Remineralisierung von CO2 in der Tiefsee erforschen
Ohne Ozeane wären die Auswirkungen des vom Menschen verursachten Klimawandels noch viel größer. Durch die biologische Kohlenstoffpumpe – den natürlichen Prozess, bei dem organische Stoffe absinken und in CO2 remineralisiert werden – zieht der Ozean CO2 aus der Atmosphäre in seine Tiefen. Dieser wichtige Teil des Kohlenstoffkreislaufs der Erde trägt dazu bei, die Folgen des Klimawandels zu verlangsamen. Die Menge des in den Ozeanen gespeicherten organischen Kohlenstoffs hängt hauptsächlich von der Tiefe ab, in der diese Remineralisierung stattfindet. Wir wissen allerdings nicht genau, wie oder warum diese Tiefe im Laufe der Zeit variiert, da es mit den herkömmlichen Messmethoden nicht möglich ist, diese Variabilität zu erfassen. Im Rahmen des Projekts GOCART(öffnet in neuem Fenster), das vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) finanziert wurde, setzte ein Forschungsteam unter der Leitung von Stephanie Henson(öffnet in neuem Fenster), einer leitenden Wissenschaftlerin in der Gruppe Ocean BioGeosciences am National Oceanography Centre im Vereinigten Königreich, autonome Unterwasserfahrzeuge ein, um die Tiefe der Remineralisierung in der Tiefsee zu messen. „Wir haben festgestellt, dass die Variation der Tiefe, in der die Remineralisierung stattfindet, auf vielen verschiedenen zeitlichen Skalen erfolgt – von täglich bis wöchentlich und über die Jahreszeiten hinweg“, kommentiert Henson, Projektkoordinatorin von GOCART. Projektintern wurde zudem deutlich, wie sich die Muster der Variabilität zwischen den Regionen unterscheiden, und zwar durch Missionen im Südlichen Ozean, einer subtropischen Auftriebszone, und im Nordatlantik. „Überall unterschieden sich die Dynamik der Phytoplanktonblüte, die Kohlenstoffflüsse und die Tiefe der Remineralisierung“, fügt Henson hinzu.
Versuche mit autonomen Gleitern
Bevor das GOCART-Team zu seiner globalen Suche aufbrach, arbeitete es eng mit den Fachleuten des National Oceanography Centre im Vereinigten Königreich zusammen, um sicherzustellen, dass die Missionen des Gleiters ihren Anforderungen entsprechen. Dazu zählten die Integration neuer Sensoren, die Planung längerer Einsatzzeiten als bisher (bis zu 4 Monate) und die Entwicklung von Probenahmen mit höherer Auflösung. Während der verschiedenen Missionen entdeckten die Forschenden eine unerwartet hohe zeitliche Variabilität der Pumpeneffizienz auf einer Zeitskala von unter einem Tag bis zu einer Woche, einschließlich vieler episodischer Impulse des organischen Kohlenstoffflusses. „Diese Art von detaillierten Daten war nur möglich, weil wir Unterwassergleiter verwendet haben. Messungen mit Schiffen können einfach nicht die Auflösung oder die langen Zeiträume erreichen, die notwendig sind, um diese Variabilität aufzudecken“, bemerkt Henson. „Diese Variabilität gibt uns Aufschluss darüber, wodurch es zur Effizienz der biologischen Kohlenstoffpumpen kommt, da wir Faktoren ermitteln können, die auf ähnlichen Zeitskalen variieren.“ Das Team könnte dann seine Ergebnisse nutzen, um das derzeitige Wissen über die Faktoren der biologischen Kohlenstoffpumpeneffizienz und der zeitlichen Variabilität zu bewerten und Wissenslücken zu bestimmen, die bei künftigen autonomen oder schiffsgestützten Missionen oder bei der Entwicklung künftiger Modelle behoben werden könnten.
Neue wissenschaftliche Fragen in den Tiefen des Ozeans beantworten
„Ich bin natürlich sehr stolz auf die fantastischen wissenschaftlichen Ergebnisse, die wir erzielt haben, aber besonders stolz bin ich wohl auf die Menschen, die sich zum GOCART-Team zusammengefunden haben“, sagt Henson. „Wir haben eine Gruppe aufgebaut, die bei der Nutzung von autonomen Unterwasserfahrzeugen für die marine Biogeochemie führend und die international für ihre Exzellenz und Innovation anerkannt ist.“ Das GOCART-Team wird die biologische Kohlenstoffpumpe mithilfe von Gleitern und anderen Technologien weiter untersuchen. Die Forschung setzt nun nicht nur Gleiter, sondern auch autonome Schwimmer und Unterwassergeräte ein und unternimmt Missionen im gesamten Ozean, um herauszufinden, ob die GOCART-Ergebnisse auch anderswo gültig sind. Henson stellt abschließend fest: „Wie bei so vielen Projekten haben wir unser Verständnis für einige Aspekte der Pumpe verbessert, jetzt ist aber eine ganze Reihe neuer Fragen aufgetaucht!“