Woher kommt das Methan im Wattenmeer?

Wer bei Niedrigwasser über das Watt blickt, denkt vermutlich nicht als Erstes an Treibhausgasemissionen. Doch im Sediment und im Wasser laufen ständig Prozesse ab, bei denen Kohlenstoff umgesetzt wird und Treibhausgase entstehen, aufgenommen oder weitertransportiert werden. Wie groß diese Stoffströme sind und welche Quellen dabei ins Gewicht fallen, ist gerade in Küstengebieten noch wenig erforscht.

Bei einer gemeinsamen Messkampagne untersuchen Wissenschaftler:innen von sechs deutschen Forschungseinrichtungen nun Treibhausgase in einem rund um die Meldorfer Bucht angelegten Messabschnitt: Er beginnt landnah am Auslass des Meldorfer Siels und führt entlang der Fahrrinne von Büsum bis zur offenen Küste. An der Messkampagne sind zwei Forschungsschiffe – die MYA II und die LUDWIG PRANDTL – beteiligt, außerdem ein energieautarker Messponton. 

„Die Küste ist die Nahtstelle zwischen Land und Ozean: Hier werden Kohlenstoffverbindungen in kurzer Zeit umgewandelt, transportiert und mit den Gezeiten wieder freigesetzt“, sagt Dr. Ingeborg Bussmann, Biogeochemikerin am Alfred-Wegener-Institut (AWI) auf Helgoland, die die Kampagne koordiniert. „Uns interessiert insbesondere, wo Methan entsteht und wie viel davon tatsächlich in die Atmosphäre gelangt.“

Die Wattenmeer‑Kampagne ist ein Baustein im Projekt ElbeXtreme (einem Verbundprojekt in der Forschungsmission der Deutschen Allianz Meeresforschung), das die Auswirkungen extremer Ereignisse im Elbeästuar und der Deutschen Bucht adressiert. Die Daten aus der Kampagne fließen in die numerische Modellierung und das geplante Informations‑ und Entscheidungshilfesystem von ElbeXtreme ein und unterstützen so das Risikoverständnis und die Resilienzplanung für Küstenökosysteme und Anrainer.

„Mit der Wattenmeer‑Kampagne schließen wir eine zentrale Wissenslücke: Wie stark tragen trockenfallende Wattflächen in Extremjahren wie 2026 zu CO₂‑, Methan‑ und Lachgasflüssen bei? Indem wir Wasser, Sediment und Atmosphäre gleichzeitig erfassen, schaffen wir die Datengrundlage für realistische Modelle und belastbare Entscheidungen zum Schutz und Management unserer Küstenregionen“, sagt Prof. Dr. Eric Achterberg, Leiter der Arbeitsgruppe Biogeochemie der Wassersäule im Forschungsbereich Marine Biogeochemie am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und Leiter von ElbeXtreme.

Woher kommt das Methan?

Frühere Messungen ergaben in der Nähe von Wattgebieten wiederholt erhöhte Konzentrationen von gelöstem Methan. Wo das Gas entsteht, ist bislang jedoch offen. Eine mögliche Quelle liegt im Sediment des Watts. Dort bauen Mikroorganismen organisches Material ab und können dabei Methan bilden. Das Gas könnte aber auch mit Grundwasser aus dem Sediment in die Bucht gelangen. Eine weitere Möglichkeit sind Zuflüsse vom Land, die über Siele in das Küstengewässer gelangen. Die Messungen sollen helfen, diese verschiedenen Wege voneinander zu unterscheiden. Dafür bestimmen die Forschenden unter anderem Radon. Das natürlich vorkommende radioaktive Edelgas eignet sich als Hinweisgeber darauf, wie viel Grundwasser in das Küstengewässer gelangt. Zusätzlich untersuchen sie das Wasser in den Poren des Sediments – also die Flüssigkeit zwischen den einzelnen Sedimentkörnern.

Drei Treibhausgase, viele Wege

Neben Methan (CH₄) werden auch Kohlendioxid (CO₂) und Lachgas (N₂O) erfasst. Entscheidend ist nicht allein, wie viel eines Gases an einem Messpunkt vorhanden ist. Ebenso wichtig ist die Frage, ob das Gas dort gebildet wird, aus dem Wasser in die Atmosphäre gelangt oder mit dem Wasser weitertransportiert wird.

An den Messstationen auf dem Meer erfassen die Teams unter anderem Temperatur, Salzgehalt und Trübung des Wassers und nehmen Proben für Nährstoffe und verschiedene Kohlenstoffverbindungen. Auf den trockenfallenden Wattflächen messen sie außerdem direkt, wie viele Treibhausgase aus dem Sediment in die Atmosphäre gelangen. Ergänzend untersuchen sie flüchtige organische Kohlenstoffverbindungen in der Luft. So entsteht ein möglichst vollständiges Bild der verschiedenen Stoffwege zwischen Land, Watt, Wasser und Atmosphäre.

Was geschieht nach einem heißen Sommer?

Die Kampagne wird auch untersuchen, ob der besonders heiße und trockene Sommer 2026 auch zu besonders hohen Treibhausgaswerten führt – denkbar ist es, denn unter solchen Bedingungen kann sich viel organisches Material bilden und anschließend wieder abgebaut werden. Dabei können Treibhausgase entstehen. Ob sich dieser Effekt tatsächlich in den Messungen zeigt, lässt sich allerdings erst nach der Kampagne beurteilen.

Da die Forschenden in diesem Gebiet erstmals eine solche umfassende Messung durchführen, fehlen Vergleichsdaten aus früheren Jahren. Die Ergebnisse werden daher zunächst vor allem zeigen, welche Quellen und Transportwege in der Meldorfer Bucht eine Rolle spielen und wie groß ihre jeweiligen Beiträge sind.

Gemeinsam vom Land bis zur offenen Küste

An der Kampagne beteiligen sich sechs deutsche Forschungsinstitute: Das Alfred-Wegener-Institut (AWI), das Helmholtz-Zentrum Hereon, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), , die Universität Hamburg und das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel.

Die Arbeiten finden in enger Zusammenarbeit mit der Nationalparkverwaltung Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer, dem Kreis Dithmarschen, den Schutzgebietsbetreuenden des Speicherkoogs Dithmarschen, der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes und dem Forschungszentrum Büsum statt.

Ergebnisse der Kampagne werden in die Projekte ElbeXtreme, AGRIO, CoastGem (ITMS), MOSES und MUSE einfließen.