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Verräterisches Farbenspiel

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 04.04.2016 10:09

Das Meer hat viele Farben, und nur selten leuchtet es in dem Azurblau, aus dem die Touristenträume sind. Satelliten messen inzwischen flächendeckend die Färbung der Meeresoberfläche und US-Wissenschaftler haben auf der Meerestagung der US-amerikanischen Geophysikalischen Union in New Orleans erste Details vorgestellt, wie man die Farbenspiele der Weltmeere in Erdsystemmodelle überführen und daraus Informationen über deren Zustand gewinnen kann.

"In einigAlgenblüte im Skagerrak und in der nördlichen Nordsee, aufgenommen vom Erdbeobachtungssatelliten Aqua. (Bild: NASA)en Küstenzonen färbt sich das Meer gelblicher, weil von Land her verstärkt gelöste organische Substanz ins Meer gespült wird", erklärt Anand Gnanadesikan von der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland. In höheren und hohen Breiten nimmt das Wasser oft eine nahezu schwarze oder bleierne Farbe an, und wo Dünger aus der Landwirtschaft im Meer das Algenwachstum anregt, wird es grüner oder bräunlicher, je nach Algenart. Seit im 19. Jahrhundert François-Alphonse Forel und Willi Ule eine Skala entwickelten, um die Farbe des Wassers von Seen oder Meeren vergleichen zu können, werden die Schattierungen im Ozean protokolliert. Inzwischen geschieht das sogar flächendeckend aus der Umlaufbahn — mit Spektrometern an Bord von Erdbeobachtungssatelliten.

Informationen über die Ozeane

Forscher versuchen, aus den Farben des Meeres Informationen über die Zustände in den Ozeanen oder sogar noch weitreichender über Veränderungen im Erdsystem zu gewinnen. JHU-Wissenschaftler Gnanadesikan ist einer von ihnen. "Systematisch erforscht hat diese Effekte noch niemand", erzählt der Professor für Ozeanographie und Klimaforschung, "wir sind eine der wenigen Gruppen, die sich um die tatsächlich physikalischen Effekte der Farbvariationen kümmern." Einer der augenfälligsten betrifft die Tiefe, bis zu der Sonnenlicht eindringen kann. Ist das Meer nährstoffarm, reicht das Sonnenlicht bis in große Tiefen von mindestens 150 Meter. "Ist das Wasser jedoch beispielsweise durch Schlamm oder organische Schwebstoffe gefärbt oder getrübt, sind es nur weniger Meter", sagt Gnanadesikan.

Das hat weitreichende Konsequenzen für den Energiefluss. Bleibt das Sonnenlicht in der obersten Meeresschicht hängen, entlädt es auch dort seine gesamte Energie und heizt dieses Wasser viel stärker auf als bei klareren Verhältnissen. "Das hat Auswirkungen auf die Biologie", so Anand Gnanadesikan, "die Algen an der Oberfläche kommen kaum an die im tieferen Meerwasser gelösten Nährstoffe heran, weil sich das gesamte Ökosystem im lichtdurchfluteten Bereich komprimiert."

Farbwechsel können tiefreichende Veränderungen signalisieren

Dabei zeigen Farbwechsel oft Änderungen in den Nahrungsnetzen an. "Im Lauf der vergangenen 40 Jahre ist der Nordatlantik grüner geworden und der Nordpazifik blauer, ebenso der Indische Ozean", erklärt der Ozeanograph. Allerdings bedeutet das gerade nicht, dass der Nordatlantik produktiver wurde. "Stattdessen haben Analysen gezeigt, dass sich die Zusammensetzung des Phytoplanktons verändert", so Gnanadesikan. Während die Kalkalgen zunehmen, sinkt die Zahl der Kieselalgen - und die der Planktonkrebse." Obwohl also der Nordatlantik grüner und das Ökosystem eigentlich produktiver werden sollte, ist es tatsächlich weniger aktiv.

 

Auswirkungen haben die Farbunterschiede im Arktischen Ozean. Seit die sibirischen Flüsse ihre Sedimentfracht noch einmal vergrößert haben, stellen die Polarforscher Änderungen bei der Meereisbedeckung fest. "Wo das Wasser eingefärbt oder getrübt ist, bleibt das Sonnenlicht in der Nähe der Oberfläche gefangen", erklärt der indischstämmige Forscher, "diese Meeresgebiete kühlen im Herbst sehr schnell aus, deshalb friert es im Winter schneller und stärker."

 

Flüsse mit wenig Sedimentfracht dagegen, oder Gletscher mit starken Abflüssen scheinen die Meereisbildung wirkungsvoll zu behindern. "Das sommerliche Schmelzwasser bildet eine klare Lage auf dem Meerwasser, so dass Sonnenlicht tiefer eindringt und damit als Wärme gespeichert wird. Die nagt dann lange am noch vorhandenen Meereis und verzögert das Gefrieren." Wie groß die Einflüsse der gegensätzlichen Mechanismen bei der Ausprägung des Klimawandels in der Arktis sind, auch das ist eine Frage, der die Forscher erst noch nachgehen müssen.