Zunahme saisonaler mariner CO2-Schwankungen durch mehr CO2 in der Atmosphäre

Research vessel James Cook. Photo: Dorothee C. E. Bakker

In einer neuen Studie in Nature Climate Change haben Dr. Peter Landschützer, Dr. Katharina Six und Dr. Irene Stemmler vom Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) zusammen mit ihren Koautoren zum ersten Mal den saisonalen Amplitudenanstieg des jährlichen marinen CO2-Kreislaufs global beziffert.

Die Zunahme von CO2 in der Atmosphäre hat vielfältige Konsequenzen für den Kohlenstoffkreislauf in den Weltmeeren und dessen Ökosysteme. Die bekannteste Auswirkung ist die Meeresversauerung, die durch die Aufnahme des CO2 durch das Meer und die darauffolgenden chemischen Reaktionen verursacht wird. Eine weniger bekannte Auswirkung, aber möglicherweise ebenfalls sehr relevant, ist die Zunahme der Amplitude des Jahresgangs von CO2 im Oberflächenwasser. Bislang konnte diese Vorhersage auf globaler Skala nicht durch Beobachtungsdaten belegt werden. Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern hat den Nachweis dieser Vorhersage jedoch nun unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Meteorologie und in Zusammenarbeit mit Forschern der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich und der University of East Anglia erbracht.

Mit Hilfe der bis dato umfangreichsten Datenbank für ozeanische CO2-Messungen, und einer auf maschinellem Lernen beruhenden Dateninterpolationsmethode, konnten die Forscherinnen und Forscher um Erstautor Dr. Peter Landschützer diesen Amplitudenanstieg nun für das Oberflächenwasser des Ozeans von 1982 bis 2015 beziffern. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass das zusätzliche CO2 zu einem zunehmenden saisonalen Zyklus von 2,2±0,4 µatm/Dekade geführt hat, was sowohl mit unabhängigen Messreihen von Beobachtungsstationen als auch grundlegenden thermodynamischen Überlegungen übereinstimmt. Während diese Studie einerseits die zunehmenden Möglichkeiten darstellt, die sich für die Modellvalidierung durch die jüngsten Fortschritte der ozeanischen Beobachtungsnetzwerke ergeben, zeigt sie andererseits auch, dass der Mensch über die letzten drei Jahrzehnte bereits messbare Spuren im Ozean hinterlassen hat. Daher hat die Studie einen bitteren Beigeschmack: Die zunehmende saisonale Schwankung verstärkt das Auftreten der Ozeanversauerung, indem sie die Überschreitung kritischer Schwellenwerte, die für Meeresorganismen schädlich sind, früher hervorruft.

Studienleiter Dr. Peter Landschützer sagt: "Die Zunahme der CO2-Saisonalität sollte uns nicht überraschen, da sie bereits von mehreren Modellstudien vorhergesagt wurde. Was wir aus dieser Studie jedoch lernen ist, dass wir zum einen Beobachtungsnetzwerke nutzen können, um globale Vorhersagen zu überprüfen, was durch das Pariser Klimaabkommen zusätzlich an Bedeutung gewinnt. Zum anderen zeigt uns die Studie, dass der menschgemachte Klimawandel nicht erst in ferner Zukunft, sondern jetzt stattfindet - zum Beispiel in Form der zunehmenden CO2-Amplitude im Oberflächenwasser - und dass wir Menschen bereits messbare Spuren auf unserem Planeten hinterlassen haben."

Dr. Dorothee C. E. Bakker, Wissenschaftlerin der University of East Anglia fügt hinzu, dass "die Studie die Relevanz der Datenerhebung sowie die Zusammenführung der Daten durch Forscherinnen und Forscher und deren Arbeit auf hoher See hervorhebt, um den allgegenwärtigen Einfluss des Menschen und seiner Aktivitäten auf den Ozean aufzuzeigen. Die jährliche Veröffentlichung des Surface Ocean CO2 Atlas (www.socat.info), auf dem die Resultate dieser Studie beruhen, ist eines der "Voluntary Commitments" der UN-Ozeankonferenz 2017 (#OceanAction20464).

Prof. Nicolas Gruber, Professor an der ETH Zürich, Schweiz erläutert, "dass unsere Arbeit wieder einmal aufzeigt, dass der grosse sozioökonomische Beitrag, den die Meere leisten, indem sie 30 Prozent des menschgemachten CO2 aufnehmen, mit negativen Konsequenzen für die Meeresorganismen verbunden ist. Um zu verstehen, warum eine Zunahme des Jahresgangs von CO2 möglicherweise negative Folgen für Organismen hat, kann man als anschauliches Beispiel den Jahresgang der Temperatur betrachten: Die von uns beschriebene Zunahme des Jahresgangs für CO2 kann man analog zu einer Erwärmung im Sommer und einer Abkühlung im Winter verstehen. Reagiert ein Organismus zum Beispiel empfindlich auf Hitze, wird ein Trend in Richtung wärmerer Sommer diesen Organismus negativ beeinflussen, da er mit viel größerer Wahrscheinlichkeit für ihn verheerender Hitze ausgesetzt sein wird."

Publikation:
Landschützer et al. (2018) Strengthening seasonal marine CO2 variations due to increasing atmospheric CO2. Nature Climate Change. Doi: 10.1038/s41558-017-0057-x

Kontakt:


Dr. Peter Landschützer
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173 145
E-Mail: peter.landschuetzer@we dont want spammpimet.mpg.de

Dr. Katharina Six
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173 469
E-Mail: katharina.six@we dont want spammpimet.mpg.de

Dr. Irene Stemmler
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173 469
E-Mail: irene.stemmler@we dont want spammpimet.mpg.de