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Rubrik: Wissenschaft

Extrem sauerstoffarme Wirbel im Atlantik produzieren Treibhausgase

Freitag, 28. Juli 2017, 09:27

Im Jahr 2014 hat ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Kieler Exzellenzclusters „Ozean der Zukunft“ und des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel erstmals nahezu sauerstofffreie Wirbel im Atlantik detailliert untersuchen können. Bei der Auswertung der Daten konnten Prozesse nachgewiesen werden, die aus dem Atlantik bisher nicht bekannt waren. Dazu gehört auch die natürliche Produktion erheblicher Mengen von Treibhausgasen

Forschungsschiff „ISLANDIA“

Mit dem Forschungsschiff „ISLANDIA“ des kapverdischen Instituto Nacional de Desenvolvimento das Pescas (INDP) konnte ein sauerstoffarmer Wirbel direkt beprobt werden, Foto: © B. Fiedler, GEOMAR

Sauerstoff ist im Meer nicht nur lebenswichtig für die meisten Organismen. Sein Vorhandensein oder seine Abwesenheit beeinflusst auch die Chemie des Ozeans und der Atmosphäre darüber. Beispielsweise entweichen in Regionen mit sehr wenig Sauerstoff aus dem Meer aufgrund biochemischer Prozesse große Mengen des Treibhausgases Distickstoffmonoxid, auch Lachgas genannt.

ozeanographische Gleiter

In Mindelo (Kap Verde) werden zwei ozeanographische Gleiter auf ihren Einsatz vorbereitet, Foto: © F. Schütte, GEOMAR

Der tropische und subtropische Atlantik war dafür bisher nicht bekannt. Es gibt an seinem Ostrand zwar eine natürliche Sauerstoffminimumzone, sie ist jedoch bei weitem nicht so ausgeprägt wie ähnliche Zonen im Indik oder Pazifik. Dieses Bild muss jetzt korrigiert werden. Die Ergebnisse der neuen Studie wurden in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht.

„Der Grund, warum die extrem sauerstoffarmen Regionen im Atlantik der Forschung bisher entgangen waren, ist einfach: Sie sind im Gegensatz zu den großen, stationären Sauerstoffminimumzonen nur sehr kleinräumig und zusätzlich räumlich sehr variabel“, erklärt Dr. Damian Grundle vom Bermuda Institute of Ocean Sciences, Erstautor der aktuellen Studie. Extreme Sauerstoffarmut entsteht im Atlantik in großen Ozeanwirbeln von bis zu 100 Kilometern Durchmesser, die von der Westafrikanischen Küste westwärts durch den Ozean wandern. Solche Wirbel sind mit konventionellen Beobachtungsmethoden nur schwer zu erkennen, geschweige denn detailliert zu untersuchen.

Doch im Jahr 2010 streifte ein Wirbel das Cape Verde Ocean Observatory, eine vor der kapverdischen Insel São Vicente fest im Meer verankerte Beobachtungsstation. „Damit hatten wir einen ersten Hinweis auf die Existenz dieser Wirbel, aber noch keine genauen Informationen aus ihrem Inneren“, berichtet der Meereschemiker Dr. Björn Fiedler vom GEOMAR, der das Projekt geleitet hat.

Schnitt durch einen Wirbel

Die Grafik zeigt einen Schnitt durch einen beobachteten Wirbel (Eddy). Die unterschiedlichen Farben geben den Salzgehalt des Wassers an. Da das Wasser im Inneren des Wirbels von der afrikanischen Küste stammt, ist es deutlich weniger salzhaltig als das umgebende Ozeanwasser. Die Zone mit extrem geringem Sauerstoffgehalt („dead-zone") entwickelt sich im Zentrum des Eddys in etwa 20 bis 100 Metern Wassertiefe, Grafik: © J. Karstensen, GEOMAR

Die Meeresforscher legten sich auf die Lauer. 2014 war es so weit: Mit Hilfe eines Satelliten entdeckten sie einen potentiellen Ozeanwirbel, der sich vor der Küste Mauretaniens bildete und Richtung Kapverden wanderte. Von dort schickte das Team ihm autonome Messdrohnen, sogenannte Gleiter, entgegen. Als sich der Wirbel den Inseln näherte, konnten sie mit dem kapverdischen Forschungsschiff „ISLANDIA“ auch Wasserproben direkt aus seinem Zentrum nehmen.

„Auch der Zufall half uns, denn zu dieser Zeit befand sich das deutsche Forschungsschiff ‚METEOR' für eine lange geplante Expedition vor den Kapverden. So konnten wir die Kollegen rasch überzeugen, auch den Wirbel zu beproben“, so Dr. Fiedler.

Die gewonnenen Daten und Wasserproben wurden anschließend physikalisch, biogeochemisch und biologisch ausgewertet. „In einer ganzen Reihe von Publikationen konnten wir spannende neue Erkenntnisse über dieses bisher unbekannte Phänomen im Atlantik gewinnen“ so Dr. Fiedler.

Die jetzt erschienene Studie schließt die Forschungen zu dem 2014er Wirbel in gewisser Weise ab. „Im Kern des Wirbels gab es in nur 100 Meter Wassertiefe die höchsten Lachgaswerte, die jemals im offenen Atlantik gemessen worden waren. Dies ist auf Prozesse zurückzuführen, die dem Ozean den Pflanzennährstoff Stickstoff entziehen können und dabei unter anderem Lachgas in großen Mengen produzieren“, fasst Dr. Grundle die Erkenntnisse zusammen. „Wir müssen unser Verständnis der Stoffkreisläufe im Atlantik jetzt diesbezüglich anpassen“.

Infos: www.geomar.de.

Link zur Studie: www.nature.com/articles/s41598-017-04745-y.

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