Geht dem Ozean die Luft aus?

In der jetzt in dem renommierten Wissenschaftsjournal „Science“ veröffentlichten Studie unter Leitung von Dr. Lothar Stramma vom Kieler Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) konnte mit Hilfe von Beobachtungsdaten gezeigt werden, dass der Sauerstoffgehalt der tropischen Ozeane in den letzten 50 Jahren unterhalb der durchmischten Deckschicht im Bereich 300 bis 700 m Tiefe abgenommen hat.

Da insbesondere große Meereslebewesen Gebiete mit geringem Sauerstoffgehalt meiden bzw. dort nicht länger existieren können, haben Änderungen des Sauerstoffgehalts im Ozean weitreichende biologische und wirtschaftliche Konsequenzen.

Schon länger ist bekannt, dass die Sauerstoffverteilung im Ozean nicht gleichmäßig ist. An den östlichen Rändern der tropischen Ozeane existieren in etwa 200-800 m Tiefe Zonen mit reduziertem Sauerstoffgehalt, die Sauerstoffminimumzonen genannt werden.

Bedingt durch den CO2-Anstieg und die damit verbundene Temperaturzunahme wird auch eine allgemeine Abnahme des Sauerstoffgehalts im Ozean erwartet, da in wärmeren Wasser die Sauerstofflöslichkeit abnimmt und sich aber vor allem das Absinken von sauerstoffreichen Wasser in den polaren Regionen verringert, und folglich die tiefen Schichten des Ozeans weniger belüftet werden. Dabei sind die erwarteten Änderungen im subtropischen und subpolaren Meeresgebieten höher als in den tropischen Regionen. In den höheren Breiten konnte die Sauerstoffabnahme mit Hilfe von Beobachtungsdaten bereits nachgewiesen werden.

Das war in den Tropen sehr viel schwieriger, da viel weniger Messdaten zur Verfügung stehen.

Eine internationale Forschergruppe unter Leitung von Dr. Stramma vom IFM-GEOMAR zusammen mit Dr. Gregory Johnson von der NOAA in Seattle, Dr. Janet Sprintall vom Scripps Institution of Oceanography in San Diego und Dr. Volker Mohrholz vom Institut für Ostseeforschung in Warnemünde wählten einzelne Gebiete mit höherer Datenmenge aus und ergänzten sie mit aktuellen Messungen, um die Abnahme des Sauerstoffgehalts zu dokumentieren. „Die größte Sauerstoffabnahme im Tiefenbereich 300-700 m wurde im tropischen Nordostatlantik beobachtet, während im östlichen Indischen Ozean die Sauerstoffabnahme eher gering ausfiel“, erklärt Dr. Stramma.

Ob die beobachteten Sauerstoffänderungen im Zusammenhang mit der globalen Klimaerwärmung stehen können, ist noch zu klären. „Im Ozean existieren Änderungen auf unterschiedlichen Zeitskalen“, betont Dr. Stramma. „Mit Messungen alleine können wir nicht die Ursachen der Änderungen erklären. Auch natürliche Prozesse, die auf kürzeren Zeitskalen auftreten, können die beobachtete Abnahme des Sauerstoffgehalts verursacht haben“, so Stramma weiter. Allerdings ist das Ergebnis konsistent mit Modellrechnungen, die auch für die Zukunft eine weitere Abnahme prognostizieren.

Wenn sich dieser Trend fortsetzen würde, ist dies besonders in den jetzt untersuchten tropischen Regionen bedeutsam, denn hier sind die Sauerstoffgehalte im Wasser generell niedrig und ein weiteres Absinken kann zu existentiellen Problemen für marine Organismen führen.

Die vorgestellten Messergebnisse sind ein wichtiger Ausgangspunkt für die laufenden Arbeiten in einem im Januar 2008 von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und dem IFM-GEOMAR begonnenen Sonderforschungsbereich 754: „Klima – biogeochemische Wechselwirkungen im tropischen Ozean“, der von der Deutsche Forschungsgemeinschaft für die erste Förderungsphase 2008-2011 bewilligt wurde. Der SFB-754 soll helfen das Wechselspiel von Klima und Biogeochemie des tropischen Ozeans auf einer quantitativen Basis besser zu definieren.

Weitere Informationen:
Der Autor Dr. Lothar Stramma ist langjähriger wissenschaftlicher Mitarbeiter am IFM-GEOMAR und hat in über 50 wissenschaftlichen Veröffentlichungen vor allem die Wassermassen und die Meeresströmungen im Atlantischen, Indischen und Pazifischen Ozean untersucht. Im SFB-754 leitet er ein wissenschaftliches Teilprojekt, dass hydrographische und Spurenstoffmessungen des tropischen östlichen Südpazifiks kombiniert, um die mittleren Verteilungen, die Variabilität und Trends der Wassermassenverteilung und der Strömungen zu untersuchen. Außerdem leitet er ein Teilprojekt, das die laufenden und geplanten projektübergreifenden Schiffsexpeditionen des SFB-754 koordiniert. Untersuchungsschwerpunkte des SFB-754 sind die Reaktion tropischer Sauerstoffminimumzonen auf Änderungen in der Ozeanzirkulation und Ventilation des tiefen Ozeans, das Verhalten der Senken und Quellen von Nährstoffen bei Veränderungen im Sauerstoffgehalt und die Größenordnungen, Zeitskalen, und wichtigsten Kontrollmechanismen von früheren, heutigen und zukünftigen Veränderungen im ozeanischen Sauerstoff- und Nährstoffhaushalt.

Originalarbeit:

Stramma, L., G.C. Johnson, J. Sprintall und V. Mohrholz, 2008: Expanding oxygen-minimum zones in the Tropical Oceans. Science, 320, 655-658.

Ansprechpartner
Dr. Lothar Stramma, Tel. 0431 – 600 4103, lstramma@ifm-geomar.de
Dr. Andreas Villwock (Öffentlichkeitsarbeit), Tel. 0431 – 600 2802, avillwock@ifm-geomar.de