Schiffe verursachen hohe und unerwartete Emissionen des Treibhausgases Methan
Forscher haben im Rahmen einer Studie unter der Leitung der Technischen Universität Chalmers in Schweden zwanzigmal höhere Methanemissionen in der Schifffahrtsstraße im Vergleich zu benachbarten, ungestörten Gebieten beobachtet. Obwohl Methan ein 27-mal stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid ist, werden diese Emissionen mit heutigen Messmethoden oft übersehen.
„Unsere Messungen zeigen, dass Schiffspassagen deutliche Impulse hoher Methanflüsse vom Wasser in die Atmosphäre auslösen. Dies wird durch Druckänderungen und die Durchmischung der Wassermassen verursacht. Auch wenn die Impulse kurz sind, ist die Gesamtmenge während eines Tages erheblich“, sagt Amanda Nylund, Forscherin an der Technischen Universität Chalmers und dem Schwedischen Meteorologischen und Hydrologisch-Institut SMHI.
Methan ist ein starkes Treibhausgas, und die Methanemissionen der wenigen Schiffe, die mit Flüssigerdgas (LNG) betrieben werden, sind ein brisantes Thema. In der Studie werden die gemessenen Methanemissionen vollständig von der Treibstoffwahl der Schiffe entkoppelt. Das bedeutet, dass alle Schiffe Emissionen verursachen können und der Beitrag der Schifffahrt zu den Treibhausgasemissionen bisher unterschätzt wurde.
Die Forscher weisen darauf hin, dass Methan zwar natürlicherweise in Sedimenten vorkommt, die Schiffsaktivität jedoch zu einer erheblichen Freisetzung in die Atmosphäre führt.
Die Studie konzentriert sich auf flache Meeresgebiete, deren Sedimente sauerstofffrei und reich an organischer Substanz sind. In solchen Umgebungen bildet sich Methan, und bei hoher Produktion kann das Gas austreten oder ins darüber liegende Wasser aufsteigen. Passiert ein Schiff, verändert sich der Druck am Meeresboden, und Methanblasen können leichter aus den Sedimenten aufsteigen. In Kombination mit der Vermischung im Kielwasser der Schiffe kann das Methan schnell an die Oberfläche steigen und in die Atmosphäre entweichen.
Das Phänomen wurde zufällig entdeckt
Der in Nature Communications Earth & Environment veröffentlichte Artikel ist das Ergebnis einer umfassenden Forschungszusammenarbeit. Das Phänomen der umfangreichen Methanemissionen in flachen Gewässern wurde erstmals zufällig im Zusammenhang mit anderen Messungen in der Newa-Bucht in der Ostsee entdeckt.
„
Die Entdeckung der bislang unbekannten Auswirkungen von Schiffen ist wichtig für die Verbesserung der weltweiten Schätzungen der Methan-Emissionen, nicht zuletzt angesichts der Tatsache, dass neun der zehn größten Häfen der Welt in Gewässern mit ähnlichen Bedingungen wie die Newa-Bucht liegen“, sagt Johan Mellqvist, Professor für optische Fernerkundung an der Chalmers University, dessen Gruppe die unerwartete Entdeckung machte, die die Grundlage für die neuen Ergebnisse bildet.
Zwei der größten Schiffstypen, Kreuzfahrt- und Containerschiffe, verursachten die häufigsten und größten gemessenen Methanemissionen. Aber auch etwas kleinere RoPax-Schiffe (kombinierte Fracht- und Passagierfähren) sind für große Methanemissionen verantwortlich. Der im Vergleich zu RoPax- und Containerschiffen größere Schiffstyp, Massengutfrachter, verursachte geringere Emissionen. Das bedeutet, dass die Kontrolle der Methanemissionen komplexer ist als die Größe der Schiffe.
„Eine mögliche Erklärung für die hohen Emissionen von RoPax-Schiffen ist, dass sie über Doppelpropeller verfügen“, sagt Rickard Bensow, Professor für Hydrodynamik an der Chalmers University, verantwortlich für die Modellierung des Schiffsverkehrs in der Studie.
Einleitungen in großen flachen Häfen untersuchen
Die Autoren der aktuellen Studie betonen nun, dass die Art und Weise der Methanmessungen überdacht werden muss, insbesondere in Küstengewässern, wo natürliche und menschliche Faktoren interagieren. Besonderes Augenmerk legen sie auf die weitere Untersuchung großer Häfen in Flussdeltas.
„Der nächste Schritt besteht darin, abzuschätzen, wie groß diese Auswirkungen weltweit sein können. Große Häfen in China, Singapur und Südkorea sowie europäische Häfen wie Rotterdam und Antwerpen sowie Flusssysteme in Deutschland weisen ähnliche Bedingungen wie die Newa-Bucht auf. Es ist sehr wahrscheinlich, dass wir auch dort die Methanemissionen unterschätzen“, sagt Ida-Maja Hassellöv, Professorin für Maritime Umweltwissenschaften an der Chalmers University, die das Folgeprojekt leiten wird, das im Herbst dieses Jahres startet.
„Unsere Messungen zeigen, dass Schiffspassagen deutliche Impulse hoher Methanflüsse vom Wasser in die Atmosphäre auslösen. Dies wird durch Druckänderungen und die Durchmischung der Wassermassen verursacht. Auch wenn die Impulse kurz sind, ist die Gesamtmenge während eines Tages erheblich“, sagt Amanda Nylund, Forscherin an der Technischen Universität Chalmers und dem Schwedischen Meteorologischen und Hydrologisch-Institut SMHI.
Methan ist ein starkes Treibhausgas, und die Methanemissionen der wenigen Schiffe, die mit Flüssigerdgas (LNG) betrieben werden, sind ein brisantes Thema. In der Studie werden die gemessenen Methanemissionen vollständig von der Treibstoffwahl der Schiffe entkoppelt. Das bedeutet, dass alle Schiffe Emissionen verursachen können und der Beitrag der Schifffahrt zu den Treibhausgasemissionen bisher unterschätzt wurde.
Die Forscher weisen darauf hin, dass Methan zwar natürlicherweise in Sedimenten vorkommt, die Schiffsaktivität jedoch zu einer erheblichen Freisetzung in die Atmosphäre führt.
Die Studie konzentriert sich auf flache Meeresgebiete, deren Sedimente sauerstofffrei und reich an organischer Substanz sind. In solchen Umgebungen bildet sich Methan, und bei hoher Produktion kann das Gas austreten oder ins darüber liegende Wasser aufsteigen. Passiert ein Schiff, verändert sich der Druck am Meeresboden, und Methanblasen können leichter aus den Sedimenten aufsteigen. In Kombination mit der Vermischung im Kielwasser der Schiffe kann das Methan schnell an die Oberfläche steigen und in die Atmosphäre entweichen.
Das Phänomen wurde zufällig entdeckt
Der in Nature Communications Earth & Environment veröffentlichte Artikel ist das Ergebnis einer umfassenden Forschungszusammenarbeit. Das Phänomen der umfangreichen Methanemissionen in flachen Gewässern wurde erstmals zufällig im Zusammenhang mit anderen Messungen in der Newa-Bucht in der Ostsee entdeckt.
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Die Entdeckung der bislang unbekannten Auswirkungen von Schiffen ist wichtig für die Verbesserung der weltweiten Schätzungen der Methan-Emissionen, nicht zuletzt angesichts der Tatsache, dass neun der zehn größten Häfen der Welt in Gewässern mit ähnlichen Bedingungen wie die Newa-Bucht liegen“, sagt Johan Mellqvist, Professor für optische Fernerkundung an der Chalmers University, dessen Gruppe die unerwartete Entdeckung machte, die die Grundlage für die neuen Ergebnisse bildet.
Zwei der größten Schiffstypen, Kreuzfahrt- und Containerschiffe, verursachten die häufigsten und größten gemessenen Methanemissionen. Aber auch etwas kleinere RoPax-Schiffe (kombinierte Fracht- und Passagierfähren) sind für große Methanemissionen verantwortlich. Der im Vergleich zu RoPax- und Containerschiffen größere Schiffstyp, Massengutfrachter, verursachte geringere Emissionen. Das bedeutet, dass die Kontrolle der Methanemissionen komplexer ist als die Größe der Schiffe.
„Eine mögliche Erklärung für die hohen Emissionen von RoPax-Schiffen ist, dass sie über Doppelpropeller verfügen“, sagt Rickard Bensow, Professor für Hydrodynamik an der Chalmers University, verantwortlich für die Modellierung des Schiffsverkehrs in der Studie.
Einleitungen in großen flachen Häfen untersuchen
Die Autoren der aktuellen Studie betonen nun, dass die Art und Weise der Methanmessungen überdacht werden muss, insbesondere in Küstengewässern, wo natürliche und menschliche Faktoren interagieren. Besonderes Augenmerk legen sie auf die weitere Untersuchung großer Häfen in Flussdeltas.
„Der nächste Schritt besteht darin, abzuschätzen, wie groß diese Auswirkungen weltweit sein können. Große Häfen in China, Singapur und Südkorea sowie europäische Häfen wie Rotterdam und Antwerpen sowie Flusssysteme in Deutschland weisen ähnliche Bedingungen wie die Newa-Bucht auf. Es ist sehr wahrscheinlich, dass wir auch dort die Methanemissionen unterschätzen“, sagt Ida-Maja Hassellöv, Professorin für Maritime Umweltwissenschaften an der Chalmers University, die das Folgeprojekt leiten wird, das im Herbst dieses Jahres startet.
