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Überraschend stark

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 25.09.2015 17:03

Die Gewässer rund um die Antarktis haben in den jüngsten Jahren unerwartet viel Kohlendioxid aus der Atmosphäre gefischt. Dieses Ergebnis berichten Schweizer und deutsche Geophysiker in "Science". Die Forscher haben sich auf Messwerte, nicht auf Modellrechnungen gestützt. Diese Messwerte zeigen jedoch auch, dass die Aufnahmefähigkeit der Weltmeere südlich des 35. Breitengrads Süd stark schwankt - und dass die unverhofft starke Kohlenstoffsenke schnell wieder schwächeln kann.

Die erste Karte der CO<sub>2</sub>-Verteilung, die auf Daten von OCO-2 beruht. (Bild: NASA/JPL)Die Menschheit kann sich glücklich schätzen, dass die Erde ein Wasserplanet ist, denn ohne die Hilfe der Ozeane wäre der Klimawandel heute sehr viel deutlicher spürbar. Seit Beginn der Industriellen Revolution haben die Weltmeere zwischen einem Viertel und einem Drittel des Kohlendioxids "geschluckt", das die Menschheit durch ihre Aktivitäten in die Atmosphäre gepumpt hat. In Zahlen: gut 500 Gigatonnen. 40 Prozent davon haben die Meere südlich des 35. Breitengrads Süd übernommen mit dem Südozean als Zentrum.

Bedrohliche Schwäche

Seit einigen Jahren mehren sich allerdings die Berichte, dass die Aufnahmefähigkeit der zirkumantarktischen Gewässer zurückginge. Forscher aus der Schweiz und aus Deutschland unter Leitung von Geophysikern der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich geben allerdings in "Science" bis auf weiteres Entwarnung. "Die Senke hat sich in den 80er, 90er Jahren tendenziell abgeschwächt", erklärt Nicolas Gruber, Professor für Umweltphysik an der ETH, "aber seit etwa 2002 hat sie wieder stark zugenommen." Gruber und seine Kollegen haben für ihre Betrachtung rund 2,6 Millionen Messwerte über die CO2-Konzentrationen im oberflächennahen Meerwasser ausgewertet, die von Forschungs- und Handelsschiffen seit 1968 gesammelt und in der internationalen SOCAT-Datenbank abgelegt wurden. Die bisherigen Studien stützten sich dagegen auf Modellrechnungen.

Die Auswertungen zeigen, dass die südlichen Ozeangebiete ausgesprochen wechselhaft bei der Aufnahme von Kohlendioxid waren. "Die Stärke der Kohlenstoffsenke im Südlichen Ozean unterliegt großen, möglicherweise periodischen Schwankungen", so Gruber, "was uns sehr überrascht hat." Die Schwankungen sind vor allem das Resultat einer Kombination von Veränderungen der Temperatur und der Windsysteme. Entsprechend heterogen sind die Vorgänge, die zum Wiedererstarken der Kohlenstoffsenke in den vergangenen Jahren führte.

Verschiedene Mechanismen am Werk

Im Bereich des Südpazifiks steckt etwa eine Abkühlung des Meerwassers aufgrund eines starken Tiefdruckgebiets dahinter. "Dieses Tiefdruckgebiet zieht sehr kalte Luft aus dem antarktischen Kontinent nach Norden, und diese sehr kalte Luft führt zu einer Abkühlung der Meeresoberfläche", sagt Gruber. Kaltes Wasser kann signifikant mehr Kohlendioxid aufnehmen, und dieser Effekt ist stark genug, um die Kehrseite dieses Mechanismus auszugleichen. Denn das kalte Oberflächenwasser kurbelt gleichzeitig die Meereszirkulation an, die wiederum tiefergelegenes und kohlendioxidreiches Wasser an die Oberfläche schafft. Per Saldo jedoch nimmt der Ozean im pazifischen Teil beträchtliche Kohlendioxidmengen auf.

Das Südpolarmeer gilt als stürmischste Region der Welt. Hier kämpft sich die POLARSTERN durch die tobende See. (Foto: Frank Rödel, AWI)Völlig anders verhält es sich dagegen im atlantischen Bereich des Südlichen Ozeans. Dort hat sich ein Hochdruckgebiet etabliert, das die Oberflächenschichten des Meeres erwärmt.  Das kann zwar weniger Kohlendioxid speichern als das kältere des Pazifiks, aber dafür hat sich die Zirkulation so stark abgeschwächt, dass auch im Atlantik die CO2-Nettoaufnahme im Vergleich zu den Vorjahren drastisch gestiegen ist. "Wir haben einen Effekt, dass im Atlantik die Zirkulation dominant ist und dadurch der Ozean mehr CO2 aufnimmt, während wir im Südpazifik eine Situation haben, wo die Temperatur eine wichtige Rolle gespielt hat", erklärt der Geophysiker aus Zürich.

Speicherfähigkeit schwankt

Anscheinend schwankt die Fähigkeit der Meere, Kohlendioxid aus der Luft aufzunehmen, über die Zeit hinweg. "Je näher wir gucken und je mehr Daten wir haben, desto mehr stellen wir fest, dass natürliche Schwankungen das Geschehen prägen", sagt Nicolas Gruber, "wir haben das schon im Pazifik gesehen, aber im Südpolarmeer haben wir eigentlich nicht mit so starken Schwankungen gerechnet." Schließlich habe sich die Stärke der Winde insgesamt nicht sehr verändert, "nur die Lage der Systeme im Raum", so Gruber, "verschiebt sich". Der Schweizer Forscher und seine Kollegen vermuten, dass solche regionalen Veränderungen unerwartet weitreichende Konsequenzen haben. Ob dieser Effekt eine Rolle dabei spielt, dass der Klimawandel seit rund einem Jahrzehnt eine Pause eingelegt zu haben schien, ist offen. "Das ist zurzeit eine Möglichkeit, aber die haben wir noch nicht untersucht, das wird sicher ein Forschungsthema sein für uns im nächsten Jahr." Offen ist auch, wie lange dieser für den Menschen so positive Effekt anhalten wird. "Wir sehen hier Schwankungen im System, die auch durch natürliche Klimaschwankungen entstehen und dass nicht unbedingt ein langfristiger Trend zu einer riesigen Verstärkung stattfinden wird."