Wie die Wärme- und CO2-Aufnahme im Südlichen Ozean das Klima beeinflusst
In den letzten sechs Jahrzehnten hat die Wärme- und CO2-Aufnahme im Südlichen Ozean maßgeblich zur Abmilderung der globalen Erwärmung beigetragen. Das Wissen zu den Meeresprozessen hinter diesem Phänomen ist jedoch lückenhaft, denn die extreme Umgebung wurde nicht ausreichend beobachtet und die Zwischenprozesse können mit aktuellen Erdsystemmodellen nur schwierig auf verschiedenen Skalen erfasst werden. Das EU-finanzierte Projekt SO-CHIC wurde ins Leben gerufen, um die Schwankungen im Wärme- und CO2-Haushalt im Südlichen Ozean zu erklären und zu quantifizieren. „Wir haben wichtige physikalische Prozesse untersucht, durch die der Austausch zwischen der Atmosphäre, dem Ozean und dem Meereis reguliert wird. Dabei haben wir verschiedene Beobachtungs- und Modellierungsansätze kombiniert“, berichtet der Projektkoordinator Jean-Baptiste Sallee.
Der Einfluss auf winzige und kurzlebige Prozesse
Die Bewegung von Wärme, CO2 und andere wichtigen Elementen von der Oberfläche in die Tiefen des Südlichen Ozeans sind aufgrund feinskaliger (1-10 km) und vorübergehender (Tage bis Wochen) Prozesse nur schwer nachzuvollziehen. Diese Prozesse finden in der gemischten Schicht statt – einem Teil des Ozeans, in dem verschiedene Wassereigenschaften gleichzeitig auftreten. Die Eigenschaften dieser Schicht, wie Tiefe und Auftrieb, sind wichtig, um zu erklären, wie die Elemente im Ozean bewegt werden. „Wir konnten nachweisen, dass lokale und vorübergehende Prozesse wie sturmbedingte Turbulenzen oder Prozesse auf (Sub-)Mesoskala, die sich auf dem offenen Ozean oder an der Grenze des Meereises bilden, entscheidend zum Transfer der Spürelemente an der Basis der Mischschicht beitragen könnten“, erklärt Sallee. Derzeit wird versucht, die Nettoauswirkungen dieser kleinskaligen Prozesse auf das Strömungsverhalten im Südlichen Ozean und deren Einfluss auf das Klima zu erklären.
Die Ursachen für die Bildung von Polynjas ergründen
Rund um den Maud Rise – ein submarines Plateau im östlichen Weddellmeer – können durch anomale Wassermassen und gekreuzte Strömungen günstige Bedingungen für die Bildung einer Polynja entstehen. Die Strömungen bilden eine direkte Verbindung zwischen der Oberfläche und der Tiefsee. Gekreuzte Strömungen sind für den Maud Rise von Vorteil, denn mit der immensen horizontalen Wasserströmung werden unterschiedliche Wasser an den Grenzen des Plateaus abgetrennt. Die Stärke der Strömung ist saisonal bedingt und hängt stark von Winden und geringfügig von der Meereisdecke ab. Das Meereis wiederum ist wichtig für die Bildung der dichten Wasser im antarktischen Schelf, welche dann durch Wechselwirkungen mit Schelfeis und warmen Wassern verändert werden. Das dichte Schelfwasser wird hauptsächlich durch Schluchten vom Weddellschelf weggeströmt und hängt mit dem Einfluss wärmerer Tiefenwasser zusammen.
Die Prozesse zur Regulierung der Bodenwasser
„CO2 und Wärme kann durch die Bildung, den Ausfluss und den Verbrauch von Bodenwasser in den Südlichen Ozean gelangen. Die Bodenwasser aus dem Weddellmeer werden bei abyssalen Mischvorgängen verbraucht, durch die die gesamte Wasserströmung in der Tiefsee reguliert wird. Laut neuesten Erkenntnissen sind große Meeresregionen nicht mit dieser weltweiten Wasserströmung verbunden“, erklärt Sallee. Zusammengenommen tragen Prozesse an der Oberfläche, Polynjas und die Bildung und der Verbrauch von Bodenwassern zur Belüftung des Südlichen Ozeans bei. Durch diese Belüftung kommen Signale des Klimawandels in der Tiefsee an, sodass sich die thermohaline Struktur des Südlichen Ozeans verändert. Diese Veränderungen sind anhand der wiederholten Beobachtungen des Südlichen Ozeans über Jahrzehnte hinweg eindeutig erkennbar. Über SO-CHIC wurde nicht nur neues Wissen generiert und verbreitet, die Forschenden stellten auch die praktische Anwendung über das Projekt hinaus sicher. Die Projektergebnisse flossen durch Berichte und die Beteiligung an hochrangigen Politikveranstaltungen in den sechsten Bewertungszyklus des zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen ein.
Schlüsselbegriffe
SO-CHIC, Südlicher Ozean, Wärme, CO2, Kohlendioxid, Klimawandel, Polynja, Maud Rise, Weddellmeer