Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stofftransporte im Tropischen Ozean entschlüsselt

02.08.2013
Turbulente Prozesse liefern wichtigen Beitrag zur Sauerstoffversorgung

Wie wird der tropische Ozean mit lebenswichtigem Sauerstoff versorgt? Meeresforschern des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel gelang es erstmals, hierzu quantitative Aussagen zu treffen.


Ausbringen eines Spurenstoffs mit dem Ocean Tracer Injection System (OTIS).
Foto: GEOMAR


Ausbringen einer Mikrostruktursonde.
Foto: M. Visbeck, GEOMAR

Sie konnten zeigen, dass etwa ein Drittel der Sauerstoffzufuhr in diesen Meeresgebieten durch turbulente Prozesse wie Wirbel oder interne Wellen geleistet wird. Die Studie, die im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB 754 „Biogeochemische Wechselwirkungen im Tropischen Ozean“ durchgeführt wurde, ist in der internationalen Fachzeitschrift Biogeosciences erschienen.

In vielen Bereichen der tropischen Ozeane ist Sauerstoff ein knappes Gut. Ob in weiten Teilen des Indischen Ozeans, des Ostpazifiks oder im Atlantik vor der Küste Westafrikas gibt es in einigen Hundert Metern Tiefe weite Gebiete mit sehr geringen Sauerstoffgehalten, sogenannte Sauerstoffminimumzonen (SMZ). Diese stehen seit einigen Jahren im Fokus Kieler Meeresforscher. Dank modernster Messverfahren gelang es ihnen nun erstmals zu quantifizieren, welche Prozesse für die Sauerstoffversorgung dieser Gebiete, die sogenannte Belüftung, wichtig sind.

Bisher waren die Ozeanographen davon ausgegangen, dass der im Meer gelöste Sauerstoff aus den Oberflächenschichten über die großräumige Prozesse langsam in die Tiefe vordringt. Schwankungen der die Meeresströmungen antreibenden Passatwinde könnten die Sauerstoffzufuhr so direkt regulieren. Messungen im Gebiet vor der Küste Westafrikas südlich der Kapverdischen Inseln weisen aber nun die große Bedeutung turbulenter Vermischungsprozesse nach. Die Wissenschaftler setzten für ihre Untersuchungen hochpräzise Messinstrumente wie Mikrostruktursonden und Profilstrommesser ein.

Die Verfolgung eines im Ozean ausgebrachten, chemisch wenig reaktionsfreudigen Spurenstoffs, eines sogenannten Tracers, bestätigte die direkten Turbulenzmessungen. Die horizontale und vertikale Ausbreitung des Spurenstoffs wurde über einen Zeitraum von drei Jahren durch chemische Analysen sehr genau bestimmt.

Beide Messverfahren zeigten, dass etwa ein Drittel der Sauerstoffzufuhr in den tropischen Sauerstoffminimumzonen durch die vertikale turbulente Vermischung erfolgt. „Der relativ hohe Beitrag der Turbulenz im Sauerstoffbudget hat uns überrascht“ sagt Prof. Dr. Martin Visbeck, einer der Initiatoren des Experiments. „Auch dank der verbesserten Messverfahren und -genauigkeiten konnten wir hier Neuland betreten“, so Visbeck weiter.

Erstautor Dr. Tim Fischer, der im Rahmen seiner Promotion die Parametereinstellungen und Auswertung schiffsgestützter Profilstrommessungen deutlich verbessern konnte, um die Turbulenz im Ozean vom fahrenden Schiff aus zu bestimmen, ergänzt: „Dadurch haben wir im Vergleich zu den zeitaufwendigen Mikrostruktur-Sonden Messungen viel mehr Daten gewinnen können“. Co-Autorin Dr. Donata Banyte vom GEOMAR, die im Rahmen ihrer Promotion mehr als drei Jahre mit den Daten aus dem Spurenstoffexperiment gearbeitet hat, fügt hinzu: „Ich freue mich sehr, etwas wirklich Neues und Wichtiges in der physikalischen Ozeanographie entdeckt zu haben“.

„Da etwaige Vergrößerungen sauerstoffarmer Gebiete negative Auswirkungen auf das marine Ökosystem haben können, ist es wichtig, die hierfür maßgeblichen Prozesse zu identifizieren. Die Ergebnisse werden uns helfen, die Dynamik und Veränderungen in den Sauerstoffminimumzonen in den Ozeanen besser zu verstehen“, resümiert Prof. Visbeck.

Hintergrundinformationen
Die Dynamik von Sauerstoffminimumzonen ist das zentrale Thema des Sonderforschungsbereichs (SFB) 745 „Klima – Biogeochemische Wechselwirkungen im tropischen Ozean“, der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft an der Christian-Albrechts Universität zu Kiel und am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel gefördert wird.

Sauerstoffminimumzonen – Zonen, in denen Sauerstoff Mangelware ist oder sogar ganz fehlt – erstrecken sich in allen tropischen Ozeanen. Messungen der vergangenen Jahre deuten aber darauf hin, dass sich diese Zonen ausweiten. Zu den Folgen gehört, dass sich der Lebensraum bestimmter Fischarten verkleinert. Doch sind diese Veränderungen Teil einer natürlichen Schwankung oder sind sie Folge des von Menschen verursachten globalen Wandels? Und wie weit werden sich diese sauerstoffarmen Zonen noch ausbreiten? Diesen und weiteren Fragen widmen sich die Kieler Forscher des SFB 754.

Am Wissenschaftsstandort Kiel erforschen die Wissenschaftler darüber hinaus im Kieler Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“ die Veränderungen der Ozeane in der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft mit einem weltweit einmaligen Ansatz: Meeres-, Geo- und Wirtschaftswissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Mediziner, Mathematiker, Informatiker, Juristen sowie Gesellschafts- und Sozialwissenschaftler bündeln ihr Fachwissen in insgesamt elf multidisziplinären Forschergruppen.

Ihre Forschungsergebnisse fließen ein in nachhaltige Nutzungskonzepte und Handlungsoptionen für ein weltweites Management der Ozeane. Das neue Forschungsprogramm setzt sich dabei eine verstärkte Wissensintegration zum Ziel. Dabei soll das grundsätzliche Verständnis des Ozeans zu wissenschaftlich fundierten Vorhersagen und Szenarien führen, um – in engem Dialog mit Entscheidungsträgern – zu einem nachhaltigen Management der Ozeane beitragen zu können.

Originalarbeit:
Fischer, T., D. Banyte, P. Brandt, M. Dengler, G. Krahmann, T. Tanhua, and M. Visbeck, 2013: Diapycnal oxygen supply to the tropical North Atlantic oxygen minimum zone. Biogeosciences, 10, 5079-5093, doi:10.5194/bg-10-5079-2013
Kontakt:
Prof. Dr. Martin Visbeck, Tel. : 4031-600-4100, mvisbeck@geomar.de
Dr. Andreas Villwock (Kommunikation & Medien), Tel.: 0431-600-2802, avillwock@geomar.de.

Weitere Informationen:

http://www.geomar.de - GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
http://- Sonderforschungsbereich 754
http://www.ozean-der-zukunft.de - Exzellenzcluster Ozean der Zukunft

Dr. Andreas Villwock | idw
Weitere Informationen:
http://www.geomar.de -
http://www.ozean-der-zukunft.de
http://www.sfb754.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur
22.06.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

nachricht Ursuppe in Dosen
21.06.2017 | Universität Duisburg-Essen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Im Focus: Forscher entschlüsseln erstmals intaktes Virus atomgenau mit Röntgenlaser

Bahnbrechende Untersuchungsmethode beschleunigt Proteinanalyse um ein Vielfaches

Ein internationales Forscherteam hat erstmals mit einem Röntgenlaser die atomgenaue Struktur eines intakten Viruspartikels entschlüsselt. Die verwendete...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

Forschung zu Stressbewältigung wird diskutiert

21.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt

22.06.2017 | Physik Astronomie

Evolutionsbiologie: Wie die Zellen zu ihren Kraftwerken kamen

22.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Spinflüssigkeiten – zurück zu den Anfängen

22.06.2017 | Physik Astronomie