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Transmissionsrad der Meereszirkulation schwächelt

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 24.08.2016 11:06

Forscher der Universität von Tasmanien haben mit Hilfe von Seeelefanten Daten zur Meereszirkulation aus einer der unzugänglichsten Meeresregionen der Erde gesammelt. Die Prydz-Bucht in der Ostantarktis ist im Winter von meterdickem Schelfeis bedeckt - genau dann, wenn dort die Produktion von Antarktischem Bodenwasser auf Hochtouren läuft. Die Produktion dieses sehr schweren Wassers ist eines der Transmissionsräder, die die Ozeanzirkulation antreiben. Die Daten der Seeelefanten, über die jetzt in "Nature Communications" berichtet wird, zeigen, dass sich zunehmend Süßwasser in das Bodenwasser mischt und der Antrieb zu schwächeln beginnt.

Zwei Südliche Seeelefanten, von denen einer mit Sensoren ausgestattet ist. (Bild: Clive R. McMahon/Nature)

Südliche Seeelefanten, der linke mit einem Sensor. (Bild: Clive R. McMahon/Nature)

Die Weltmeere sind durch ein System von Strömungen miteinander verbunden, das Wassermassen und mit ihnen Nährstoffe von einem Ozeanbecken ins nächste transportiert. "Dieses System wird oft als ein Netz von Förderbändern beschrieben, und das Antarktische Bodenwasser, mit dem wir uns beschäftigen, ist eines der Transmissionsräder, die diese Förderbänder antreiben", sagt Guy Williams, Ozeanograph am Institut für Meeres- und Polarstudien der Universität von Tasmanien. Boden- oder Tiefenwasser ist sehr kaltes sowie salzreiches und deshalb dichtes Ozeanwasser, das an mehreren Stellen in den beiden Polarregionen der Erde gebildet wird. Wegen seiner Dichte sinkt es wie in einem Aufzug in die Tiefsee, zieht dabei Oberflächenwasser nach und setzt so eine Strömung in Gang. Williams berichtet jetzt in "Nature Communications", dass zumindest eines dieser Transmissionsräder Zeichen der Schwäche zeigt. "Das Antarktische Bodenwasser ist durch den Klimawandel bereits unter Stress geraten und der wird wahrscheinlich zunehmen", befürchtet er.

Seeelefanten mit Sensoren ausgestattet

Der Forscher ist bereits sieben Mal auf dem unwirtlichsten aller Kontinente gewesen, vor allem in der größten australischen Basis Davis, die in der Ostantarktis am Rand der Prydz-Bucht liegt. Diese Bucht gehört zu den vier Regionen entlang der antarktischen Küste, in denen Tiefenwasser entsteht, doch trotz seiner häufigen Visiten ist Williams seinem Forschungsgegenstand nicht wirklich nahe gekommen.

Die australische Antarktisstation Davis. (Bild: Graham Denyer/CC-BY-SA-2.5)

Die australische Antarktisstation Davis. (Bild: Graham Denyer/CC-BY-SA-2.5)

"Das Problem ist, dass das Tiefenwasser im Winter entsteht, und dann haben unsere Eisbrecher große Probleme, zur Antarktis vorzustoßen", bedauert Williams. Daher hat der junge Ozeanograph sich die Hilfe von Mitarbeitern gesichert, die nicht unter den Unzulänglichkeiten menschlicher Technik zu leiden haben. "Unsere Kollegen vom Integrierten Meeresbeobachtungssystem IMOS haben verschiedene Meeressäuger in den antarktischen Gewässern mit Sensoren ausgerüstet, um ihr Jagdverhalten zu studieren", erzählt der Forscher, "und wir waren ganz fasziniert von den Daten, die ihre Seeelefanten sammelten."

Gerade die jungen Männchen der Südlichen Seeelefanten zieht es im Winter in die Prydz-Bucht. "Ich glaube nicht, dass die Biologen wirklich genau wissen, was die Tiere dort machen", erzählt Williams, "dort ist es dunkel, sehr kalt und sehr windig mit einer Menge Meereis. Mit einem Wort: Einer der ungastlichsten Plätze auf der Welt." Und dennoch treiben sich so viele Seeelefanten dort herum, weshalb die Ozeanographen um Guy Williams einen gewaltigen Datenschatz über die entlegene Meeresbucht zur Verfügung haben. "Die Seeelefant-Daten sind beileibe nicht perfekt, denn sie haben eine geringe Auflösung, aber wir haben inzwischen 300.000 Tauchprofile mit Informationen über Salzgehalt, Tiefe und Temperatur", betont der Australier.

Fertigungsstraße für Bodenwasser

Und diese Profile zeichnen ein überraschend komplexes Bild von der Bildung des Antarktischen Bodenwassers. Es wird auf den Schelfen des vereisten Kontinents gebildet, wenn im Winter große Wassermassen ausfrieren und die Schelfeisgürtel wachsen. In der Prydz-Bucht gibt es insgesamt vier "Eisfabriken", sogenannte Polynjas, in denen bis zu 30 Meter dickes Eis entsteht. Das ist gar nicht einfach, denn es müssen tiefe Temperaturen, starke Strömungen und heftige Winde zusammenkommen, um aus dünnem Meereis Schicht um Schicht meterdickes Schelfeis zu machen. In der Prydz-Bucht gelingt das an vier Stellen und weil ausfrierendes Meereis sein Salz im verbleibenden Ozean deponiert, steigt in diesen Polynjas der Salzgehalt des Wassers. "Wir haben eine regelrechte Fertigungsstraße von vier Polynjas gefunden, in denen salzreiches Wasser entsteht", erläutert Guy Williams, "aber zur selben Zeit gibt es zwei abschmelzende Schelfeisgebiete, die Süßwasser in die Prydz-Bucht einspeisen."

Im Widerstreit der vier Salzwasserfabriken und der beiden Süßwasserproduzenten haben die Polynjas noch die Oberhand. Das Bodenwasser, das die Prydz-Bucht durch den gleichnamigen Kanal verlässt, ist immer noch sehr salzhaltig und schwer und trägt ungefähr 15 Prozent zum Antarktischen Bodenwasser bei. Doch mit steigender Gletscherschmelze auf dem eisbedeckten Kontinent verändert sich das Kräfteverhältnis und damit die Antriebskraft des Transmissionsrades in der Prydz-Bucht. Für Guy Williams ist die Bucht dank des Seeelefanten-Einsatzes ein außergewöhnlich gut dokumentiertes Beispiel für ein Geschehen, das sich rings um die Antarktis abspielt - auch in den wesentlich größeren Produktionsregionen für Antarktisches Bodenwasser, in der Ross-See und im Weddell-Meer. "Ich denke", so Williams, "die Daten werden das Bewusstsein schärfen, dass auch in anderen Regionen etwas Vergleichbares im Gange ist."