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Methan (CH4) ist nach CO2 das wichtigste anthropogene Treibhausgas und damit ebenfalls eine essentielle Klimavariable (ECV).
Satellitenmessungen des atmosphärischen Methans gibt es seit dem Start des ENVISAT-Satelliten (https://de.wikipedia.org/wiki/Envisat) im Jahre 2002 dank des deutsch/niederländisch/belgischen Satelliten-Instruments SCIAMACHY (https://de.wikipedia.org/wiki/SCIAMACHY), welches eines von 10 Instrumenten auf diesem Satelliten war.
Diese Messungen werden derzeit durch den japanischen GOSAT Satelliten weiter geführt sowie durch den europäischen Sentinel-5-Precursor (S5P) Satelliten und weitere Satelliten.
Abbildung 58 zeigt eine globale Karte der atmosphärischen Methanverteilung. Wie man sieht, ist die Konzentration über der Nordhemisphäre (meist grün) höher als in der Südhemisphäre (meist blau). Dies liegt daran, dass sich die meisten Methan-Quellen (Sümpfe, Reisfelder, Öl- und Gasfelder, etc.) in der Nordhemisphäre befinden. Klar durch regional erhöhte Konzentrationen zu erkennen (oft rot) sind auch wichtige Quellregionen wie China, Indien und Turkmenistan aber auch große Teile der USA und Russlands.
In den Jahren vor 2007 war die atmosphärische Konzentration sehr stabil (etwa seit dem Jahre 2000, vorher stieg es an (siehe https://gml.noaa.gov/ccgg/trends_ch4/) aber seit 2007 kann (wieder) ein Anstieg der Konzentration beobachtet werden. Dieses Zeitverhalten der atmosphärischen Methan-Konzentration ist nicht sehr gut verstanden und ein Gegenstand aktueller Forschung. Weitere Bilder siehe auch https://www.iup.uni-bremen.de/carbon_ghg/cg_img.html.
Abbildung 59 zeigt globale Karten und Zeitserien der atmosphärischen Methan-Konzentration für die Jahre 2003 – 2020. Wie man sieht, unterliegt das Methan jahreszeitlichen Schwankungen. Methan entsteht zum Beispiel bei Fäulnisprozessen unter Luftabschluss zum Beispiel in Sümpfen und Reisfeldern, wenn es warm und feucht ist. Über der Nordhemisphäre ist die atmosphärische Methankonzentration typischerweise um den September herum am höchsten.
Eine Übersicht über die verschiedenen Quellen und Senken des Methans zeigt Abbildung 60.
Abbildung 58: Globale Karte der atmosphärischen Methan-Konzentration des Jahres 2004. Gezeigt ist das vertikal gemittelte Mischungsverhältnis in Teilchen pro Milliarde bzw. CH4-Molekülen pro Milliarden Luftmolekülen (parts per billion, ppb) hier als XCH4 bezeichnet. Das XCH4 wurde mittels des WFMD-Algorithmus aus den Strahlungsmessungen des SCIAMACHY Satelliteninstruments auf dem europäischen ENVISAT Satelliten abgeleitet. Klar zu erkennen sind starke Quellregionen des Methans, wie zum Beispiel Teile von China, Indien, Russland, Turkmenistan und den USA. Quelle: Universität Bremen (https://www.iup.uni-bremen.de/carbon_ghg/cg_img.html).
Abbildung 59: Zeitserien und globale Karten der atmosphärischen Methan-Konzentration (Quelle: Copernicus Climate Change Service (C3S) (Details siehe https://climate.copernicus.eu/climate-indicators/greenhouse-gas-concentrations)). Wie man sieht, nimmt die atmosphärische Konzentration etwa seit 2007 stark zu. Warum dies so ist, dass ist ein Gegenstand der aktuellen Forschung und nicht leicht zu beantworten, u.a. wegen der Vielzahl der natürlichen und anthropogenen Quellen des Methans, aber auch aufgrund des Abbaus durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre.
Abbildung 60: Eine Übersicht über die Quellen und Senken von Methan. Quelle (modifiziert durch einfügen von deutschem Text): https://www.globalcarbonproject.org/methanebudget/20/files/MethaneInfographic2020.png. Details siehe Saunois et al., 2020 (https://essd.copernicus.org/articles/12/1561/2020/).
Relevante ESA CCI Webseiten:
https://climate.esa.int/de/projekte/ghgs/
https://climate.esa.int/en/projects/reccap-2/