Das überflogene Untersuchungsgebiet erstreckte sich von Barrow, der nördlichsten Siedlung auf dem amerikanischen Festland, über den gesamten nördlich der Brooks Range gelegene sogenannte North Slope Alaskas bis ins Mackenziedelta in den North West Territories Kanadas. Mit den flugzeuggestützten Messungen (Airborne Measurement of Methane – AIRMETH) in einer Höhe von nur 30 bis 50 Meter über dem Erdboden sollen zwei große Fragen angegangen werden: Wie viel Methan gelangt aus Permafrostgebieten in die Atmosphäre? Tragen bekannte geologische Punktquellen, also die Leckage von Erdgas entlang geologischer Störungen, signifikant zur Gesamtmenge bei oder dominiert das in den oberen Bodenschichten mikrobiell produzierte Methan?
„Mit diesen Messungen kann zunächst einmal der derzeitige Emissionsstand festgehalten werden, um auf dieser Basis die zukünftigen, klimabedingten Änderungen bestimmen zu können. Zudem dienen solche Datenerhebungen dem besseren Verständnis des immer noch unvollständig erforschten Kohlenstoffkreislaufs in der Arktis“, erklärte der GFZ-Wissenschaftler Torsten Sachs, Leiter der Kampagne. Zur Klärung des genauen Verhältnisses von älterem geogenen und jüngerem biogenen Methan wären Isotopenanalysen erforderlich. Im Mackenziedelta allerdings ist die Lage einiger geologischer Quellen gut bekannt, so dass sich durch gezielte Messungen in unmittelbarer Umgebung Rückschlüsse auf deren Beitrag zur Gesamtemission ziehen lassen. Das GFZ war hier bereits 2002 an einem wissenschaftlichen Bohrprogramm zur Methanhydratforschung beteiligt. Unterhalb einer 600 Meter mächtigen Permafrostbedeckung lagern in dieser Region ungewöhnlich stark angereicherte Methanhydratvorkommen. Diese gelten momentan als die weltweit bedeutendsten Anreicherungen unter Permafrostbedingungen.
Als Messplattform diente das Forschungsflugzeug Polar 5 des Alfred-Wegener-Instituts. Die Maschine vom Typ Basler BT-67 wurde an seiner Rumpfspitze mit einem meteorologischen Nasenmast ausgerüstet, der eine 5-Lochsonde, Temperatur- und Luftfeuchte-Sensoren enthält. Er erfasste auf diese Weise vor allem Luftströmungen. Über einen Ansaugstutzen auf dem Flugzeugdach wurde zudem Luft in die Kabine gesaugt und dort in einem Methananalysator untersucht.
Bei einer ersten Sichtung der Messergebnisse zeigte sich, wie notwendig der Flugzeugeinsatz über den riesigen Tundraflächen ist: „Wir haben vom Flugzeug aus deutliche regionale Unterschiede in der Methan-Konzentration gemessen. Diese Erkenntnis ist neu und wichtig: Zum einen, weil die punktuellen Messungen an Bodenstationen bisher kein so detailliertes und repräsentatives Bild für diese Region ergeben haben. Zum anderen, weil sich gezeigt hat, dass wir mit den flugzeuggestützten Messungen eine Datenlücke zwischen den Bodenmessungen und den zur Verfügung stehenden Satellitendaten schließen können“, sagt Atmosphärenforscher Dr. Jörg Hartmann vom Alfred-Wegener-Institut.
In einem nächsten Schritt sollen die Messdaten nun genauer analysiert und die nachgewiesenen Strömungsprozesse in Computermodelle integriert werden. Das Alfred-Wegener-Institut ist eine der weltweit führenden Wissenschaftsinstitutionen in Sachen Permafrost- und Atmosphärenforschung. Seine Wissenschaftler arbeiten sowohl in der russischen Tundra und auf Spitzbergen als auch in den nördlichen Regionen Kanadas und der USA.
