Assessing methane emissions from wetlands

Abstract

Angesichts der rund 28 bis 34-fach höheren Treibhauswirkung gegenüber CO2, trägt Methan (CH4), trotz geringerer atmosphärischer Konzentration, nach CO2 am zweitstärksten zum anthropogenen Strahlungsantrieb bei. Feuchtgebiete bilden dabei die mit Abstand bedeutendste natürliche Methanquelle. Die große Spannbreite heutiger Emissionsmodelle für Feuchtgebiete führt jedoch zu entscheidenden Unsicherheiten im globalen Methanbudget. Diese Unsicherheiten beeinträchtigen die Verlässlichkeit von Klimaprognosen. Als ersten Schritt haben wir die vier Methanflussmodelle für Feuchtgebiete: wetCHART, FLUXNET-CH4, Poulter et al. (2017) und CAMS über Kanada und Skandinavien ausgewertet und ihre monatlichen Flussfelder verglichen. Die vier Modelle sagen dabei stark unterschiedliche Emissionen voraus: In Kanada erreicht Poulter Höchstwerte von etwa 7 Tg CH4 im Sommer, während FLUXNET nur ungefähr 30 % davon voraussagt und CAMS und wetCHART dazwischen liegen. In Skandinavien variieren die sommerlichen Emissionsgipfel um etwa 50 % zwischen dem stärksten Szenario (Poulter) und dem monatlich jeweils schwächsten Modell. Danach haben wir die Abweichungen der CAMS-Modellkonzentrationen von den NOAA Obspack-Messwerten für die Messstationen BCK und ETL in Kanada, sowie PAL und SVB in Skandinavien, für das Jahr 2022 berechnet, nachdem wir zuvor die regionalen Hintergrundsignale (Alert (ALT) in Kanada; Mace Head (MHD) in Skandinavien) subtrahiert hatten. Diese vier Stationen wurden auf Basis einer FLEXPART-hergeleiteten „Footprint” und „Source Contribution”-Analyse ausgewählt. Wir haben uns für die Regionen Kanada und Skandinavien entschieden, weil beide Gebiete ausgedehnte boreale Feuchtgebiete aufweisen und über ein vergleichsweise dichtes Netz an in situ CH4- Messstationen verfügen. Für die skandinavischen Messstationen PAL und SVB liegen die hintergrundkorrigierten CAMS-Biaswerte zwischen etwa –33 und +28 ppbv, ohne ein klar erkennbares saisonales Muster. Trotz teils erheblicher Abweichungen in einzelnen Monaten stimmen die korrigierten Modellwerte über das gesamte Jahr hinweg sehr gut mit den Beobachtungen überein (jährlicher Median < 2,2 ppbv). Zur weiteren Minimierung verbliebener saisonaler Verzerrungen ist jedoch eine umfassende Überarbeitung aller zugrunde liegenden Emissionsinventare, nicht nur der Feuchtgebietsanteile, notwendig. Im Gegensatz dazu prägen Feuchtgebiete das Emissionsbild in Kanada so stark, dass sich der Großteil der ermittelten Biaswerte und ihre Saisonalität auf die Feuchtgebietsquellen zurückführen lässt. Nach der Korrektur des Hintergrundsignals liegen die CAMS-Biaswerte im Winter nahe bei Null, steigen aber im Sommer deutlich an und weisen jährliche Mediane von +8,65 ppbv an der Station ETL und +28,67 ppbv an der Station BCK auf. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass das CAMS-Modell die Feuchtgebietsemissionen während der Sommerzeit, in der Feuchtgebiete aktiv sind, deutlich überschätzt. Unsere Ergebnisse für Kanada zeigen, dass die Verwendung von emissionsärmeren Feuchtgebiet-Flussmodellen, bei der Modellierung von Methan-Konzentrationsfeldern, diese Überschätzung der Emissionen deutlich reduzieren kann. Unter den in dieser Arbeit untersuchten Modellen weist FLUXNET dabei den geringsten, sommerspezifischen Bias auf und erweist sich somit als besonders geeigneter Kandidat. WetCHART erzeugt Bias-Verläufe, die sehr eng an denen von CAMS liegen und bietet sich daher auch als brauchbares initiales Emissionsflussmodell für kanadische Feuchtgebiete an. Allerdings sollte hier eine Schnee-Maske zur Korrektur der Winterüberschätzungen angewendet werden.