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Sie sind unsichtbar und nur schwer zu messen, doch ohne sie ist kein Leben in den Ozeanen möglich.

Ein Kranzwasserschöpfer an mobiler Winde. Spezialgerät für das GEOTRACES-Programm – (c) Gregory Cutter, Old Dominion University (USA)

Die Rede ist von im Wasser gelösten Spurenstoffen wie Cadmium, Kupfer oder Eisen. Die genaue Herkunft und Verteilung dieser Metalle in den Weltmeeren ist vor allem in tieferen Wasserschichten kaum bekannt. Das will das internationale Forschungsprogramm GEOTRACES ändern. Am 4. Februar startet das deutsche Forschungsschiff METEOR unter Fahrtleitung des Kieler Geologen Professor Martin Frank zu einer der ersten Expeditionen des Projekts in den tropischen Atlantik.

Die Zahl ist fast unvorstellbar klein. Nur 300 Billionstelgramm (0,0000000003 g) Cadmium sind durchschnittlich im Oberflächenwasser der Ozeane pro Liter gelöst. Zum Glück, möchte man meinen, denn Cadmium gilt als üblicherweise als giftig. Doch neue Forschungen haben gezeigt, dass vielen Arten des pflanzlichen Planktons Cadmium für ihren Stoffwechsel dringend benötigen. Dieses Plankton wiederum bildet den Anfang der Nahrungskette und bindet bei der Photosynthese große Mengen Kohlendioxid. Neben Cadmium gibt es noch viele andere Spurenstoffe mit ähnlicher Bedeutung: Aluminium, Mangan, Kupfer, Zink oder auch Eisen. Woher sie stammen und wie sie sich in allen Weltmeeren verteilen, ist bisher weitgehend unbekannt. Es fehlten weltweit einheitliche Verfahren, zuverlässige Daten über so geringe Stoffmengen zu erhalten. “Es ist extrem schwierig, exakte Aussagen über schwankende Eisenkonzentrationen im Milliardstelgramm-Bereich zu treffen, wenn man die entsprechenden Wasserproben mit Metallkabeln direkt neben 4500 Tonnen Schiffsstahl nimmt”, erläutert der Geologe und chemische Ozeanograph Professor Martin Frank vom Kieler Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) die ganz praktischen Messprobleme.

Sieben Jahre lang haben sich Wissenschaftler aus mehr als 30 Nationen im GEOTRACES-Programm mit derartigen Fragen beschäftigt – und Lösungen erarbeitet. Nun beginnt 2010 die aktive Messphase mit einer Auftaktveranstaltung während der Ocean-Sciences Tagung in Portland, Oregon (USA). Gleichzeitig leitet Professor Martin Frank eine der ersten GEOTRACES-Expeditionen mit dem deutschen Forschungsschiff METEOR, das mit 24 Wissenschaftlern aus Kiel, Bremen, Rostock, Köln, Barcelona und Norfolk (Virginia, USA) am 4. Februar den Hafen von Las Palmas (Spanien) verlässt. Während der rund 9000 Kilometer langen Fahrt, die zunächst südwärts entlang der westafrikanischen Küste, dann über den Atlantik bis vor die Küste Brasiliens und von dort wieder nach Norden führt, werden die Forscher Spurenstoffkonzentrationen bis in Wassertiefen von 5000 Meter messen. Rund 12.000 Liter Probenwasser werden so zusammenkommen. “Um Verunreinigungen zu vermeiden, nutzen wir spezielle Probenbehälter aus Kunststoff, die in einem extra beschichteten Gestell befestigt sind. Statt an einer Stahltrosse lassen wir diese Gestelle an einem Kevlaer-Kabel in die Tiefe”, erklärt Professor Frank. Da die METEOR nicht über eine derartige Winde verfügt, nimmt die Expedition eine mobile Winde des GEOTRACES-Programms aus den USA mit. Zur Spezialausrüstung gehören ferner zwei Container mit Reinraumlaboren. Dort bereiten die Wissenschaftler die Proben nach den exakten Vorgaben des GEOTRACES-Programms so auf, dass sie nach der Fahrt in Laboren an Land mit hochempfindlichen Messverfahren untersucht werden können. “So gewinnen wir Daten, die später mit denen anderer Mess-Kampagnen rund um den Globus vergleichbar sind”, erklärt Professor Frank. Insgesamt sind in den kommenden Jahren über 50 Expeditionen auf allen Weltmeeren geplant.

Die Ergebnisse dieser Messungen werden für viele Wissenschaftler hoch interessant sein. Biologen wollen wissen, woher, wann und in welchen Mengen Mikro-Nährstoffe beispielsweise durch Staub in die Ozeane gelangen, um damit Gefahren und Chancen für Ökosysteme besser abzuschätzen. Ozeanographen wollen die Spurenstoffe nutzen, um Meeresströmungen zu verfolgen. “Einige der Spurenmetalle zeigen neben Schwankungen in der Konzentration auch Unterschiede in ihrer sogenannten Isotopenzusammensetzung. Und die lässt genaue Rückschlüsse zu, aus welcher Region die Metalle ursprünglich stammen”, so Professor Frank. Klimaforscher können diese Isotopensignale außerdem dazu nutzen, vergangene Klimaszenarien präzise zu rekonstruieren. Und zu guter Letzt wird ein besseres Verständnis der Stoffkreisläufe in den Ozeanen auch dazu beitragen, die Folgen von Umweltschäden besser zu verstehen. “Mit dem Programm und unser Expedition betreiben wir also wirklich Grundlagenforschung, auf deren Resultate viele Kollegen warten”, sagt Professor Frank.

Wissenschaftler vom Alfred-Wegener-Institut haben auf einer Expedition mit dem Forschungsschiff Maria S. Merian die Geologie des Meeresbodens in der Labradorsee untersucht.

Das Schiff Maria S. Merian auf Expedition in der Labradorsee zwischen Grönland und Kanada – (c) AWI

Vor der Südspitze Grönlands haben sie die so genannte Eirik Drift vermessen, eine mehrere hundert Kilometer lange, rückenartige Struktur. Dabei entdeckten sie am südwestlichen Rand ihres Untersuchungsgebietes einen unterseeischen Berg, der darauf hinweist, dass hier in den letzten Millionen Jahren Vulkane ausgebrochen sind.

Vor der Südspitze Grönlands erhebt sich die Eirik Drift etwa 2500 Meter über den umgebenden Meersboden. Seit ungefähr zehn Millionen Jahren lagern sich hier Sedimente ab und bilden eine rückenartige Struktur. Diese Sedimente werden von den Meeresströmungen in der Grönlandsee abgetragen und in der Labradorsee wieder abgelagert, wie man es auch von den strömungsbedingten Sandverlagerungen zum Beispiel bei Sylt kennt. Mit dem sich ändernden Klima, dem Übergang von wärmeren Zeiten zu unserem heutigen Klima, hat sich diese Strömung verlagert und in ihrer Stärke verändert. Zusätzlich transportieren Eisberge Gesteinsmaterial, das von Grönland stammt, auf den Meeresgrund. Gletscher haben es von der Insel abgehobelt und, nachdem sie zu Eisbergen zerbrochen sind, über den Ozean verteilt. Mit dem sich ausdehnenden und abschmelzenden Eispanzer in den erdgeschichtlichen Zyklen von Eis- und Warmzeiten findet dieses Material seinen Weg auch zur Eirik Drift.

Die Eirik Drift ist somit ein Archiv für die Aktivität des westlichen Randstroms Grönlands und die Dynamik der grönländischen Eisbedeckung. Dort kann man Klimaveränderungen und Strömungsverlagerungen in den letzten zehn Millionen Jahren untersuchen. Die ersten Ergebnisse zeigen, dass sich die Drift stark nach Norden und Westen verlagert hat. Dieses Ereignis fand ungefähr vor 5,6 Millionen Jahren statt. Es hat zwar auch schon davor eine Sedimentdrift gegeben, allerdings haben sich Geschwindigkeit und Lage der Strömung stark geändert. Mit Hilfe von Computermodellen werden die Wissenschaftler die Daten weiter analysieren, um diese Veränderungen genauer beschreiben zu können.

Während der seismischen Vermessungsarbeiten mit einem 3000 Meter langen Kabel entdeckten die Forscher Unerwartetes: “Völlig überraschend erschien auf diesen Bildern des Untergrundes im westlichen Bereich der Eirik Drift eine unbekannte Erhöhung, die an zwei Stellen fast durch die Sedimente bis zur Oberfläche des Meeresbodens stößt”, berichtet Fahrtleiterin Dr. Gabriele Uenzelmann-Neben vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft. “Die normalen Abfolgen in der Struktur der Sedimente sind hier gestört”, so die Geophysikerin weiter. Diese Erhebung am Meeresgrund, die die Wissenschaftler Mount Maria S. Merian getauft haben, ist mit etwa 1500 Metern so hoch wie der Feldberg im Schwarzwald. Der unterseeische Berg, ein so genannter Seamount ist durch Vulkanismus entstanden, wodurch die Sedimente nach oben gedrückt wurden. Selbst die jungen Sedimentpakete sind von dieser Umlagerung betroffen.

Daher kann man schließen, dass es sich um ein Ereignis der letzten Millionen Jahre handelt. Dieses Ergebnis verändert das Bild der geologischen Entwicklung des äußeren Teils der Labradorsee. Bisher ging man davon aus, dass die die Bildung des Meeresbodens in der Labradorsee (tektonische Aktivität) vor etwa 45 Millionen Jahren aufgehört hat. Die Entdeckung des Seamounts gibt jetzt einen Hinweis darauf, dass der Meersboden am Ausgang der Labradorsee auch in jüngerer Zeit noch verändert wurde. Ein sich deutlich verändernder Meeresboden hat enorme Auswirkungen auf die Zirkulationswege des Tiefenwassers, das Meeresströmungen wie den Golfstrom antreibt.

Die Expedition mit dem Forschungsschiff Maria S. Merian, das von der Leitstelle Meteor/Merian der Universität Hamburg betrieben wird, startete am 17. Juni 2009 in Reykjavik, Island, und endete dort am 13. Juli auch wieder.

Meeresforscher des IFM-GEOMAR reisten in eine weit entfernte Vergangenheit.

Das Tauchboot JAGO und das neuseeländische Forschungsschiff BRAVEHEART vor der Küste von Moorea (Französisch Polynesien) – (c) K. Hissmann / IFM-GEOMAR

In den Südsee-Gewässern rund um Tahiti suchten sie mit dem Tauchboot JAGO nach Indizien, die mehr Klarheit in die äußerst komplizierten Meeresspiegelschwankungen der vergangenen 20.000 Jahren bringen sollen.

Der erste Blick täuscht gewaltig. Wer vom Land aufs Meer hinausblickt oder dieses mit dem Schiff überquert, dem erscheint die Wasseroberfläche als riesige Ebene – von kleineren Wellen einmal abgesehen. Doch in Wahrheit sind die Ozeane zerfurcht von Bergen und Tälern. Höhenunterschiede von bis zu 200 Metern im Verhältnis zum durchschnittlichen Meeresspiegel kommen vor. Das liegt an der ungleichmäßigen Verteilung der Masse in und auf der Erde und an der Anziehung von Massen untereinander (Gravitation). Die Kontinente besitzen große Massen und damit eine große Anziehungskraft – sie ziehen Wasser der Ozeane an sich. Parallel dazu steigt und fällt der Meeresspiegel aber auch insgesamt je nachdem, wie warm die Atmosphäre ist, wie viel Eis an den Polen schmilzt oder entsteht.

Um diese komplexen Zusammenhänge besser zu verstehen, brach eine Gruppe von Forschern des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) in die Südsee auf. “Die Region rund um Tahiti bietet für unsere Fragestellungen ein einzigartiges Potential”, erläutert der Geochemiker Prof. Dr. Anton Eisenhauer vom IFM-GEOMAR. “Hier sind wir weit weg von den Eisschilden der Nordhemisphäre, die in der Vergangenheit große Meeresspiegelschwankungen verursacht haben”, so Eisenhauer weiter. “Der vulkanische Ursprung der Inseln in Verbindung mit der großen Entfernung zu den Kontinenten reduziert weitere Störeinflüsse”, ergänzt der Paläoozeanograph Prof. Dr. Wolf-Christian Dullo. Die beiden Wissenschaftler verbrachten etwa vier Wochen in der Umgebung Tahitis, um Riffstrukturen im Wasser und an Land zu untersuchen. Ein unentbehrliches Hilfsmittel dabei war das einzige deutsche Forschungstauchboot JAGO.

Von Bord des gecharterten Forschungsschiffes BRAVEHEART aus tauchte JAGO in Tiefen von bis zu 350 Metern. Während der bis zu sieben Stunden dauernden Tauchgänge entlang der steilen und teilweise senkrechten Vorriffhänge von Tahiti und Moorea fanden die Forscher verkarstete Riffstrukturen, die bis in 150 m Tiefe reichten. “Die Verkarstungen deuten darauf hin, dass diese Riffe einmal trocken gelegen haben, dass heißt sie befanden sich oberhalb der Wasseroberfläche”, erläutert Prof. Dullo. Das war vermutlich vor etwa 20.000 Jahren während der letzten großen Eiszeit. “Es war extrem beeindruckend, in JAGO zu sitzen und in kristallklarem Wasser mit Sichtweiten von bis zu 100 Metern an tausenden von Jahren Erdgeschichte vorbeizugleiten”, erinnert sich Prof. Dullo nach der Rückkehr. Das mit dem Tauchboot gesammelte Daten- und Probenmaterial soll nun helfen, den Verlauf des Meeresspiegelanstieges seit der letzten Eiszeit möglichst detailliert zu rekonstruieren.

Im zweiten Teil der Expedition nahmen die Forscher Proben von trocken gefallenen Riffen an Land. Sie sind entstanden, als der Meeresspiegel vor 6000 Jahren seinen vorläufigen Höchststand erreicht hat. Seitdem sinkt er im gesamten indo-pazifischen Raum wieder leicht ab. Der Grund dafür liegt in der Massenanziehung der Kontinente. Als am Ende der letzten Eiszeit die großen Gletscher im Norden schmolzen, wurden die nördlichen Kontinente von einer enormen Last befreit. Seitdem heben sie sich langsam immer weiter aus dem Erdmantel und ziehen dabei aufgrund ihrer Masse große Mengen Wasser von Süden nach Norden. Im Zentralpazifik fehlt dieses Wasser, der Meeresspiegel sinkt dort. Daraus, wie hoch die trocken gefallenen Riffe in Französisch Polynesien mittlerweile oberhalb des Meeresspiegels liegen, können die Wissenschaftler ableiten, wie weit der Wasserstand des Zentralpazifiks in den vergangenen 5000 Jahren zurückgegangen ist.
“Dieses grobe Bild müssen wir nun anhand der gewonnenen Proben bestätigen und verfeinern”, erklärt Prof. Eisenhauer nach der Rückkehr aus der Südsee. Dazu wird das Material am IFM-GEOMAR mit modernsten analytischen Verfahren untersucht. Mit Hilfe von Isotopenuntersuchungen kann das Alter der fossilen Korallen genau bestimmt werden. Die Forscher können auch Aussagen zu den Wassertemperaturen machen, bei denen die Korallen einst gewachsen sind – und das auf ca. 0,5 Grad Celsius genau. “Die Isotopenanalytik ermöglicht uns, zu belastbaren Aussagen der Geschichte der Meeresspiegelschwankungen zu kommen”, so Prof. Eisenhauer. “Wenn der Patient nicht geständig ist, werden wir ihn anhand von Indizien überführen”, fügt er optimistisch hinzu.

Die Website zur Expedition Braveheart in Sachen Meeresspiegelschwankungen im Pazifik

Die Eisbrücke vor der Mündung der Nares Strait ist gebrochen. Von Norden rauscht eine Masse harten, meterdicken Meereises heran.

Drei Wissenschaftler untersuchen vom Kajak aus die Vorderseite des Petermann-Gletschers in Grönland mithilfe eines Eisradars. Das Team nimmt am ersten Abschnitt der Arktistour von Greenpeace teil. Auf der dreimonatigen Tour mit dem Greenpeace-Schiff Arctic Sunrise sollen die Folgen des Klimawandels dokumentiert werden. – (c) Nick Cobbing / Greenpeace

Höchste Zeit für sicherere Gefilde. Die Arctic Sunrise ankert jetzt rund 150 Kilometer südlich vom Petermann-Gletscher in der Nygaard Bay. Doch die GPS-Systeme und Zeitrafferkameras zeichnen weiter jede Veränderung am Gletscher auf. Die Risse im Eis wachsen unaufhaltsam. Sobald der Gletscher abzubrechen beginnt, ist die Crew mit dem Hubschrauber auf dem Weg.

In der letzten Woche ist bereits ein etwa drei Quadratkilometer großes Stück des Petermann-Gletschers abgebrochen. Es zersplitterte in tausend Teile, noch bevor es das Ende des Fjordes erreicht hatte. Doch dieses Stück ist nichts gegen den fast 100 Quadratkilometer großen Brocken, dessen Abbruch bevorsteht.

Es ist bis zu 7 Grad Celsius warm. Während der Fahrt durch die Meerenge der Nare Strait hatten Luftspiegelungen die Küstenlinien der kanadischen Ellesmere-Insel und Grönlands verzerrt. Jetzt ankert das Schiff unterhalb der Tailenguak Klippen, dicht an der Mündung des Cass Fjords und direkt neben einem kleineren Eisberg. Südöstlich mündet der gewaltige Humboldt-Gletscher, 100 Kilometer breit und mehrere hundert Meter hoch.

Greenpeace wird noch bis zum Herbst mit der Arctic Sunrise in der Arktis bleiben und zusammen mit internationalen Wissenschaftlern die Folgen des Klimawandels dokumentieren.

Die NASA stellte jetzt anhand von Satellitenaufnahmen fest, dass nicht nur die Ausdehnung des arktischen Eises sondern auch das Volumen des bestehenden Eises erheblich sinkt.

Arktis bei Grönland – dramatischer Schwund. – (c) Martin Schwan – Fotolia.com

Seit 2004 seien die dicken Schichten drastisch zurückgegangen und dünneren Schichten gewichen, die im arktischen Sommer schmölzen, berichteten Forscher der US-Raumfahrtbehörde Nasa am Dienstag in Washington. Sie machten dafür die Erderwärmung und Anomalien im Kreislauf des Meereises verantwortlich.

Dass die Eisflächen abnehmen, ist Forschern seit längerem bekannt. Neue Satellitenaufnahmen brachten nun zum Vorschein, dass auch das Volumen schwindet. Je dünner das Eis ist, umso schneller schmilzt es im Sommer. Ohne Eisschichten aber werden die Sonnenstrahlen nicht mehr reflektiert, sondern vom dunklen Eismeer absorbiert. Die Folge: Das Wasser erwärmt sich schneller.

Seit 2004 habe die Eisschicht in der Arktis pro Jahr um 17,78 Zentimeter abgenommen, berichtete das Journal of Geophysical Research-Ocean, das die Nasa-Erkenntnisse veröffentlichte. In vier Jahren sei sie um insgesamt 67 Zentimeter dünner geworden. Die Gesamtfläche, die von dickerem mehrjährigem Eis bedeckt ist, habe um 42 Prozent abgenommen.

Noch 2003 seien 62 Prozent der Arktis von mehrjährigem und 32 Prozent von einjährigem Eis überzogen gewesen. Im vergangenen Jahr kehrte sich das Verhältnis um: 68 Prozent der Fläche war mit einjährigen und 32 Prozent mit mehrjährigen Eisschichten bedeckt.

“Wir verlieren viel mehr dickes Eis, und das ist wichtig”, sagte Ron Kwok vom Jet Propulsion Laboratoy in Kalifornien. “Grundsätzlich wussten wir, wie viel Eis in der Fläche verschwunden ist, aber wir wussten nicht, wie dick es war.” Die Nasa habe nun gemessen, wie hoch das Eis über die Wasseroberfläche hinausragte. Da neun Zehntel des Eises unter der Oberfläche lägen, hätten die Forscher die gesamte Stärke berechnen können.

Das Eis der Arktis spielt im globalen Klima eine enorme Rolle, weil die Unterschiede zwischen der kalten Luft an den Polen und der warmen Luft am Äquator die Luft- und Wasserströmungen und das Wetter bestimmen.

Quelle: Reuters

Der Spiegel veröffentlichte zum Thema Eisschmelze in der Arktis jetzt ein Interview mit Andreas Peter Ahlstrøm. Ahlstrøm ist Glaziologe des Geologischen Dienstes von Dänemark und Grönland. Er führt ein Programm zur Überwachung des grönländischen Eisschildes und ist Co- Leiter des EU- Projektes “ice2sea”, das den Meeresspiegelanstieg durch das weltweite Abschmelzen von Gletschern für die kommenden 200 Jahre abschätzen soll.

“Grönlands Eisschild ist ein erwachender Riese” – ein Interview des Spiegel mit dem Experten für arktisches Eis, Andreas Peter Ahlstrøm. 7.7.09

Wissenschaftler untersuchten Korallen im nördlichen Pazifik, um neuerliche Daten für die Klimageschichte zu erhalten.

Beprobung der Pazifik-Koralle – (c) H. Adachi / Geoact Co. Ltd.

Das Klima auf unserem blauen Planeten wird entscheidend von Meeresströmungen mitbestimmt. Eine gewichtige Rolle spielen dabei deren Temperaturen und Salzgehalte. In der Juni-Ausgabe der Zeitschrift “Geology” beschreibt ein deutsch-japanisches Forscherteam, wie sich der Salzgehalt im nördlichen Pazifik vor 100 Jahren drastisch verringerte. Gleichzeitig wurden die Winde, die den westpazifischen Kuroshiostrom antreiben, schwächer. Kurz darauf kam es auch zu Veränderungen im Nordatlantik: Dort wurde deutlich weniger arktisches Meereis gen Süden transportiert. Diskutiert wird, ob und wie die Klimaprozesse im Pazifik und Atlantik zusammenhängen.
Für ihre Untersuchungen konnten Dr. Thomas Felis und seine internationalen Kollegen auf einen im Pazifik erbohrten Korallenkern zurückgreifen. Bei dem Kern, der 2002 in knapp sechs Meter Wassertiefe auf den zu Japan gehörenden Ogasawara-Inseln gewonnen wurde, handelt es sich um den nördlichsten, jemals im Pazifik erbohrten Korallenkern. Die rund 30 Vulkaneilande umfassende Inselgruppe liegt etwa 1.000 Kilometer südöstlich von Japan in den Weiten des Pazifiks.

Zunächst röntgte der MARUM-Mitarbeiter den 1,74 Meter langen Kern aus Korallenkalk, um sein Alter zu bestimmen. Wie Bäume so bilden auch Korallen jährliche Wachstumsringe, sogenannte Dichtebänder, aus. Vom Jahr 2002 zurückzählend kam Thomas Felis zu dem Ergebnis, dass die Korallenkolonie 1873 zu wachsen begann.

Die Wissenschaftler entnahmen jedem jährlichen Dichteband sechs Proben und bestimmten deren Gehalte an Strontium, Uran und Kalzium sowie die Zusammensetzung der Sauerstoff-Isotope. Die im Lauf der Jahre wechselnden Verhältnisse dieser Elemente bzw. der Sauerstoff-Isotope zueinander konnten sie dann in Temperatur- und Salzgehaltsänderungen umrechnen.

“Die größte Überraschung boten die Jahre 1905 bis 1910″, sagt Dr. Felis: “In dieser kurzen Zeitspanne ging der Salzgehalt im Oberflächenwasser des westlichen subtropischen Nordpazifiks drastisch zurück.” Der MARUM-Wissenschaftler deutet den abrupten Wechsel zum niedrigeren Salzgehalt als Anzeichen für weiträumige Klimaveränderungen. “Die atmosphärische Zirkulation über dem westlichen Nordpazifik änderte sich. Das führte dazu, dass die Winde, die den Kuroshiostrom antreiben, schwächer wurden” erklärt der Bremer Geowissenschaftler. Wie der Golfstrom im Nordatlantik, so führt auch der Kuroshiostrom im Nordpazifik warme und recht salzhaltige Wassermassen aus den Tropen entlang der japanischen Küsten gen Norden in gemäßigtere Breiten. Der Gedanke liegt also nahe, dass die plötzliche Änderung im Salzgehalt durch eine Abschwächung des Kuroshiostroms mitverursacht wurde.

Interessanterweise regnete es ab 1905 im Westen der Vereinigten Staaten, dessen Klima unmittelbar vom Pazifik beeinflusst wird, über Jahre deutlich mehr als im langjährigen Mittel. Sogar im Nordatlantik kam es nach 1905 zu Veränderungen: Durch die Framstraße zwischen Grönland und Spitzbergen wurde erheblich weniger arktisches Meereis gen Süden transportiert als vorher. “Dies könnte darauf hinweisen, dass die pazifische Klimaänderung sich weit über den Pazifik hinaus auswirkte”, bilanziert Dr. Felis. Unsere Befunde zeigen, dass wir gut beraten sind, solche Informationen aus der Klimageschichte zu berücksichtigen; etwa dann, wenn wir Rechenmodelle nutzen, um Klimaszenarien für die Zukunft zu entwerfen“, sagt der Bremer Geowissenschaftler, der im übrigen von der reibungslosen Zusammenarbeit zwischen japanischen und deutschen Wissenschaftlern sehr angetan ist.

Wie immer, so wirft auch diese Untersuchung für Thomas Felis und das internationale Team neue Fragen auf: “Anfang des letzten Jahrhunderts stieg die globale Durchschnittstemperatur deutlich an. Für Felis stellt sich daher die Frage: Wie weit spielen menschliche Einflüsse, sprich der Treibhauseffekt, bei dem in unserem Korallenkern dokumentierten plötzlichen Klimawandel eine mit entscheidende Rolle?”

Akademien der Wissenschaften aus aller Welt warnen davor, die Versauerung der Meere, eine der wichtigsten Herausforderungen des Klimawandels, nicht auf die Agenda UN-Konferenz von Kopenhagen zu setzen.

Lebensraum Korallenriff – (c) Ernst Rose / Pixelio

Es ist zu erwarten, dass die Versauerung der Meere einen massiven Abbau unserer Korallenriffe und dramatische Veränderungen in der Zusammensetzung der Artenvielfalt unserer Meere verursachen sowie die Nahrungsmittelproduktion für und den Lebensunterhalt von Millionen von Menschen beeinflussen werden.

Diese Warnung wurde in einer gemeinsamen Erklärung von 70 Mitgliedsakademien des InterAcademy Panel (des Internationalen Akademie-Ausschusses, IAP) publiziert, dem die Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina – Nationale Akademie der Wissenschaften angehört.

Martin Rees, Präsident der Royal Society London, sagte: “Jeder weiß, dass die wachsende CO2-Konzentration in der Atmosphäre zur Klimaveränderung führt. Aber es gibt noch einen anderen Umwelt-Effekt – die Versauerung der Meere -, dem keine hohe politische Aufmerksamkeit zuteil wurde. Falls der CO2-Ausstoß der Erde bis zum Jahr 2050 nicht um mindestens 50 Prozent und um mehr noch danach reduziert wird, könnten wir uns einer Unterwasser-Katastrophe mit unumkehrbaren Veränderungen in der Zusammensetzung unserer Artenvielfalt gegenübersehen. Die Folgen werden weltweit zu spüren sein: Bedrohung der Nahrungsmittelsicherung, Reduzierung des Küstenschutzes und Zerstörung derjenigen örtlichen Wirtschaften, die wahrscheinlich am wenigsten in der Lage sind, diese Folgen zu ertragen. Kopenhagen muss diese sehr reale und ernste Bedrohung thematisieren.”

Die Erklärung ruft die führenden Persönlichkeiten der Welt auf, die direkte Bedrohung, welche den Meeren durch den steigenden CO2-Ausstoß in der Atmosphäre erwächst, und dessen tiefe Auswirkung auf die Umwelt und auf die Gesellschaft explizit anzuerkennen. Die Erklärung betont, dass die Versauerung der Meere unumkehrbar ist, und konstatiert, mit Bezug auf aktuelle Emissionsprognosen, dass alle Korallenriffe und polaren Ökosysteme im Jahr 2050 oder gar früher ernsthaft betroffen sein werden.

Diese Erklärung wurde jetzt während der UNFCCC*-Konferenz herausgegeben, die Klimakonferenz, die noch bis zum 12. Juni 2009 in Bonn stattfindet und die schließlich die Verhandlungen von Kopenhagen gestalten wird, in denen eine Übereinkunft über CO2-Reduktionsziele erreicht werden muss, die notwendig sind, um gefährliche Klimaveränderungen zu vermeiden.

* UNFCCC = United Nations Framework Convention on Climate Change (Klima-Rahmenkonvention der Vereinten Nationen)

Info Meeresversauerung / Ozeanversauerung

Die Klimageschichte der Erde birgt immer noch viele Rätsel. Dazu gehört der Umschlag von einem warmen Klima zu eiszeitlichen Bedingungen im mittleren Pliozäns, etwa 3,5-2,5 Millionen Jahren vor heute. Untersuchungen deutscher und indischer Meereswissenschaftler zeigen, dass veränderte Strömungsbedingungen im indonesischen Archipel zwischen dem Indischen und Pazifischen Ozean einen entscheidenden Beitrag geleistet haben. Die Studie erschien am 18. Mai vorab in der Online-Ausgabe der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience.

Die Steuerungsmechanismen, die im mittleren Pliozän den starken Klimawechsel von einem “Treibhaus” zu einer “Eishaus Welt” verursacht haben, werden immer noch höchst kontrovers diskutiert. Zu dieser Zeit haben sich die ausgedehnten kontinentalen Eisschilde in den hohen nördlichen Breiten gebildet. Manche Vorstellungen gehen davon aus, dass die Schließung des Seeweges von Panama die Vereisung der nördlichen Hemisphäre entscheidend vorbereitet hat. Ein internationales Forscherteam aus Deutschland und Indien unter der Leitung des IFM-GEOMAR, Kiel, fand nun überzeugende Beweise, dass sich der Durchstrom durch die indonesische Ozeanpassage in diesem Zeitraum erheblich verändert hat, mit deutlichen Auswirkungen auf das globale Klima.

Schematische Abbildung der heutigen Strömungen im indonesischen Durchstrom (links) im Vergleich zur Situation vor etwa 5 Millionen Jahren (rechts).
(c) IFM-GEOMAR

Geochemische Untersuchungen an Mikrofossilien aus Sedimentablagerungen des östlichen Indischen Ozeans zeigen, dass insbesondere der tiefere Durchstrom (in ca. 300-400 Metern Tiefe) von vormals warmen und salzreichen südpazifischen Wassermassen weitestgehend durch kältere und weniger saline Wassermassen aus dem Nordpazifik ersetzt wurde. Modellsimulationen unterstützen dieses Ergebnis. Sie zeigen, dass die Einengung der indonesischen Ozeanpassage möglicherweise weitreichende Auswirkungen auf das globale Klima gehabt haben könnte. Die indonesische Ozeanpassage gehört damit zu den Schlüsselstellen der globalen Ozeanzirkulation. Sie verbindet zwei bedeutende Ozeanbecken miteinander, über die große Mengen von Wärme aus dem Pazifik in den Indischen Ozean transportiert werden.

“Mit der plattentektonischen Neukonstellation im Indonesischen Inselarchipel haben sich die Strömungsmuster erheblich verändert”, erläutert der Diplom-Geologe Cyrus Karas, Erstautor der Studie. “Die Veränderung des Indonesischen Durchstroms führte nicht nur zu einer dramatischen Abkühlung von etwa 4°C im tieferen Niveau des tropischen Indischen Ozeans, sondern trug in einigen Auftriebsgebieten auch zu einer deutlichen Oberflächenabkühlung bei”, so PD Dr. Dirk Nürnberg, Projektleiter und Co-Autor der Studie.

Die dramatische Abkühlung der tieferen Wassermassen des östlichen Indischen Ozeans setzte sich sehr wahrscheinlich weit bis in den westlichen Indischen Ozean fort und wurde über den Agulhas Strom weiter in Richtung Südatlantik geleitet. Durch Auftriebsprozesse vor Südwestafrika und Somalia konnte das kalte Wasser aus der Tiefe an die Oberfläche gelangen. Die damit verbundene Abkühlung im westlichen Indischen Ozean könnte zu reduzierter Verdunstung und somit zu trockeneren Bedingungen in Ostafrika geführt haben. Solche dramatischen Effekte könnten selbst die Evolutionsgeschichte des Menschen beeinflusst haben.

Einen Auszug aus dem Original-Artikel in Nature Geoscience