als belastbar, weil er einen ungewöhnlich langen Zeitraum abdeckt und verschiedene Messansätze zusammenführt. Für die weitere Forschung liefert er eine Grundlage, um regionale Schwellenwerte im Klimasystem besser einzuschätzen und die Rolle des sibirischen Permafrosts in künftigen Prognosen realistischer abzubilden.
Science, Decadal doubling of Siberian methane emissions due to warming-induced fires and methanogenesis; doi:10.1126/science.aea5828