Dienstag, 28. März 2017

Kontinentalrand mit Leckage

     Wenn Methangas vor der Küste Spitzbergens aus dem Meeresboden austritt, ist die Ursache davon nicht immer die Auflösung von Methanhydraten im Zuge einer Temperaturerwärmung. Basis für diese Annahme sind zwei Fahrten zur Küste Spitzbergens. Die Ergebnisse hat Susan Mau hat jetzt gemeinsam mit weiteren Kolleginnen und Kollegen vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen, dem Alfred-Wegener-Institut Bremerhaven und der Oregon State University (USA) veröffentlicht.
Am oberen Kontinentalrand, vor der Küste Spitzbergens zwischen der Bäreninsel und dem Kongsfjord, tritt an mehr als tausend Stellen Methangas aus dem Meeresboden aus. Frühere Expeditionen berichteten von Methangasaustritten vor dem Prinz-Karl-Vorland, wobei manche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von einer Methanfreisetzung durch Auflösung von Methanhydraten im Sediment im Zuge einer Temperaturerwärmung der vergangenen Jahre ausgingen. Die Ergebnisse zweier Fahrten mit dem Forschungsschiff HEINCKE im Jahre 2015 zeigen allerdings, dass die Methanemissionen nicht auf diese Stelle begrenzt sind, sondern über fünf Breitengrade entlang des Kontinentalrandes immer wieder anzutreffen und sehr wahrscheinlich an die Hornsund-Bruchzone gebunden sind. Die Ergebnisse hat Susan Mau jetzt gemeinsam mit weiteren Kolleginnen und Kollegen vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen, dem Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung Bremerhaven und der Oregon State University (USA) veröffentlicht.

Als Basis für die Untersuchungen von Susan Mau und ihren Kolleginnen und Kollegen dienten Daten von zwei Forschungsfahrten im Sommer 2015. „Hydroakustisch wurden die Gasblasenaustritte, sogenannte Flares, nachgewiesen. Wir wussten also vorher, dass vor dem Prinz-Karl-Vorland Gas austritt, denn die Stelle dort ist sehr gut untersucht“, erklärt Susan Mau. Ihre Daten zeigen aber, dass es mehr Austrittsstellen vor der gesamten Küste gibt. Diese Austritte folgen einer Bruchzone am oberen Kontinentalrand, die möglicherweise den Aufstieg von Methan aus größeren Tiefen entlang der Nahtstelle ermöglicht. Wie aus einem löchrigen Fahrradschlauch, der in Wasser getaucht wird, kann das aufsteigende Gas entlang der so genannten Störungszonen austreten und im Meerwasser aufsteigen. Am gesamten Hang vor der Küste Svalbards haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Methankonzentration gemessen, sie ist laut Mau überall hoch gewesen. „Stark erhöht war sie aber an den Stellen, an denen viele dieser Flares sind.“ Zudem sei auffällig gewesen, dass das Gas eher an höher gelegenen Stellen austritt und nicht in den Senken dazwischen. Als Grund dafür vermutet Susan Mau feinkörnige Ablagerungen, die die Löcher verstopfen, an denen das Gas austreten könnte.

Warum gibt es so viele nachgewiesene Austrittsstellen vor dem Prinz-Karl-Vorland? Gibt es noch andere Austrittstellen vor der Küste Svalbards? Dies waren die Ausgangsüberlegungen für die von Susan Mau und Gerhard Bohrmann geleiteten Fahrten. Hinzu kommt, dass durch Gesteinsproben und seismische Untersuchungen nachgewiesen ist, dass die gesamte Küste eine ähnliche tektonische Beschaffenheit und eiszeitliche Geschichte hat. Die nachgewiesenen Gasaustritte vor der Küste Svalbards sind vor allem darum interessant, weil Forschende vermuten, hier steige Methan auf, das sich wiederum aus Methanhydraten löst. Methanhydrate haben eine feste eisähnliche Struktur, die nur unter bestimmten Druckverhältnissen in definierten Tiefen und bei niedrigen Temperaturen stabil sind. Erwärmt sich das Meerwasser, sind Methanhydrate nicht mehr stabil, als Folge tritt Methangas aus.

Wird also das Wasser wärmer – zum Beispiel durch den Klimawandel –, kommen Methanhydrate nur in Sedimenten tieferen Meeresbodens vor. Die Zone, in der Gashydrate stabil sind, verlagert sich also. Die von Mau und ihren Kolleginnen und Kollegen aufgezeichneten Gasblasenemissionen treten aber auch oberhalb dieser Grenze aus und sind somit keine anthropogen ausgelösten Gasfreisetzungen aus Methanhydraten. Diese Methangasaustritte zeigen eher, dass große Mengen des Gases aus der Tiefe entlang der Hornesund-Störungszone, einer weitreichenden Bruchzone in der Erdkruste austreten; ein natürlicher geologischer Prozess. Das führt zu einer hohen Gaskonzentration, die das Team über eine Länge von hunderten von Kilometern entlang der Küste gefunden hat. Die Daten vom Sommer 2015 zeigen weiter, dass das gelöste Methan durch Mikroben in der Wassersäule oxidiert wurde und nur ein kleinerer Teil in die Atmosphäre übergegangen ist. Mikroben bewahren sozusagen vor einer erhöhten Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre.

Aus den aktuellen Ergebnissen ergeben sich nun zahlreiche weitere Ansätze für die Geologen Susan Mau und Gerhard Bohrmann: Wie genau verläuft die tatsächliche Störungszone? Wie ist der Untergrund beschaffen? Wo liegen die Reservoirs der Gasvorkommen? Und: Wie alt ist das austretende Gas? Dass die zahlenmäßig häufigen Gasblasenaustritte mit von Menschen verursachter Erwärmung der Ozeane zusammenhängen, hat sich indes nicht bestätigt.

Weil Mau mit ihren Kolleginnen und Kollegen vor allem im Sommer vor der Küste unterwegs war, ist unklar, was genau in anderen, kälteren und stürmischeren Jahreszeiten passiert. „Unsere Ergebnisse schreien förmlich danach, die Austritte über längere Zeiträume zu untersuchen“, betont Mau. „Wir müssen hinterfragen, was der Grund für die hohe Methangaskonzentration war, die immer wieder in der Erdgeschichte auftreten. Ziel ist es, die Austrittstellen zu beobachten um herauszufinden, was genau über das Jahr passiert. Erst dann ist es möglich, genauere Schlüsse zu ziehen – zum Beispiel auch dazu, ob die Gasaustritte in diesen Tiefen und in dieser Klimazone klimarelevant sind.“

Originalveröffentlichung:
Susan Mau, Miriam Römer, Martha E. Torres, Ingeburg Bussmann, Thomas Pape, Ellen Damm, Patrizia Geprägs, Paul Wintersteller, Chieh-Wei Hsu, Markus Loher und Gerhard Bohrmann: Widespread methane seepage along the continental margin off Svalbard - from Bjørnøya to Kongsfjorden. Sci. Rep. 7, 42997; doi: 10.1038/srep42997 (2017)

Ulrike Prange PressestelleMARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen



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