Quantifizierung arktisch-borealer Methanemissionen mithilfe atmosphärischer Messungen und eines globalen inversen Modells

Warum nördliches Methan wichtig ist

Methan ist ein starkes Treibhausgas, und die gefrorenen Landflächen rund um die Arktis speichern riesige Kohlenstoffvorräte, die bei Erwärmung freigesetzt werden könnten. Wissenschaftler befürchten, dass auftauende Böden und sich ausdehnende Feuchtgebiete diese Region zu einer bedeutenden neuen Methanquelle machen und so die Klimaerwärmung beschleunigen könnten. Diese Studie stellt eine einfache, aber entscheidende Frage: Wie viel Methan entweicht heute tatsächlich aus der Arktis–Borealzone, ändert sich die Emission im Zeitverlauf, und was steuert diese Veränderungen?

Ein neuer Blick aus der Luft

Anstatt Methan nur bodennah zu messen, nutzten die Forschenden Luftmessungen aus einem Netzwerk von 154 Messstationen weltweit, darunter 33, die über die Arktis und die nördlichen Wälder verteilt sind. Diese Stationen beproben die Luft kontinuierlich und verfolgen, wie Methankonzentrationen steigen und fallen. Das Team speiste diese Beobachtungen in ein globales Computersystem ein, das umgekehrt rechnen kann: Ausgehend davon, wie sich Luft um den Planeten bewegt und vermischt, welches Muster von Emissionen an der Oberfläche erklärt am besten das an jedem Turm gemessene Methan? Durch die Kombination der Beobachtungen mit vorherigen Schätzungen aus Land- und Emissionsmodellen verringerten sie die durchschnittliche Unsicherheit regionaler Methanemissionen in der Arktis–Borealzone um etwa zwei Drittel.

Wie viel Methan der Norden ausstößt

Die Analyse zeigt, dass die Arktis–Borealregion von 2010 bis 2021 jährlich etwa 45 Teragramm Methan emittierte — rund 7 Prozent der globalen Emissionen. Das liegt über früheren "bottom-up"-Schätzungen, die rein auf Landmodellen und Inventaren basierten und dazu neigten, Emissionen insbesondere in Russland zu unterschätzen. Fast die Hälfte dieses Methans stammt aus Feuchtgebieten, mit zusätzlichen Anteilen aus menschlichen Aktivitäten wie der Förderung fossiler Energieträger und Landwirtschaft, anderen natürlichen Quellen wie Seen und Termiten, Bränden sowie einem kleinen Beitrag aus angrenzenden Meeresgebieten. West-Russland sticht als größtes Hotspot hervor und emittiert zwei- bis sechsmal mehr Methan als Unterregionen wie Alaska oder Nordkanada, bedingt durch ausgedehnte Feuchtgebiete und intensive Öl- und Gasaktivitäten.

Saisonale Schwankungen

In den hohen nördlichen Breiten folgen die Methanemissionen einem klaren Jahresrhythmus. Sie sind im dunklen, gefrorenen Winter am niedrigsten und steigen stark an, wenn der Schnee schmilzt und die Böden sich erwärmen, mit einem Maximum im Juli und August, wenn Feuchtgebiete warm, wassergesättigt und biologisch aktiv sind. Im Sommer entfallen auf Feuchtgebiete etwa 70 Prozent der Gesamtfreisetzung von Methan. Menschliche Quellen dominieren nur an wenigen Orten, vor allem im europäischen Teil des Untersuchungsgebiets. Die Einbeziehung atmosphärischer Daten veränderte hauptsächlich die Größe der saisonalen Spitzen, nicht deren zeitliche Lage, was darauf hindeutet, dass Modelle das saisonale Muster grob erfassen, aber in wichtigen Regionen die tatsächliche Größenordnung verfehlt haben.

Trends und klimatische Zusammenhänge

Über das zwölfjährige Beobachtungsfenster zeigen die gesamten arktisch-borealen Methanemissionen keinen starken, statistisch gesicherten Aufwärtstrend, doch treten einige bemerkenswerte Muster zutage. Bestimmte Jahre, insbesondere 2016, 2019 und 2020, heben sich mit Emissionen von einigen Prozent über dem Durchschnitt hervor, vor allem wegen feuchterer oder wärmerer Verhältnisse in feuchtgebietreichen Regionen und—im Jahr 2019—starker Feuertätigkeit im Osten Russlands. Betrachteten die Autoren speziell die Feuchtgebiete, fanden sie, dass wärmere Jahre allgemein mit höheren Methanemissionen verbunden sind, besonders im Spätsommer. Ein genauerer Blick auf Westsibirien — ein riesiges Tiefland mit moorreichen Flächen — zeigte einen deutlicheren lokalen Anstieg der Feuchtgebietsemissionen über die Zeit und eine überraschend starke Rolle des Winterschnees: Tiefere Schneedecken scheinen nach dem Schmelzen zu feuchteren Böden zu führen und damit zu höheren Methanemissionen in der folgenden warmen Saison.

Warum Schnee und Nässe wichtig sind

Die Fallstudie der Westsibirischen Tieflandsgebiete veranschaulicht, wie subtile Klimaverschiebungen die Methanfreisetzung verstärken können. Dicke Winterschneedecken isolieren den Boden, sodass Böden weniger tief gefrieren, und schmelzen anschließend langsam, wodurch Feuchtgebiete länger wassergesättigt bleiben. In diesen flachen, schlecht entwässerten Landschaften fördert die zusätzliche Feuchte Bedingungen, die methanbildende Mikroben begünstigen. Statistische Tests zeigten, dass eine Kombination aus Schneetiefe, Wachstumssaisonwärme und Niederschlag die meisten zwischenjährigen Schwankungen des Methans aus diesen Feuchtgebieten erklärt, während frühere Landmodelle einen Großteil dieser Sensitivität verpasst hatten.

Was das für die Zukunft bedeutet

Für Laien lautet die wichtigste Erkenntnis, dass die arktisch-borealen Landflächen bereits eine erhebliche und stark reaktionsfähige Methanquelle darstellen, sich aber noch nicht in einem dramatischen, schnellen Anwachsen befinden. Feuchtgebiete, besonders in Westrussland, spielen eine zentrale Rolle, und ihre Emissionen steigen in wärmeren, feuchteren Jahren. Weil sich die Region schneller als der globale Durchschnitt erwärmt und sich Schnee- sowie Niederschlagsmuster verändern, deutet die Studie darauf hin, dass die Methanfreisetzung aus nördlichen Feuchtgebieten in den kommenden Jahrzehnten wahrscheinlich zunehmen wird. Zugleich zeigt die Arbeit, dass dichte atmosphärische Überwachungsnetze in Kombination mit globalen Modellen unser Bild davon, wo Methan herkommt und warum, erheblich schärfen können — ein entscheidendes Wissen, um künftige Klima-Rückkopplungen einzuschätzen und Strategien zu deren Begrenzung zu entwerfen.

Zitation: Basso, L.S., Rödenbeck, C., Brovkin, V. et al. Quantifying Arctic-boreal methane emissions using atmospheric observations and a global inverse model. npj Clim Atmos Sci 9, 80 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01348-1

Schlüsselwörter: Arktisches Methan, Permafrost, Feuchtgebiete, Klimarückkopplung, Westsibirien