Methan erwärmt die Erde möglicherweise nicht ganz so viel wie bisher angenommen.

Methan ist ein Treibhausgas mit doppelter Persönlichkeit. Es heizt die Atmosphäre der Erde grammgewichtigt 28-mal stärker als Kohlenstoffdioxid. Aber seine Aufnahme der Sonnenstrahlung hoch in der Atmosphäre verändert auch die Wolkenmuster - und wirft dadurch einen Schatten auf seine Erwärmungswirkung.

Also anstatt noch mehr thermische Energie in die Atmosphäre zu geben, wie bisher angenommen, löst Methans solare Absorption eine Kaskade von Ereignissen aus, die seine Gesamtwärmewirkung um etwa 30 Prozent reduziert, berichten Forscher am 16. März in Nature Geoscience.

"Das sind wirklich interessante und wichtige Ergebnisse", sagt Rachael Byrom, Klimaforscherin am CICERO Center for International Climate Research in Oslo, die nicht an der neuen Studie beteiligt war. Trotzdem sagt sie: "Methan bleibt nach wie vor ein wirklich wichtiges Gas, das wir bei der Emissionsreduktion ins Visier nehmen müssen."

Menschen sind für den größten Teil des Methans verantwortlich, das in die Atmosphäre gelangt, wo es die globale Erwärmung verschlimmert. Die Konzentrationen des potenten Treibhausgases haben sich seit der Vorindustriezeit um rund 162 Prozent erhöht, laut der US-amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration.

Die größten Quellen für anthropogenes Methan sind die Nutzung fossiler Brennstoffe, Viehzucht, Reisanbau, Mülldeponien und Biomasseverbrennung. Wissenschaftler befürchten, dass die Erwärmung das Tauen des Permafrostbodens in arktischen Regionen auslöst, was zu einer erhöhten Methanemission führen könnte, da Mikroben im Boden tote Pflanzenmaterialien konsumieren und das Gas abgeben könnten.

Die Konzentration von Methan (CH4) in der Atmosphäre, gemessen in Teilen pro Milliarde, nimmt weiter zu. Das Gas absorbiert Strahlung und verschärft die globale Erwärmung.

Treibhausgase wie Methan entfalten ihre stärksten Wirkungen, indem sie infrarote "langwellige" Strahlung absorbieren, die von der Oberfläche des Planeten ausgestrahlt wird. Die Erde emittiert diese langwelligen Strahlung, wenn sie von "kurzwelliger" Strahlung getroffen wird, die direkt von der Sonne kommt. Die meisten Studien zu Treibhausgasen konzentrieren sich auf die langwellige Absorption.

Aber Wissenschaftler lernen, dass Treibhausgase, einschließlich Methan, auch etwas von der kurzwellige Strahlung der Sonne absorbieren. Neue Schätzungen legten nahe, dass Methan aufgrund dieser zusätzlichen kurzwellige Absorption bis zu 15 Prozent mehr thermische Energie in die Atmosphäre einbringen könnte als bisher angenommen.

Die neue Studie zeigt jedoch, dass die kurzwellige Absorption von Methan den gegenteiligen Effekt hat. Diese Erkenntnis basiert auf einer detaillierten Analyse der Absorption des Gases bei verschiedenen Wellenlängen.

Das Ergebnis ist "gegen den intuitiven Eindruck", sagt Klimaforscher Robert Allen von der University of California in Riverside. Dies geschieht aufgrund der Art und Weise, wie die kurzwellige Absorption von Methan die Wolken in verschiedenen Schichten der Atmosphäre beeinflusst, wie Simulationen von Allen und Kollegen vermuten lassen.

Wenn Methan kurzwellige Strahlung in der mittleren und oberen Troposphäre, über etwa drei Kilometern, absorbiert, wärmt es die Luft weiter auf - was zu weniger Wolken in dieser oberen Schicht führt. Und weil Methan kurzwellige Strahlung in großer Höhe absorbiert, dringt weniger Strahlung in die untere Troposphäre ein. Dies kühlt tatsächlich die untere Troposphäre ab, was zu mehr Wolken in dieser Schicht führt.

Diese dickeren Wolken in niedrigerer Höhe reflektieren mehr kurzwellige Sonnenstrahlung zurück ins All - was bedeutet, dass weniger dieser solarer Strahlung die Erdoberfläche erreicht und in langwellige Strahlung umgewandelt wird.

Zusätzlich absorbieren oberflächennahe Wolken sowie Treibhausgase langwellige Strahlung. Weniger dieser Wolken bedeutet also auch, dass weniger der von der Erde emittierten langwelligen Strahlung von der Atmosphäre aufgenommen wird und mehr davon in den Weltraum entweicht, ohne zur Klimaveränderung beizutragen.

Mit Methans kurzwellige Absorption "erwartet man eine Erwärmung des Klimasystems", sagt Allen. "Aber diese Anpassungen der Wolken überwältigen tatsächlich die Erwärmung durch die Absorption und führen zu einer Kühlung."

Allens Team führte die Studie mit einem Computermodell des Klimasystems der Erde durch. Wenn sie den traditionellen Ansatz verwendeten - nur Methans langwellige Absorption in Betracht zu ziehen - schätzten sie, dass das Gas seit der Vorindustriezeit 0,2 Grad Celsius Erwärmung verursacht hat, von insgesamt 1,06 Grad Celsius Erwärmung. Aber als sie auch die kurzwellige Absorption einbezogen, fiel Methans Beitrag zur Erwärmung auf etwa 0,16 Grad Celsius.

Neben der Erwärmung des Planeten soll Methan auch die globale Niederschlagsmenge erhöhen, aufgrund einer höheren Verdampfung von Wasser mit höheren Temperaturen. Aber die Forscher fanden heraus, dass die Einbeziehung der kurzwellige Absorption auch Methans Niederschlagseffekt reduzierte, von einem vorhergesagten Anstieg von 0,3 Prozent durch langwellige Absorption allein auf einen Anstieg von etwa 0,18 Prozent reduzierte.

It will be important to include methane’s shortwave effects in future climate projections, says Daniel Feldman, an atmospheric scientist at the Lawrence Berkeley National Laboratory in California, who was not involved in the study. But he thinks that more work needs to be done to clarify those effects.

The new study analyzed methane’s shortwave impact using only one comprehensive model that included both the atmosphere and ocean, he says. “I would just like to see that sort of analysis done across multiple models,” increasing confidence in the results.