Untersuchung der Variabilität des atmosphärischen Methanhaushalts hochpolarer Breiten anhand eines regionalen Trajektorienmodells und der Messung stabiler Isotope
In der vorliegenden Arbeit wird der Methanhaushalt mit Hilfe von troposphärischen Messungen an den Stationen Alert (Arktis) und Neumayer (Antarktis) untersucht. Einerseits wurde hierzu ein regionales Trajektorien-Modell entwickelt, das anhand kontinuierlicher CH4- und CO2-Messungen in Alert Methanquellstärken nördlicher Breiten (bis ca. 40°N) berechnet. Mit dem Modell wurde für die Jahre 1988 bis 1999 ein mittlerer anthropogener Quellfluss von (77 ± 10) Tg CH4/Jahr für Nord-Eurasien bzw. (59 ± 8) Tg CH4/Jahr für Nordamerika berechnet. Diese Flüsse sind um 40 % bzw. 60 % höher als die der EDGAR-Statistik im selben Zeitraum. Für Europa ergibt sich eine signifikante Reduktion der jährlichen Quellstärke um insgesamt etwa 30 Tg, die ausreichen würde, die derzeitige Stagnation des globalen CH4-Anstiegs zu erklären. Im zweiten Teil der Arbeit werden die Messungen der stabilen Methanisotope an Luftproben der beiden Stationen vorgestellt. Insbesondere gelang es erstmals, den dD-CH4-Jahresgang in der Südhemisphäre aufzulösen; er beträgt (peak-to-peak) etwa 2.4 ‰ (Neumayer) bzw. 6.8 ‰ (Alert). Für d13C-CH4 ergibt sich ein Jahresgang von etwa 0.12 ‰ (Neumayer) bzw. 0.38 ‰ (Alert). Aus der Differenz der beiden Stationen leitet sich eine Trennung der mittleren troposphärischen CH4-Senke von e13C = (-7.2 ± 1.3) ‰ bzw. e2H = (-234 ± 13) ‰ her, die sich auch aus der Analyse des südhemisphärischen Jahresgangs ergibt. Aus beiden Ansätzen lässt sich die Isotopie der mittleren Quelle zu d13CQ = (-53.9 ± 0.7) ‰ bzw. dDQ = (-275 ± 23) ‰ bestimmen. Ein anhaltender Langzeittrend in beiden stabilen Isotopen zeigt, dass sich die Isotope im Gegensatz zur Konzentration noch nicht im Quell-Senken-Gleichgewicht befinden.
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