Methan gilt als eines der wirksamsten Treibhausgase. Es entweicht unter anderem aus der Landwirtschaft, aus Mülldeponien, aus der Erdgasförderung und aus undichten Leitungen. In der Atmosphäre steigt die Konzentration seit Jahren deutlich an. Umso wichtiger ist jede Möglichkeit, die das Gas schneller abbaut oder seine Wirkung reduziert.

Eine neue Studie, an der unter anderem Forschende der Universität Kopenhagen beteiligt waren, berichtet nun von einem unerwarteten Effekt nach dem Vulkanausbruch des Unterwasser-Vulkans Hunga Tonga-Hunga Ha’apai im Jahr 2022: In der riesigen Eruptionswolke registrierten Satelliten offenbar über mehrere Tage hinweg einen verstärkten Abbau von Methan.

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Spur führt über Formaldehyd

Veröffentlicht wurde die Untersuchung in der Fachzeitschrift Nature Communications. Die Forscher nutzten Daten des europäischen Satelliteninstruments TROPOMI auf Sentinel-5P, das täglich Spurengase in der Atmosphäre misst.

Entscheidend für die Analyse war nicht direkt Methan selbst, sondern Formaldehyd (HCHO). Dieser Stoff entsteht als Zwischenprodukt, wenn Methan in der Atmosphäre chemisch zerlegt wird. Normalerweise verschwindet Formaldehyd jedoch innerhalb weniger Stunden. In der Vulkanwolke wurde er jedoch über Tage hinweg nachgewiesen – in rund 30 Kilometern Höhe.

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Die Forscher sprechen deshalb von einem Hinweis auf einen anhaltenden Abbauprozess. Die beobachtete Formaldehyd-Wolke war dabei so ausgeprägt, dass sie über den Südpazifik hinweg bis in Richtung Südamerika verfolgt werden konnte.

Zehn Tage lang beobachtbare Wolke

„Als wir die Satellitenbilder analysierten, waren wir überrascht, eine Wolke mit rekordhohen Formaldehyd-Konzentrationen zu sehen“, berichtet Erstautor Maarten van Herpen. Die Wolke habe sich über etwa zehn Tage hinweg verfolgen lassen.

In der Studie wurden in der Stratosphäre Werte von bis zu 12 ppb Formaldehyd gemessen – ungewöhnlich hohe Konzentrationen für diese Höhenlage. Daraus berechneten die Forscher einen Methanabbau von rund 900 Tonnen pro Tag. Insgesamt sei zudem eine Methanmenge von mindestens rund 330.000 Tonnen durch den Ausbruch in große Höhen gelangt.

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Mögliche Rolle von Chlor aus Vulkanasche

Der Vulkan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai lag vor seinem Ausbruch rund 150 Meter unter dem Meeresspiegel. Dadurch wurden große Mengen Meerwasser gemeinsam mit Asche und Gasen in die Atmosphäre geschleudert. Genau diese Kombination könnte nach Ansicht der Forscher eine besondere chemische Reaktion ausgelöst haben.

Demnach könnte sich Salzwasser mit eisenhaltiger Vulkanasche verbunden haben. Durch Sonneneinstrahlung könnten dabei reaktive Chloratome entstanden sein, die wiederum Methan angreifen und abbauen. Formaldehyd wäre in diesem Prozess als messbares Zwischenprodukt entstanden.

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„Neu und überraschend ist, dass dieser Mechanismus offenbar auch in einer Vulkanwolke in der Stratosphäre funktioniert“, erklärt Matthew Johnson von der Universität Kopenhagen. Ähnliche Reaktionen seien zwar bereits aus anderen Atmosphärenregionen bekannt, jedoch nicht in dieser Form nach einem Vulkanausbruch.

Methan als kurzfristig wirksames, aber starkes Klimagas

Methan verbleibt deutlich kürzer in der Atmosphäre als Kohlendioxid – im Schnitt etwa ein Jahrzehnt. Dennoch ist seine Klimawirkung hoch: Über 20 Jahre betrachtet wirkt Methan laut Studie rund 80-mal stärker als CO2.

Ein schneller Rückgang der Methanemissionen gilt daher als möglicher Hebel, um die Erderwärmung kurzfristig zu bremsen. Quellen sind unter anderem Viehhaltung, Reisanbau, Deponien sowie Lecks in der Öl- und Gasinfrastruktur. Gleichzeitig weisen Forscher darauf hin, dass die weltweiten Methankonzentrationen weiter stark steigen.

Bedeutung für Klimaforschung und Messmethoden

Die Studie könnte auch für die Klimaforschung selbst relevant sein. Denn sie zeigt einen möglichen Weg, Methanabbau indirekt über Satellitendaten zu erfassen – über das Zwischenprodukt Formaldehyd.

„Wie weist man nach, dass Methan aus der Atmosphäre entfernt wurde? Das ist schwierig“, sagt Mitautor Jos de Laat. Genau hier könne die Methode ansetzen und neue Möglichkeiten für die Beobachtung klimarelevanter Prozesse eröffnen.

Allerdings betonen die Forscher auch die Besonderheit des Ereignisses: Der Tonga-Ausbruch schleuderte Material bis in Höhen von etwa 55 Kilometern und brachte ungewöhnlich viel Meerwasser in die Atmosphäre. Diese Kombination gilt als selten und ist nur eingeschränkt auf andere Situationen übertragbar.