Bessere Prognosen über Phytoplankton im Ozean sollen Fischern bei der Planung helfen
Phytoplankton, autotrophe Organismen, die im Ozean schwimmen, ist die Hauptnahrungsquelle für die marine Tierwelt und ist auf die Anwesenheit bestimmter Chemikalien im Ozean als Nährstoffe angewiesen, um zu gedeihen. Dank des auf zwei Jahre angelegten EU-Projekts NeTNPPAO haben Forscher am Barcelona Supercomputing Center (BSC) in Spanien Fortschritte bei Testsimulationen gemacht, um die Nettoprimärproduktion (NPP) von Phytoplankton vorherzusagen. Ihre Forschung, die mit Unterstützung des Marie-Skłodowska-Curie-Programms durchgeführt wurde, ebnet den Weg für genauere Prognosen, um der Politik zu ermöglichen, der Überfischung der Weltmeere Einhalt zu gebieten. „Der Vorteil des Verfahrens, das wir erproben, besteht darin, dass es uns ein realistischeres Bild des Ozeans verschaffen sollte“, so Dr. Raffaele Bernardello, leitender Forscher am BSC, der unter der Aufsicht des Klimawissenschaftlers Dr. Pablo Ortega stand. Aktuelle Modelle zur Vorhersage der Phytoplankton-Nettoprimärproduktion verarbeiten Beobachtungen von Variablen wie Temperatur und Salzgehalt des Ozeans im Laufe der Zeit und erfassen Veränderungen von Jahr zu Jahr. Sie können jedoch nicht auf die gleiche Weise Beobachtungen über den Nährstoffgehalt verarbeiten, da diese nur für sehr begrenzte Zeit und Orte verfügbar sind. Im Rahmen von NeTNPPAO machten sich die Forscher Korrelationen zwischen den physikalischen Eigenschaften des Ozeans (Salzgehalt und Temperatur) und die Verteilung seiner Nährstoffe zunutze, um partielle zwischenjährliche Rekonstruktionen für Nährstoffvariablen zu erhalten. Es wird erwartet, dass diese Entwicklung zu verbesserten saisonalen bis dekadischen Prognosen der Nettoprimärproduktion führen wird. Erhaltung von Meereslebewesen Politische Maßnahmen zur Verhinderung der Überfischung bedrohter Arten verließen sich oft auf Hochrechnungen der historischen Entwicklung von Fischfangmengen. Aktuelle Studien haben jedoch auf die Nettoprimärproduktion als potenziellen Schlüsselindikator für die Umwelt verwiesen. Dr. Bernardello und Dr. Ortega sind davon überzeugt, dass saisonale bis dekadische Vorhersagen die Meeresbewirtschaftung verbessern könnten, da Zeiträume von zehn Jahren für politische Entscheidungsträger attraktiv sind, die bessere Ergebnisse für die Umwelt erzielen wollen. „Das scheint die größte Zeitspanne zu sein, in der wir als Gesellschaft reagieren“, so Dr. Bernardello. Die Forscher verwerteten Zahlen von der Ostseite des Atlantischen Ozeans unter Verwendung eines Erdsystemmodells auf einem der sechs Tier-0-Supercomputern Europas, MareNostrum, und griffen auf das Fachwissen der hundertköpfigen Geowissenschaftsabteilung des BSC über Klimamodellierung zurück. Die Forscher entwickelten zwei verschiedene Simulationsarten: eine, die die neu entwickelten Nährstoffrekonstruktionen verwertete, und eine, die diese nicht verwendete. Die Vorhersagen wurden für die Jahre von 1997 bis 2018 erstellt und dann mit den tatsächlich beobachteten Zuständen des Erdsystems in diesem Zeitraum abgeglichen. „Dieser Vergleich hilft uns zu bestimmen, für welche Regionen in der Vergangenheit bereits erfolgreiche Prognosen getroffen wurden und wo man sich daher in der Zukunft korrekte Vorhersagen erhoffen kann“, so Dr. Ortega. Das Team stieß während seiner Arbeit auf einige Hindernisse: Verzögerungen bei der Aktualisierung des Supercomputers sowie bei der Veröffentlichung wichtiger Software. Es schließt zurzeit die dekadischen Vorhersagen ab und wird die Ergebnisse in den nächsten wenigen Monaten analysieren. Die bisherigen Ergebnisse haben dem Team allerdings bereits die Finanzmittel gesichert, um ihre Arbeit weiterzuführen. „Wir sind weltweit eine der ersten Gruppen, die sich mit diesem Thema befassen“, so Dr. Bernardello. Es besteht ein gewaltiges Interesse daran, dass die Fischbestände besser bewirtschaftet werden, angesichts der wachsenden Weltbevölkerung – die bis 2050 9,8 Milliarden erreichen soll – und der sich daraus ergebenden Sorge über Nahrungsmittelknappheit: „Unsere Fähigkeit zu verbessern, Schwankungen in den Fischbeständen vorherzusagen, wird eine effektivere Bewirtschaftung gewährleisten“, so Dr. Bernardello abschließend.
Schlüsselbegriffe
NeTNPPAO, Überfischung, NPP, Phytoplankton
