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Erde|Umwelt

Klimawandel trifft Ozeane immer häufiger doppelt

Ozean
Der Klimawandel trifft Meere oft gleich doppelt. © sankai/ iStock

Auch die Lebenswelt der Ozeane ist inzwischen von Hitzewellen betroffen. Doch diese kommen oft nicht allein: In einigen Meeresgebieten treffen diese Hitzeextreme immer häufiger mit weiteren Ausnahmeereignissen wie einer extremen Versauerung zusammen, wie Forscher herausgefunden haben. Für die marinen Ökosysteme ist ein solcher „Doppelschlag“ besonders verheerend. Im Zuge des Klimawandels wird dies aber zunehmen: schon bei zwei Grad Erwärmung um das 22-Fache.

Nicht nur das Land ächzt unter der Hitze – auch der Ozean leidet unter Hitzewellen. Gegenwärtig ist dies zum Beispiel im Mittelmeer der Fall, wo die Wassertemperaturen an der italienischen und spanischen Küste zum Teil um bis zu fünf Grad höher liegen als für diese Jahreszeit normal. Solche marinen Hitzewellen sind zwar schon länger bekannt und erforscht, bisher ist aber relativ wenig über ihre Begleiterscheinungen bekannt: Kommen solche Hitzeschübe im Ozean gemeinsam mit anderen Extremem wie einer starken Versauerung, einer Sauerstoffarmut oder anderen Faktoren vor?

Hitze und Säure zugleich

Klimaforscher sprechen beim Zusammentreffen von zwei Extremereignissen an einem Ort und zu gleicher Zeit von sogenannten Compound Events. Ein häufiges Beispiel an Land sind beispielsweise Phasen starker Hitze, die mit ungewöhnlicher Trockenheit zusammenfallen. Weil diese „Doppelschläge“ für die Natur und Mensch besonders schwer zu verkraften sind, gelten sie als besondere Risiken des Klimawandels. Während an Land bereits seit einiger Zeit untersucht wird, wie die Prozesse miteinander interagieren, die zu Hochwasser, Waldbränden, Hitzewellen oder Dürren führen, sind solche kombinierten Ereignisse in den Ozeanen noch vergleichsweise wenig erforscht.

Deshalb haben nun Friedrich Burger und seine Kollegen vom Oeschger-Zentrum für Klimaforschung der Universität Bern näher untersucht, wie oft und warum marine Hitzewellen gemeinsam mit einer extremen Versauerung des Ozeans auftreten. Diese Kombination von anomal warmem Wasser mit hohen Säuregraden ist für viele Meeresorganismen besonders schädlich. Bei einigen durch marine Hitzephasen ausgelösten Massensterben besteht der Verdacht, dass es sich dabei um solche Doppel-Extreme gehandelt haben könnte. Burger und sein Team haben deshalb zunächst anhand von marinen Messdaten aus der Zeit von 1982 bis 2019untersucht, wo und wie oft beides zusammen auftritt.

Kein zufälliges Zusammentreffen

Die Auswertungen ergaben, dass „Doppelschläge“ aus marinen Hitzewellen und extremer Versauerung häufiger vorkommen als bislang angenommen. Im Schnitt 1,8 Monaten von 100 kommt irgendwo in den Weltmeeren ein solches Compound-Ereignis vor. „Wir können zeigen, dass diese zusammengesetzten Ereignisse am häufigsten in den subtropischen Ozeanen auftreten, vergleichsweise selten sind sie hingegen in den hohen Breiten und im tropischen Pazifik anzutreffen“, berichtet Burger.

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Der Grund für diese regionalen Unterschiede liegt in den Mechanismen, der diesen Doppel-Ereignissen zugrunde liegt, wie das Team ermittelte. Demnach fördert wärmeres Oberflächenwasser die Lösung von Salzen und das Auftreten freier Protonen. Das wiederum erhöht den Säuregrad des Wassers. Je wärmer das Meerwasser ist, desto wahrscheinlicher wird es demnach, dass auch die Versauerung schlimmer wird – wie in den subtropischen Meeresregionen der Fall. Umgekehrt kann die Erwärmung aber auch den Säuregrad senken. Dies ist unter anderem dort der Fall, wo sie beispielsweise die Durchmischung von relativ saurem Tiefenwasser mit Oberflächenwasser verringert, wie in höheren Breiten. „Um die relative Häufigkeit von kombinierten Extremereignissen zu bestimmen, ist es daher von entscheidender Bedeutung, die Auswirkungen von Hitzewellen auf die Zirkulation, Biologie, und Chemie der zu untersuchenden Ozeanregion zu verstehen“ sagt Co-Autor Jens Terhaar.

Klimawandel macht „Doppelschläge“ häufiger

Das Forscherteam hat auch untersucht, wie sich die Häufigkeit von Doppelereignissen aus mariner Hitzewelle und Säureschub im Zuge des Klimawandels entwickeln wird. Ihre Modellsimulationen ergaben, dass die Anzahl der Tage, in denen im Ozean Hitzewellen und Versauerungsextreme in Kombination auftreten, bei einer globalen Erwärmung von zwei Grad im Vergleich zu vorindustriellen Bedingungen um das 22-Fache zunehmen könnten. „Dieser starke prognostizierte Anstieg kann schwerwiegende Auswirkungen auf marine Ökosysteme haben“, sagt Koautor Thomas Frölicher.

Quelle: Universität Bern; Fachartikel: Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-022-32120-7

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