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Erde+Klima

Wie viel CO2 schlucken die Ozeane?

Ozean
Der Ozean nimmt CO2 auf. (Bild: Muni Yogeshwaran/ iStock)

Die Weltmeere sind ein wichtiger Puffer im Klimasystem. Denn ihr Wasser nimmt einen erheblichen Anteil Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre auf. Wie groß diese Pufferwirkung ist und wie viel anthropogenes CO2 in den Ozeanen verschwindet, war bisher aber nur bis zum Jahr 1994 bekannt. Jetzt hat ein internationales Forscherteam dieses Wissen erweitert. Wie sie ermittelten, haben die Weltmeere von 1994 bis 2007 rund 30 Prozent des in dieser Zeitperiode vom Menschen emittierten CO2 aufgenommen. Das belegt, dass dieser Klimapuffer trotz steigender Emissionen noch gut funktioniert. Wie lange dies so bleibt, ist jedoch offen.

Die Ozeane beeinflussen das irdische Klima in gleich mehrerer Hinsicht. Zum einen sorgen sie für einen Ausgleich der Temperaturen, zum anderen aber sind sie wichtiger Teil globaler Stoffkreisläufe – und tragen so auch dazu bei, den CO2-Gehalt der Erdatmosphäre zu regulieren. Konkret nimmt das Meer CO2 in zwei Schritten auf: Zuerst löst sich das CO2 im Oberflächenwasser und erhöht damit zunächst dort den Kohlenstoffanteil. Dann jedoch sorgen Meeresströmungen und Mischungsprozesse dafür, dass das gelöste CO2 von der Oberfläche bis tief in die Ozeanbecken verfrachtet wird. Dort kann der Kohlenstoff über lange Zeiträume verbleiben und sich anreichern. Deshalb gilt gerade das Tiefenwasser als entscheidende Kohlenstoffsenke der Erde – und als wichtiger Gegenspieler für den anthropogenen Treibhausgas-Ausstoß. Ohne die Ozeane läge das atmosphärische CO2 heute höher und der menschengemachte Klimawandel wäre entsprechend stärker.

Bestandsaufnahme der Kohlenstoffsenke Ozean

Wie viel CO2 die Weltmeere seit Beginn der industriellen Revolution aufgenommen haben, hatten Wissenschaftler in den 1990er Jahren erstmals bestimmt. Mithilfe einer statistischen Methode konnten sie dabei den menschengemachten, neuen Anteil des Kohlenstoffs von dem schon seit Jahrtausenden im Ozean vorhandenen natürlichen CO2 unterscheiden. Damals kamen die Forscher auf einen Wert von 11,8 Milliarden Tonnen anthropogenes CO2. Doch seither sind die CO-Emissionen und damit auch der atmosphärische CO2-Gehalt erheblich gestiegen. Deshalb hat ein internationales Team unter Leitung von Nicolas Gruber von der ETH Zürich erneut eine Bestandsaufnahme der ozeanischen CO2-Aufnahme durchgeführt.

Im Laufe von zehn Jahren machten die Forscher dafür über 50 Forschungsfahrten über die Meere und werteten tausende von Daten aus Messonden in verschiedenen Wassertiefen aus. Dadurch konnten sie rekonstruieren, wie viel anthropogenes CO2 die Ozeane von 1994 bis 2007 aufgenommen haben und wie sich diese Aufnahme gegenüber den früheren Werten verändert hat.

Meere schlucken ein Drittel des anthropogenen CO2

Das Ergebnis: Die Ozeane haben von 1994 bis 2007 rund 34 Milliarden Tonnen Kohlenstoff aus anthropogenen Emissionen aufgenommen. „Das entspricht einer durchschnittlichen Aufnahme von rund 2,6 Gigatonnen pro Jahr und repräsentiert 31 Prozent der gesamten menschengemachten CO2-Emissionen in diesem Zeitraum“, berichten Gruber und sein Team. Das bedeutet: Obwohl die Emissionen und die atmosphärischen CO2-Werte seit den früheren Messungen deutlich zugenommen haben, haben die Ozeane Schritt gehalten. Der prozentuale Anteil, den das Meerwasser absorbiert, ist gleich geblieben – bei rund einem Drittel.

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Wie die Forscher erklären, entspricht dies den aus Modellen abgeleiteten Erwartungen. Demnach entwickelt sich die Leistung des Meeres als CO2-Senke proportional zur atmosphärischen Konzentration des CO2. „Das ist eine wichtige Erkenntnis, die uns nun Gewissheit gibt, dass die unterschiedlichen Ansätze stimmen“, sagt Gruber. Die neuen Messungen bestätigen jedoch auch, dass ein Großteil des absorbierten CO2 zunächst in den oberen Wasserschichten bleibt: Die Hälfte des seit 1994 zusätzlich aufgenommenen Kohlenstoffs findet sich in den oberen 400 Metern der Meere, mehr als drei Viertel sind in den oberen 1000 Metern verteilt, wie die Forscher berichten. Nur rund sieben Prozent des anthropogenen Kohlenstoffs liegen in großen Wassertiefen unterhalb von 2000 Metern vor.

Klimapuffer funktioniert – noch

Aber auch geografisch gibt es erhebliche Unterschiede in der Speicherrate verschiedener Meeresregionen. So hat der Nordatlantik zwischen 1994 und 2007 rund 20 Prozent weniger CO2 aufgenommen als er eigentlich sollte. „Das liegt wahrscheinlich an der schwächelnden nordatlantischen Umwälzpumpe Ende der 90er Jahre, die ihrerseits durch Klimaschwankungen verursacht wurde“, erklärt Gruber. Weil aber gleichzeitig der Südatlantik vermehrt CO2 aufgenommen hat, haben sich die Werte in etwa ausgeglichen. Ähnliche Schwankungen dokumentierten die Wissenschaftler auch im Südpolarmeer, im Pazifik und im Indischen Ozean. „Die Ozeansenke reagiert somit keineswegs nur auf die Zunahme des atmosphärischen CO2 – die Sensitivität bezüglich klimatischer Schwankungen zeigt uns, dass hier auch größere Rückkoppelungen mit dem Klimasystem möglich sind“, erklärt Gruber.

Zusammenfassend belegt die aktuelle Studie, dass die ozeanische Kohlenstoffsenke noch immer funktioniert – wenn auch zu einem Preis: Das im Meer gelöste CO2 macht das Wasser saurer. „Unsere Daten zeigen, dass die Versauerung teils bis über 3000 Meter tief ins Innere der Weltmeere reicht“, sagt Gruber. Das kann schwere Folgen für viele Meereslebewesen haben. „Nicht zuletzt um solche Vorgänge zu verstehen, ist eine genaue Dokumentation des menschlichen Einflusses in den Meeren so wichtig“, betont der Wissenschaftler.

Quelle: Nicolas Gruber (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich) et al., Science, doi: 10.1126/science.aau5153

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