Constraining Hydrate-Mediated Transfer of the Greenhouse Gases CO2 and CH4 to the Ocean at Controlled Thermodynamic and Hydrodynamic Forcing

Bigalke, Nikolaus Karl

At pressures and temperatures prevailing in the ocean at a few hundred meters depth transfer of methane and carbon dioxide into and within the water column are influenced by the thermodynamic and kinetic stability of clathrates formed by these two greenhouse gases. Thus, a better understanding of hydrate formation and stability is essential to assess the contribution of submarine methane seepage to climate change, the hazard potential of submarine gas hydrate deposits and the feasibility and environmental impact of anthropogenic carbon storage in the marine environment. The present survey deals with laboratory-based investigations of hydrate-controlled transfer and transport processes of the two gases in the ocean. The investigation stresses the importance of water column processes on the fate of gases released at the sediment/seawater interface and fills a gap in the data basis needed to model the balance of the vertical transfer of the two most important greenhouse gases in the ocean.

Bei Druck und Temperaturbedingungen im Ozean in wenigen hundert m Wassertiefe werden Freisetzung und Wanderung von Methan und Kohlendioxid in bzw. durch die Wassersäule durch die thermodynamische und kinetische Stabilität von Klathraten dieser beiden Treibhausgase beeinflusst. Ein besseres Verständnis der Stabilität von Gashydraten sowie des hydratbeeinflussten Transfers der beiden wichtigsten Treibhausgase in den Ozean ist daher essentiell um den Beitrag submariner Methanquellen auf den Klimawandel, um das Gefahrenpotential submariner Hydratvorkommen, sowie um die Durchführbarkeit und Umweltbeeinflussung durch Einlagerung anthropogenen Kohlendioxids in den marinen Raum besser abschätzen zu können. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der laborgestützten Untersuchung des hydratkontrollierten Transfers beider Gase in den Ozean. Die Untersuchung unterstreicht die Wichtigkeit der Wassersäule für das Schicksal von an der Sediment/Wassergrenzschicht in den Ozean entweichenden Gasen. Die Untersuchung liefert damit Validierungsdaten, die für eine Modellierung des vertikalen Transfers dieser beiden Gase im Ozean notwendig sind.

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Bigalke, Nikolaus: Constraining Hydrate-Mediated Transfer of the Greenhouse Gases CO2 and CH4 to the Ocean at Controlled Thermodynamic and Hydrodynamic Forcing. 2008.

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