Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Förderband aus Meereis macht das Südpolarmeer weniger salzig

01.09.2016

Das Meereis rund um die Antarktis treibt in den vergangenen Jahrzehnten verstärkt nach Norden. Damit einhergegangen ist eine Ausdehnung des Meereises und eine Abnahme des Salzgehalts des Meerwassers an der Eisgrenze – mit noch unerforschten Folgen für das globale Klima und die antarktischen Ökosysteme.

Langjährige Messungen des Salzgehaltes im Südpolarmeer zeigen, dass dieser während den letzten Jahrzehnten abgenommen hat. So stark wie in diesem Ozean hat sich der Salzgehalt in keinem anderen Meer verändert. Eine vollständige Erklärung dafür hatte die Forschung bislang nicht.


Das antarktische Meereis bedeckt eine Fläche von der Grösse Nordamerikas.

NASA / Public Domain

In einem soeben in der Fachzeitschrift «Nature» erschienenen Studie zeigen nun Ozeanforscher der ETH Zürich, des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozenaforschung Kiel und der Universität Hamburg den Grund für diese «Versüssung» (engl. freshening) des Südpolarmeeres auf.

In ihrer Studie weisen die Wissenschaftler zum ersten Mal nach, dass die verstärkte Bildung von Meereis entlang der Küste der Antarktis und dessen Abschmelzen an der Meereiskante hauptverantwortlich sind für die Veränderungen des Salzgehalts und der Salzverteilung im Südpolarmeer.

Das Antarktische Eis wandert

Es scheint paradox: Während in der Arktis das Meereis rapide schrumpft, dehnt es sich rund um die Antarktis trotz Klimaerwärmung stärker aus. Seit mehreren Jahrzehnten beobachten Forschende, dass die maximale Eisbedeckung des Südpolarmeeres weiter nach Norden reicht als noch vor 30 Jahren. Ein Hauptgrund für diese Ausdehnung ist ein verstärkter Transport, der das Meereis wie auf einem Förderband weiter nach Norden treibt.

Nun zeigen die Forscher, dass dieser Prozess auch Folgen für den Salzgehalt des Meerwassers hat: Das Antarktische Meereis bildet sich und schmilzt jedes Jahr von neuem. Auf dem Höchststand bedeckt es eine Fläche von 18 Mio. km² – das entspricht der Grösse der USA und Kanadas. Beim Gefrieren fällt Salz aus und bleibt im Meer zurück. Dies macht das Wasser salziger. Beim Schmelzen des Eises gelangt Süsswasser in den Ozean, sodass sich dessen Salzgehalt verringert.

Das Eis bildet sich mehrheitlich in Küstennähe. Starke Winde und Meeresströmungen treiben das Eis dann mehr als 1000 Kilometer weit nach Norden auf das offene Meer hinaus. Die nördliche Meereiskante liegt ungefähr bei 60 Grad südlicher Breite. Dort beginnt das Eis im Frühjahr zu schmelzen und setzt so auf dem offenen Meer Süsswasser frei.

Kaltes Schmelzwasser wird Antarktisches Zwischenwasser

Das nun in den Ozean einströmende kalte Schmelzwasser kühlt das Meerwasser ab und macht es gleichzeitig süsser. Diese Wassermassen sinken dann unter Anschub der Winde und anderer Faktoren unter das wärmere Oberflächenwasser ab und bilden das sogenannte Antarktische Zwischenwasser, eine Wassermasse mit vergleichsweise tiefem Salzgehalt. Diese liegt auf rund 600 m bis 1500 m Tiefe und dehnt sich zungenförmig nach Norden aus. Die Zungenspitze reicht bis zum Äquator und im Ostatlantik sogar bis zur Iberischen Küste.

«Unsere Arbeit zeigt auf, dass sich der tiefe Salzgehalt im Antarktischen Zwischenwasser zu einem grossen Teil durch das Schmelzwasser vom Meereis erklären lässt», sagt Matthias Münnich, Dozent für physikalische Ozeanographie an der ETH Zürich, der massgeblich an der Studie beteiligt war.

Süsswassereintrag markant gestiegen

«Dieser Süsswassereintrag in das Antarktische Zwischenwasser durch das Meereis, aber auch derjenige in die Oberflächengewässer, hat in den vergangenen Jahrzehnten markant zugenommen. Diese Prozesse konnten wir zum ersten Mal abschätzen. Grund dafür sind vermutlich verstärkte nordwärts wehende Winde in diesem Zeitraum», sagt der Erstautor der Studie, Alexander Haumann, Doktorand in der Gruppe für Umweltphysik der ETH Zürich.

Der Süsswassertransport durch das Meereis hat gemäss den Berechnungen des Forschers und seiner Kollegen zwischen 1982 und 2008 um bis zu 20 Prozent zugenommen. In dieser Zeit hat der Salzgehalt des Meerwassers in der Schmelzzone kontinuierlich abgenommen, und zwar alle zehn Jahre um bis zu 0,02 Gramm pro Kilogramm Meerwasser. «Diese Zahl deckt sich mit langjährigen Messdaten», sagt Nicolas Gruber, Professor für Umweltphysik der ETH Zürich.

«Die Forschung hat schon lange beobachtet, dass der Salzgehalt des Antarktischen Zwischenwassers stark zurückgeht», erklärt er. Die Wissenschaftler nahmen jedoch an, dass dies auf verstärkten Niederschlag über dem Südpolarmeer zurückzuführen ist. «Allerdings waren die Veränderungen im Niederschlag, die man mit Computermodellen rekonstruiert hat, viel zu klein, um die beobachteten Veränderungen im Salzgehalt erklären zu können.» Der ETH-Professor ist sich deshalb sicher: «Es ist der verstärkte nordwärts Transport von Süsswasser durch das Meereis, der für einen grossen Teil dieser Veränderung verantwortlich ist.»

Einschnitt ins globale Klima

Das Meereis beeinflusst jedoch nicht nur den Salzgehalt des Wassers, sondern auch dessen Schichtung. Wasser mit geringem Salzgehalt ist leichter als solches mit hohem Salzgehalt und schwimmt oben. Wenn also die Oberflächengewässer «süsser» und damit leichter werden, kann schwereres salzhaltiges Wasser aus der Tiefe weniger gut nach oben gelangen. Die Schichtung der Wassermassen wird insgesamt stabiler. Dies wiederum beeinflusst wie und ob die unterschiedlichen Wassermassen untereinander und mit der Atmosphäre Klimagase wie CO₂ und Wärme austauschen. «Durch eine stabilere Schichtung könnte das Südpolarmeer theoretisch mehr Kohlenstoffdioxid aufnehmen, weil CO₂ -reiches Tiefenwasser nicht mehr an die Oberfläche gelangt, wo es das CO₂ abgibt», sagt Gruber. Bei der Wärme wäre es gerade umgekehrt. Ein stabiler geschichteter Ozean würde weniger Wärme aufnehmen.

Lange Zeit nahmen die Forscher an, dass der Austausch von Wärme und Kohlendioxid hauptsächlich durch Veränderungen in den starken Winden dieser Region gesteuert wird. Die Studie von Grubers Gruppe zeigt nun, dass das System viel komplizierter ist. Veränderungen des Meereises rund um die Antarktis könnten darin eine wesentlich grössere Rolle spielen als bisher angenommen.
«Bis jetzt haben wir dem Meereis in der Arktis viel mehr Aufmerksamkeit geschenkt, da es dramatisch abnimmt. Die Veränderungen in der Antarktis könnten aber auf lange Sicht wesentlich bedeutender für unser Klima sein, da sie den Wärme- und Kohlenstoffhaushalt der Erde wesentlich beeinflussen», sagt Haumann.

Unklar ist, ob sich die nordwärts gerichteten Winde aufgrund des menschgemachten Klimawandels verstärkt haben oder ob es sich um natürliche Schwankungen handelt. «Wenn diese Veränderungen wirklich menschgemacht wären, wäre das eine dramatische Folge des menschlichen Einflusses für das Klima- und Ökosystem in einem der entferntesten und vermutlich bis heute am wenigsten berührten Winkel unserer Erde.»

Das Südpolarmeer wirkte bisher als Klimaregulator und Kohlenstoffsenke: Klimamodelle zeigen, dass dieser Ozean rund drei Viertel der zusätzlichen Wärme aufgenommen hat. Auch hat das Südpolarmeer die Hälfte der von den Weltmeeren aufgenommenen CO₂ -Gesamtmenge geschluckt.

Weitere Informationen:

https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2016/08/suedpolarm...

Peter Rüegg | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Smogbekämpfung fördert Solarstrom
06.12.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Von der Arktis bis zu den Tropen: Forscher präsentieren einmalige Datenbank zur Vegetation der Erde
20.11.2018 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab

Zusammen mit einem Blutdrucksenker hemmt ein häufig verwendetes Diabetes-Medikament gezielt das Krebswachstum – dies haben Forschende am Biozentrum der Universität Basel vor zwei Jahren entdeckt. In einer Folgestudie, die kürzlich in «Cell Reports» veröffentlicht wurde, berichten die Wissenschaftler nun, dass dieser Medikamenten-Cocktail die Energieversorgung von Krebszellen kappt und sie dadurch abtötet.

Das oft verschriebene Diabetes-Medikament Metformin senkt nicht nur den Blutzuckerspiegel, sondern hat auch eine krebshemmende Wirkung. Jedoch ist die gängige...

Im Focus: Lethal combination: Drug cocktail turns off the juice to cancer cells

A widely used diabetes medication combined with an antihypertensive drug specifically inhibits tumor growth – this was discovered by researchers from the University of Basel’s Biozentrum two years ago. In a follow-up study, recently published in “Cell Reports”, the scientists report that this drug cocktail induces cancer cell death by switching off their energy supply.

The widely used anti-diabetes drug metformin not only reduces blood sugar but also has an anti-cancer effect. However, the metformin dose commonly used in the...

Im Focus: New Foldable Drone Flies through Narrow Holes in Rescue Missions

A research team from the University of Zurich has developed a new drone that can retract its propeller arms in flight and make itself small to fit through narrow gaps and holes. This is particularly useful when searching for victims of natural disasters.

Inspecting a damaged building after an earthquake or during a fire is exactly the kind of job that human rescuers would like drones to do for them. A flying...

Im Focus: Neuartige Lasertechnik für chemische Sensoren in Mikrochip-Größe

Von „Frequenzkämmen“ spricht man bei speziellem Laserlicht, das sich optimal für chemische Sensoren eignet. Eine revolutionäre Technik der TU Wien erzeugt dieses Licht nun viel einfacher und robuster als bisher.

Ein gewöhnlicher Laser hat genau eine Farbe. Alle Photonen, die er abstrahlt, haben genau dieselbe Wellenlänge. Es gibt allerdings auch Laser, deren Licht...

Im Focus: Topological material switched off and on for the first time

Key advance for future topological transistors

Over the last decade, there has been much excitement about the discovery, recognised by the Nobel Prize in Physics only two years ago, that there are two types...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

ICTM Conference 2019 in Aachen: Digitalisierung als Zukunftstrend für den Turbomaschinenbau

12.12.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Januar und Februar 2019

11.12.2018 | Veranstaltungen

Eine Norm für die Reinheitsbestimmung aller Medizinprodukte

10.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Biofilme generieren ihre Nährstoffversorgung selbst

12.12.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Tanz mit dem Feind

12.12.2018 | Physik Astronomie

Künstliches Perlmutt nach Mass

12.12.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics