Methanquellen und -verteilung in zwei unterschiedlichen Arktischen Randmeeren

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Gerhard Bohrmann; Dr. Susan Mau; Dr. Thomas Pape
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 430936359

Methanemissionen im arktischen Meer sind von großer klimatischer, geopolitischer und sozialer Bedeutung. Laut einer kürzlich erschienenen Studie sind Tausende von Petagramm (1 Pg = 1015 g) Kohlenstoff in der arktischen Region im Permafrostboden und in Gashydraten eingelagert. Es ist bekannt, dass die Temperaturen in der Arktis schneller steigen als der globale Durchschnitt. Somit sind diese Quellen von herausragender Bedeutung als potentiell zusätzliche Treibhausgasemissionen aufgrund des Klimawandels in den nächsten 100 Jahren. Allerdings ist es schwierig vorherzusagen, wie schnell diese Freisetzungen erfolgen und inwieweit das Methan direkt in die Atmosphäre gelangen wird. Deswegen planen wir, Dr. Renat Shakirov, V.I. Il’ichev Pacific Oceanological Institute Wladiwostok, und Dr. Susan Mau, Universität Bremen, eine russisch-deutsche Zusammenarbeit, um Methanquellen und -senken in zwei unterschiedlichen arktischen Randmeeren zu untersuchen. Die Baffin Bay ist ein mehrere tausend Meter tiefes Becken, das an das grönländische Eisschild angrenzt, von dem Gletscher bis in das Wasser reichen. Dagegen ist die Ostsibirische See ein flaches Schelfmeer, das an Permafrost und Tundra geprägten Land grenzt aus dem Flüsse erodiertes Material in die See eintragen. Beide Gebiete sind saisonal eisbedeckt und zeigen ähnliche Veränderungen in der Meereisdecke und den Oberflächenwassertemperaturen in den letzten dreißig Jahren. Wir nehmen an, dass der Methanzyklus in einem flachen Meeresgebiet für den globalen Klimawandel anfälliger ist als in einem Gebiet in der Nähe von gletscherbedeckten Land in nächster Zeit. Um diese Hypothese zu testen, sind zwei Expeditionen geplant. Eine Expedition zur Baffin Bay, die von den deutschen Partnern organisiert wurde, und eine in die Ostsibirische See, die von den russischen Kollegen organisiert wird. Beide Ausfahrten dienen zur 1) Untersuchung von leichten Kohlenwasserstoffen und organischem Material in den oberen Metern des Sediments, 2) Kartierung von Gasblasenaustritten, gelöstem Methan und Spurenelementen in der Wassersäule, 3) Messungen des Methanflusses in die Atmosphäre und 4) der Quantifizierung von Methanumsatzraten sowie der Untersuchung der assoziierten Mikroorganismen im Sediment und in der Wassersäule. Durch diese Daten wird es möglich sein herauszufinden, 1) ob biogenes oder thermogenes Methan, Methan aus Kohlelagerstätten oder dem Grundwasser in den Randmeeren angereichert wird, 2) wie viel Methan derzeit im Sediment generiert wird, und 3) ob und warum der Methanfluss in die Atmosphäre variiert, aufgrund variabler Gasblasenaustritte oder aufgrund unterschiedlicher mikrobieller Methanumsatzraten. Diese quantitative Basisstudie wird wertvolle Daten liefern, um die erheblichen Unsicherheiten im Methanzyklus der Arktis zu überwinden, und sie könnte zeigen, welche Art von Randmeer zum Zeitpunkt der Untersuchung stärker von der globalen Erwärmung beeinflusst wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research, bis 3/2022
• Kooperationspartner: Professor Dr. Renat Shakirov, bis 3/2022