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Große Inventur des Arktischen Ozeans: Starke Zunahme des Süßwassergehalts seit den 1990er Jahren

24.03.2011
Der Süßwassergehalt des oberen Arktischen Ozeans hat seit den 1990er Jahren um etwa 20 Prozent zugenommen. Das entspricht einem Anstieg von ungefähr 8.400 Kubikkilometern und hat dieselbe Größenordnung wie die Menge an Süßwasser, die im Mittel jährlich aus diesem Meeresgebiet in flüssiger oder gefrorener Form exportiert wird.

Das ist das Ergebnis einer Studie, die Forscher des Alfred-Wegener-Instituts in der Fachzeitschrift Deep-Sea Research veröffentlicht haben. Der Gehalt an Süßwasser im oberflächennahen Arktischen Ozean steuert, ob Wärme vom Ozean an die Atmosphäre oder an Eis abgegeben wird. Außerdem wirkt er sich auf die globale Ozeanzirkulation aus.

Etwa zehn Prozent der globalen Festlandsabflüsse münden über die riesigen sibirischen und nordamerikanischen Flüsse in die Arktis, dazu kommt relativ salzarmes Wasser aus dem Pazifik. Dieses Süßwasser legt sich als leichte Schicht auf die tieferen salzreichen Ozeanschichten und koppelt damit auch deren Wärme von Eis und Atmosphäre weitgehend ab. Veränderungen dieser Schicht sind daher wichtige Steuergrößen für den sensiblen Wärmehaushalt der Arktis. Es ist zu erwarten, dass die zusätzliche Süßwassermenge im oberflächennahen Arktischen Ozean in den kommenden Jahren in den Nordatlantik ausströmen wird. Die Menge des aus der Arktis strömenden Süßwassers beeinflusst die Tiefenwasserbildung in der Grönlandsee und der Labradorsee, und hat damit Auswirkungen auf die globale Umwälzzirkulation des Ozeans.

Insgesamt über 5.000 gemessene Salzgehaltsprofile haben Dr. Benjamin Rabe vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft und seine Kollegen ausgewertet. Um die Tiefenverteilung des Salzgehalts zu messen, haben Forscher Sonden von Schiffen aus eingesetzt oder an großen Eisschollen angebracht, so dass die Daten während der Eisdrift durch den Arktischen Ozean aufgezeichnet wurden. Zusätzlich gingen Messwerte von U-Booten in die Analysen ein. Ein Großteil der Daten stammt aus Expeditionen während des Internationalen Polarjahres 2007/08. „Die gut abgestimmten Forschungsprogramme in der Arktis haben die Datengrundlage in diesen schwer zugänglichen Gebieten substantiell verbessert“, berichtet Rabe, der auch im kommenden Sommer auf dem Forschungsschiff Polarstern in die zentrale Arktis fahren wird. Das dichte Netz von Beobachtungen in den letzten Jahren erlaubte es erstmalig, eine vergleichende Bilanz des Süßwassergehalts im Arktischen Ozean zu berechnen.

Die Zunahme des Süßwassergehalts zwischen den Zeiträumen von 1992 bis 1999 und 2006 bis 2008 haben Rabe und Kollegen in der Fachzeitschrift Deep-Sea Research veröffentlicht. „Die starken Veränderungen in den oberen Wasserschichten bestehen in erster Linie aus einer Abnahme des Salzgehalts“, so Rabe. Ein weiterer aber geringerer Effekt ist, dass die salzarmen Schichten mächtiger sind als früher. Der Süßwassergehalt des Arktischen Ozeans kann durch vermehrte Meereis- oder Gletscherschmelze, Niederschläge, oder über Flusseinträge zunehmen. Ein geringerer Export von Süßwasser aus der Arktis – in Form von Meereis oder flüssig - führt ebenfalls dazu, dass der Süßwassergehalt steigt. Die Autoren der Studie nennen veränderten Export von Süßwasser und veränderte Einträge aus den küstennahen Bereichen Sibiriens in den zentralen Arktischen Ozean als wahrscheinlichste Gründe.

Dr. Michael Karcher vom Alfred-Wegener-Institut, Mitautor der Studie, hat mithilfe des gekoppelten Ozean-Meereis-Modells NAOSIM die beobachteten Vorgänge simuliert. Die Modellexperimente erlauben, längere Zeiträume zu untersuchen, also auch Zeiten abzubilden, für die keine Messdaten vorliegen. Das Modell liefert auch wichtige Einblicke in die Ursachen des an- und abschwellenden Süßwassergehaltes und zeigt die große Bedeutung des lokalen Windfeldes. Messungen und Modell zeigen darüber hinaus, dass die Veränderungen des arktischen Süßwassergehaltes weit größere Gebiete umfassen als bisher angenommen.

Der Titel der Originalveröffentlichung von Benjamin Rabe, Michael Karcher, Ursula Schauer, John M. Toole, Richard A. Krishfield, Sergey Pisarev, Frank Kauker, Rüdiger Gerdes und Takashi Kikuchi lautet: „An assesment of Arctic Ocean freshwater content changes from the 1990s to the 2006-2008 period“ und ist in der Zeitschrift Deep-Sea Research I 58 (2011) 173-185 erschienen (DOI:10.1016/j.dsr.2010.12.002).

Das Alfred-Wegener-Institut forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der mittleren sowie hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der siebzehn Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.

Margarete Pauls | idw
Weitere Informationen:
http://www.awi.de

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