Angetrieben durch die menschlichen Treibhausgasemissionen erwärmt sich das globale Klima zunehmend. Das Ziel, die globale Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Zeitraum zu begrenzen, haben wir bereits jetzt verfehlt. Damit wächst die Gefahr von Rückkopplungsschleifen, die zu zusätzlichen Temperaturanstiegen führen. Beispielsweise enthalten die Permafrostböden große Mengen der Treibhausgase CO2 und Methan, die sie freisetzen, wenn sie tauen.
Auch schmelzende Gletscher können dazu beitragen, seit vielen Jahrtausenden gespeicherte Treibhausgase in die Atmosphäre freizusetzen. „Schmelzwasserflüsse aus Talgletschern und Eisschilden setzen Methan frei, indem sie mikrobielles oder geologisches Methan aus dem Untergrund der Gletscher transportieren und es so für den Austritt in die Atmosphäre verfügbar machen“, erklärt ein Team um Gabrielle Kleber von der Arktischen Universität Norwegens in Tromsø. „Die Mechanismen und das Ausmaß dieser Methanfreisetzung sind jedoch aufgrund begrenzter Untersuchungen nach wie vor kaum verstanden.“
Viel Methan im Schmelzwasser
Um genauer zu verstehen, wie und in welcher Größenordnung Gletscher Methan freisetzen, haben Kleber und ihre Kollegen Proben aus 19 Flüssen entnommen, die von Gletschern auf der arktischen Inselgruppe Spitzbergen gespeist werden. Insgesamt analysierte das Team 148 Wasserproben auf die in ihnen gelösten Gase. „Wir stellten fest, dass alle untersuchten Schmelzwasserproben mit Methan übersättigt sind“, berichten die Forschenden. „Die Spitzenkonzentrationen betragen das 425-Fache des Wertes, der anhand der Konzentration in der Atmosphäre zu erwarten gewesen wäre.“
Auf Basis ihrer Untersuchungen schätzen die Forschenden, dass allein die landseitigen Gletscher Spitzbergens pro Jahr etwa 182 bis 368 Tonnen Methan im Schmelzwasser transportieren könnten. „Im Vergleich zu den vom Menschen verursachten Emissionen aus fossilen Brennstoffen, der Landwirtschaft und Abfällen sind diese Mengen gering“, ordnet Kleber ein. „Aber sie sind von Bedeutung, weil sie einen natürlichen Rückkopplungskreislauf aufzeigen, der nicht auf Spitzbergen beschränkt ist und der mit der Erwärmung der Arktis zunehmen könnte.“
Geologische Ursprünge
Aber woher stammt das Methan? Wie Kleber und ihr Team anhand von Isotopenanalysen feststellten, spielen Mikroben, die zum Beispiel in grönländischen Gletschern einen bedeutenden Anteil an der Methanproduktion haben, in Spitzbergen nur eine untergeordnete Rolle. Stattdessen zeigten die Gaszusammensetzung sowie die Kohlenstoffisotope im Methan aus dem Schmelzwasser, dass es größtenteils durch geologische Prozesse gebildet wurde. In Spitzbergen gibt es viele Schieferböden die reich sind an organischem Material. Dieses wird über Jahrmillionen hinweg unter hohem Druck bei hoher Temperatur zu Methan, das üblicherweise als Erdgas im Boden gespeichert bleibt.
Obwohl die Gletscher vor allem an ihrer Oberfläche schmelzen – weit entfernt vom Schiefergestein tief unter dem Eis – kann ihr Schmelzwasser dennoch das Methan aufnehmen. „Durch Gletscherspalten und Löcher gelangt das Schmelzwasser bis zum Grund der Gletscher“, erklärt Kleber. „Das bedeutet, dass es mit dem darunterliegenden Gestein in Wechselwirkung tritt, und wo dieses Gestein uraltes Gas enthält, kann das Wasser Methan in die Flüsse spülen.“
Wechselwirkung zwischen Boden und Temperatur
Vor allem das besonders methanreiche Schiefergestein sorgte für hohe Methangehalte im Wasser der Schmelzwasserflüsse. Doch die Gesteinsart ist nicht der einzige Einflussfaktor. Auch die Beschaffenheit des Bodens spielt den Forschenden zufolge eine wichtige Rolle: „Untersuchungen mit Bodenradar zeigen, dass die Ausdehnung von temperiertem Eis am Gletscherbett eine entscheidende Rolle bei der Erleichterung der Methanaufnahme spielt“, berichten sie. Wo das Gletscherbett bereits angetaut und feucht ist, gelangt wesentlich mehr Methan ins Wasser als bei durchgefrorenen Böden.
„Die Temperatur am Fuß der Gletscher ist ein wichtiges Puzzleteil“, sagt Klebers Kollege Leonard Magerl. „Wir haben festgestellt, dass die größten Methanfreisetzungen dort auftraten, wo die richtigen Gesteinsformationen und die richtigen Gletscherbedingungen zusammenkamen. Diese Erkenntnis kann helfen, Emissionen aus anderen eisbedeckten Regionen abzuschätzen.“
Quelle: Gabrielle Kleber (UiT the Arctic University of Norway, Tromsø) et al., Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-026-77190-z
