NESSC-onderzoek: Meer methaan in een warmere wereld
Moerasgebieden, rivieren en meren vormen in de toekomst een nog grotere bron van het krachtige broeikasgas methaan. De uitstoot van methaan afkomstig uit deze natuurlijke omgevingen neemt deze eeuw verder toe onder de invloed van klimaatverandering en warmere temperaturen. Dat concluderen NESSC-onderzoekers in hun gezamenlijke review paper dat methaanemissies op wereldwijde schaal onder de loep neemt. Het onderzoek stelt verder vast dat uitstoot van methaan in permanent bevroren gebieden nu nog relatief klein is, maar dat deze bijdrage in de komende decennia verder toeneemt en een steeds belangrijkere rol gaat spelen indien de aarde verder blijft opwarmen. De review paper, gepubliceerd in Reviews of Geophysics, combineert de verschillende onderzoekdisciplines binnen NESSC en slaat een belangrijke brug tussen de aardwetenschappen en microbiologie.
Methaan, een broeikasgas dat vele malen krachtiger is dan koolstofdioxide (CO2), ontstaat bij verschillende menselijke activiteiten, zoals intensieve veehouderij of het verbranden van fossiele brandstoffen. Maar de aarde kent ook tal van natuurlijke omgevingen, zoals moerasgebieden, meren en toendra’s, waar grote hoeveelheden methaan door micro-organismen worden geproduceerd. Door het wereldwijd stijgen van de temperatuur zal deze uitstoot van methaan verder toenemen – wat zelfs tot nog meer opwarming van de aarde zou leiden. Dit zelfversterkende effect, een positieve terugkoppeling op ons klimaat, kan realiteit worden indien de huidige uitstoot van antropogene broeikasgassen de komende decennia niet wordt terug geschroefd, zo waarschuwen de wetenschappers.
Moerasgebieden
Voor hun artikel hebben aardwetenschappers en microbiologen werkzaam binnen NESSC gezamenlijk een analyse gemaakt van de beschikbare wetenschappelijke kennis over de natuurlijke bronnen van methaan en hun impact in de nabije en verre toekomst van onze planeet. De onderzoekers concluderen dat bij een verdere opwarming van het klimaat de methaanuitstoot van moerasgebieden, zoals venen en waterpoelen, met zo’n 60 procent zal stijgen tot het einde van deze eeuw.
Een andere belangrijke natuurlijk bron van methaan zijn zoetwatersystemen, bijvoorbeeld rivieren en meren, waar methaan vrij komt tijdens het afbreken van organische materialen, zoals bladeren en planten. Opwarming van het klimaat veroorzaakt tijdens winters voor minder ijsbedekking van een wateroppervlak en leidt tot warmere wateren in het algemeen, wat resulteert in langere periodes waarin methaan wordt geproduceerd, en dus ook in een hogere uitstoot. De onderzoekers benadrukken het belang om de dynamiek van deze twee systemen nog beter te doorgronden, en in het bijzonder de nog onbekende rol die micro-organismen hierin spelen.
Permafrost
In de toekomst vormen de permanent bevroren bodems in het Noordpoolgebied, de zogeheten permafrost, een potentieel grote bron van extra methaanuitstoot. Op dit moment is er geen duidelijk bewijs dat de uitstoot van methaan in deze gebieden al toeneemt. Desondanks verwachten de onderzoekers dat het Noordpoolgebied de komende decennia meer en meer methaan zal gaan uitstoten naarmate de regio verder opwarmt. Nergens anders op aarde lopen de temperaturen sneller op dan in het Noordpoolgebied.
De verwachting is dat meer bevroren bodems de komende tien tot vijftig jaar gaan ontdooien, waardoor een grotere hoeveelheid methaan in de atmosfeer terecht komt. Tot het einde van deze eeuw blijft deze toename van uitstoot weliswaar relatief klein. Echter, als de opwarming van de aarde ook na 2100 nog blijft toenemen kan de uitstoot afkomstig van permafrost een steeds grotere rol in het klimaat gaan spelen.
Methaanopname
Ook zijn er gigantische hoeveelheden aan methaan als ijs opgeslagen in de diepzee en oceaanbodem, de zogenoemde methaanhydraten. De komende eeuwen zullen deze stabiel blijven, schatten de wetenschappers in. Pas op een veel langere termijn, bij een opwarmende oceaan, zouden hydraten op de zeebodem instabiel kunnen worden waarbij methaan ontsnapt en in de atmosfeer belandt. Deze uitstoot zou deels weer worden ondervangen doordat er ook nieuwe methaanhydraten ontstaan, die methaan uit de atmosfeer onttrekken.
Het artikel onderstreept zowel de belangrijke rol van microben die in de verschillende natuurlijke omgevingen methaan produceren, als de rol van micro-organismen die methaangas juist consumeren voordat het gas de atmosfeer bereikt. Er is nog maar weinig bekend of deze balans van microbiologische productie en consumptie zou veranderen ten gevolge van het opwarmende klimaat. Ook is niet duidelijk of een toename van de productie van methaan zou worden opgevangen door een toenemende microbiologische consumptie.
NESSC
De nieuwe publicatie is een mooi voorbeeld van de kracht van de interdisciplinaire benadering van NESSC. Het review artikel is het resultaat van een samenwerking tussen onderzoeksgroepen en wetenschappers met verschillende academische expertises, allen werkzaam binnen NESSC. Het onderzoek van NESSC richt zich in het algemeen op het ontwikkelen van nieuwe meetmethodes, het reconstrueren van het klimaat in het geologisch verleden en het doorgronden van de werking van klimaatmechanismen.
Artikel
Methane feedbacks to the global climate system in a warmer world
Joshua Dean, Jack Middelburg, Rien Aerts, Luke Blauw, Matthias Egger, Mike Jetten, Anniek de Jong, Ove Meisel, Olivia Rasigraf, Caroline Slomp, Michiel in ‘t Zandt and Han Dolman
Reviews of Geophysics
doi: 10.1002/2017RG000559