Überraschend großer Einfluss der antarktischen Meere auf globalen Kohlenstoffkreislauf enthüllt Südozean als Kohlenstoffpumpe - scinexx | Das Wissensmagazin
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Überraschend großer Einfluss der antarktischen Meere auf globalen Kohlenstoffkreislauf enthüllt

Südozean als Kohlenstoffpumpe

Strömung im Südozean © NOAA

Lange haben Wissenschaftler über die Ursachen der Schwankungen des atmosphärischen Kohlendioxids in der Erdgeschichte diskutiert. Jetzt hat ein amerikanisches Forscherteam dazu Überraschendes entdeckt und berichtet darüber in der aktuellen Ausgabe von „Nature“: Denn das Meer rund um die Antarktis – und nicht wie bisher angenommen die tropischen Meere oder der Nordatlantik – scheint einer der entscheidenden Regulatoren für den irdischen CO2-Haushalt zu sein.

Wissenschaftler um Jorge Sarmiento und Irina Marinov von der Princeton Universität sowie Anand Gnanadesikan und Robbie Toggweiler von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) hatten bereits vor zwei Jahren herausgefunden, dass die Strömungsmuster im Südozean die Nährstoffverteilung in allen anderen Meeren der Erde beeinflussen. Jetzt haben neue Modellrechnungen und Simulationen enthüllt, dass der Ring kalten Wassers jenseits von 60 Grad südlicher Breite auch für die globale Kohlendioxidverteilung entscheidend ist.

Gebiete jenseits von 60 Grad Breite entscheidend

“Die neue Studie zeigt, dass die Kohlendioxid und Nährstoffströme extrem deutlich getrennt sind“, erklärt Geoforscher Sarmiento. Kaltes Wasser, dass regelmäßig aus den Tiefen des Südozeans aufsteigt, breitet sich an der Meeresoberfläche aus, verhält sich aber diesseits und jenseits der 60 Grad-Linie unterschiedlich: „Während das Wasser nördlich der Trennlinie die Nährstoffe in die Weltmeere transportiert, saugt die zweite, Richtung Süden fließende Strömung, Kohlendioxid, das Treibhaus, aus der Luft auf“, erklärt Marinov, Hauptautorin der Studie. „Eine so scharf definierte Differenzierung in der Funktion hat uns überrascht. Es könnte bedeuten, dass eine Veränderung einer Seite dieses Zyklus die jeweils andere nicht so stark beeinflusst wie wir es erwartet hätten.

CO2-Suttle in die Meerestiefe

Schon seit längerem gilt der Südozean als wichtige CO2-Senke, als Puffer für den globalen Kohlenstoffkreislauf. Die neuen Daten werfen nun jedoch ein neues Licht auch darauf, wie Klimaumschwünge in der Erdgeschichte zustande kamen und wie das Erdklima in der Zukunft reagieren könnte. „In der letzten Eiszeit erlebte die Atmosphäre beispielsweise sehr niedrige Konzentrationen von Kohlendioxid und keiner weiß so genau, warum“, so Marinov. „Doch jetzt verstehen wir, dass der Südozean eine große Rolle dafür spielt, wie viel des Gases sich im Wasser löst und wie viel in der Atmosphäre bleibt.”

Nach Ansicht der Wissenschaftlerin bedeute dies jedoch auch, dass die Forschung sich stärker auf die Antarktis (und die antarktischen Meeresgebiete) konzentrieren sollte und weniger auf die weiter nördlich liegenden subantarktischen Regionen. „In der Antarktis transportiert die Strömung das mit atmosphärischem CO2 angereicherte das Oberflächenwasser tief in die unteren Meeresschichten hinunter, wo der sequestrierte Kohlenstoff eine lange Zeit gefangen bleiben könnte“, so Marinov. „Nach den Ergebnissen der Modelle, die wir benutzt haben, ist der tiefe antarktische Ozean die kritische Region, auf die wir unsere Forschung konzentrieren müssen.“

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Implikationen für Sequestrierungsforschung

Die Funktion des Südozeans als natürlicher „CO2-Schlucker“ könnte auch wichtige Hinweise für die Erforschung der Kohlenstoff-Sequestrierung geben, dem Versuch, Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen und in den Tiefen des Meeres oder des Untergrunds „einzulagern“. “Eine interessante Idee der letzten Jahre ist es, Kohlenstoff zu sequestrieren, indem wir Eisen in das Meer pumpen, um Kohlenstoffbindende Mikroorganismen zu fördern“, erklärt die Forscherin. „Diese Organismen würden dann nach ihrem Tod auf den Meeresgrund sinken und den gespeicherten Kohlenstoff mit sich nehmen. Dadurch sinkt der Kohlenstoffgehalt in den Oberflächenwassern und diese können wieder mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen. Unsere Ergebnisse haben jetzt wichtige Auswirkungen für zukünftige Eisendüngungsexperimente, denn sie weisen darauf hin, dass es sinnvoller ist, den Fokus dabei auf die antarktischen Meeresregionen zu legen.“

Noch allerdings sind einige Fragen zur Rolle des Südozeans und zu den genauen Mechanismen der antarktischen Kohlenstoffpumpe offen. „Wir halten unsere Schlussfolgerungen für sehr verlässlich“, erklärt Marinov. „Trotzdem müssen wir unser Verständnis des Südozeans weiter verbessern. Unser Modell berücksichtigt beispielsweise noch nicht die Tatsache, dass die Strömungsmuster im Winter am stärksten sind, wenn die Antarktis von Dunkelheit bedeckt ist und das Phytoplankton nicht viel wächst. Zukünftige Forschungen müssen den Einfluss dieses Prozesse auf das atmosphärische Kohlendioxid klären.“

(Princeton University, 23.06.2006 – NPO)

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