Numerical simulation of CH4 and its stable isotopologues on regional and global scale

Abstract

Die vorliegende Studie versucht das globale CH4 Budget und den Anstieg von CH4 in der Atmosphäre seit 2007 zu verstehen. Der erste Teil befasst sich mit unserem derzeitigen Verständnis lokaler anthropogener CH4 Emissionen aus Punktquellen und deren atmosphärischer Verteilung auf regionaler Ebene. Mit Hilfe des dreifach „genesteten“ globalen und regionalen Klima-Chemie-Modells MECO(3) wird dafür die atmosphärische Ausbreitung von CH4 Emissionen aus Kohleminenschächten und deren stabile Isotopensignatur untersucht. Die Arbeit umfasst außerdem die Entwicklung eines Vorhersagesystems zur Unterstützung von Messkampagnen. Global wird der CH4 Anstieg im Hinblick auf eine gleichzeitige δ 13C(CH4) Abnahme analysiert. Diese weist auf einen veränderten relativen Beitrag der einzelnen CH4 Quellen zum erneuten CH4 Anstieg hin. Sensitivitätssimulationen mit dem “state-of-the-art” globalen Klima-Chemie-Modell EMAC, die insbesondere die Rolle von unkonventioneller Gasförderung (“fracking”) untersuchen, zeigen, dass der globale CH4-Anstieg nicht allein auf diese Emissionen zurückzuführen ist. Zudem ist der Einfluss einer OH Konzentrationssenkung auf das globale δ13C(CH4) eher gering. Stattdessen spielen biogene Emissionen eine wichtige Rolle. Darüber hinaus reagiert δ13C(CH4) sehr empfindlich auf Änderungen der Emissionen aus Biomassebrennen, was die Bedeutung der in den Simulationen verwendeten Emissionsabschätzungen unterstreicht.