News: Auf und Ab
Der Ausstoß von Kohlendioxid in die Atmosphäre stieg in den letzten 25 Jahren beinahe gleichmäßig an. Warum aber schwankten dann die Gehalte des Treibhausgases in der Luft von Jahr zu Jahr so stark?
Im letzten Vierteljahrhundert hat die Menschheit durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe und Entwaldung Jahr für Jahr durchschnittlich drei Milliarden Tonnen Kohlenstoff freigesetzt. Der Kohlendioxidgehalt in der Luft stieg jedoch nicht etwa gleichmäßig an, sondern der Zuwachs schwankte beträchtlich – Schätzungen zufolge um bis zu zwei Milliarden Tonnen um diesen Mittelwert.
Wie kommt das? Die CO2-Produktion durch Verbrennungsprozesse ändert sich nur wenig von Jahr zu Jahr – das Auf und Ab lässt sich daher nur so erklären, dass die Aufnahme des Gases durch die Vegetation und die Speicherung in den Ozeanen Unterschiede zeigt, und zwar sowohl saisonal als auch von Jahr zu Jahr. Welchen Beitrag dabei die Weltmeere leisten, ist allerdings noch mehr als ungewiss: Es gibt nur wenige umfangreiche Datensammlungen, welche die vergangenen Jahrzehnte abdecken.
Anhand der Zeitreihen einer Messstation bei den Bermudainseln im Nordatlantik konnten Nicolas Gruber von der University of California in Los Angeles und seine Kollegen die Frage nach der Menge nun zumindest exemplarisch für diese Region klären. Seit 1983 erfassten die Forscher hier den Gehalt an anorganischem gelöstem Kohlenstoff in den Oberflächenschichten und das Verhältnis der Kohlenstoffisotope, das ihnen einen Hinweis auf die Photosyntheserate gab.
Um bis zu 300 Millionen Tonnen Kohlenstoff jährlich oder 50 Prozent könnte demnach die Aufnahme von Kohlendioxid seitens des Nordatlantiks schwanken, wenn die Ergebnisse aus der Bermuda-Region sich auf das gesamte Gebiet übertragen lassen. Dabei stellten die Wissenschaftler einen engen Zusammenhang mit der Durchmischungstiefe der Oberflächenschichten im Winter fest: Reichte die Umwälzung weit in die Tiefe, blieben die Wassertemperaturen niedriger, und es wurde mehr Kohlendioxid gelöst.
Welche Oberflächentemperaturen herrschen und wie tief sich das Wasser durchmischt, hängt bei den Bermudainseln von der Nordatlantischen Oszillation ab, jener Klimaschaukel, die gerade im Winter auch unser Wetter bestimmt. Ist der Luftdruckunterschied zwischen dem Hoch über den Azoren und dem Tief über Island stark ausgeprägt, kühlen die subtropischen Meeresregionen in den Wintermonaten weniger ab als sonst. Bei wärmeren Temperaturen jedoch reicht die Durchmischungszone nicht so weit in die Tiefe – mit der entsprechenden Folge, dass weniger Kohlenstoff als durchschnittlich der Atmosphäre entzogen wird.
Doch nicht nur die rein abiotische Kohlenstoffaufnahme schwankt, auch der zweite beteiligte Prozess – die Photosynthese – zeigt ein deutliches Auf und Ab, das sich mit den Veränderungen der Oberflächentemperaturen und der Durchmischungstiefe weitgehend deckt: In Jahren mit weiter hinab reichender Umwälzung war auch das Phytoplankton aktiver. Sterben die Organismen dann im Herbst ab und sinken zu Boden, wird der darin festgelegte Kohlenstoff dem System zunächst entzogen – in solchen Jahren wird also überdurchschnittlich viel Kohlenstoff gebunden.
Und dabei handelt es sich hier "nur" um den Nordatlantik. In einer für die Kohlenstoffspeicherung besonders wichtigen Region, dem Südpolarmeer, existieren kaum Messreihen, mit denen vergleichbare Berechnungen erstellt werden könnten. Zwar ist einiges an Langzeitdaten vorhanden, doch über die Schwankungen zwischen einzelnen Jahren ist so gut wie nichts bekannt.
Wie kommt das? Die CO2-Produktion durch Verbrennungsprozesse ändert sich nur wenig von Jahr zu Jahr – das Auf und Ab lässt sich daher nur so erklären, dass die Aufnahme des Gases durch die Vegetation und die Speicherung in den Ozeanen Unterschiede zeigt, und zwar sowohl saisonal als auch von Jahr zu Jahr. Welchen Beitrag dabei die Weltmeere leisten, ist allerdings noch mehr als ungewiss: Es gibt nur wenige umfangreiche Datensammlungen, welche die vergangenen Jahrzehnte abdecken.
Anhand der Zeitreihen einer Messstation bei den Bermudainseln im Nordatlantik konnten Nicolas Gruber von der University of California in Los Angeles und seine Kollegen die Frage nach der Menge nun zumindest exemplarisch für diese Region klären. Seit 1983 erfassten die Forscher hier den Gehalt an anorganischem gelöstem Kohlenstoff in den Oberflächenschichten und das Verhältnis der Kohlenstoffisotope, das ihnen einen Hinweis auf die Photosyntheserate gab.
Um bis zu 300 Millionen Tonnen Kohlenstoff jährlich oder 50 Prozent könnte demnach die Aufnahme von Kohlendioxid seitens des Nordatlantiks schwanken, wenn die Ergebnisse aus der Bermuda-Region sich auf das gesamte Gebiet übertragen lassen. Dabei stellten die Wissenschaftler einen engen Zusammenhang mit der Durchmischungstiefe der Oberflächenschichten im Winter fest: Reichte die Umwälzung weit in die Tiefe, blieben die Wassertemperaturen niedriger, und es wurde mehr Kohlendioxid gelöst.
Welche Oberflächentemperaturen herrschen und wie tief sich das Wasser durchmischt, hängt bei den Bermudainseln von der Nordatlantischen Oszillation ab, jener Klimaschaukel, die gerade im Winter auch unser Wetter bestimmt. Ist der Luftdruckunterschied zwischen dem Hoch über den Azoren und dem Tief über Island stark ausgeprägt, kühlen die subtropischen Meeresregionen in den Wintermonaten weniger ab als sonst. Bei wärmeren Temperaturen jedoch reicht die Durchmischungszone nicht so weit in die Tiefe – mit der entsprechenden Folge, dass weniger Kohlenstoff als durchschnittlich der Atmosphäre entzogen wird.
Doch nicht nur die rein abiotische Kohlenstoffaufnahme schwankt, auch der zweite beteiligte Prozess – die Photosynthese – zeigt ein deutliches Auf und Ab, das sich mit den Veränderungen der Oberflächentemperaturen und der Durchmischungstiefe weitgehend deckt: In Jahren mit weiter hinab reichender Umwälzung war auch das Phytoplankton aktiver. Sterben die Organismen dann im Herbst ab und sinken zu Boden, wird der darin festgelegte Kohlenstoff dem System zunächst entzogen – in solchen Jahren wird also überdurchschnittlich viel Kohlenstoff gebunden.
Und dabei handelt es sich hier "nur" um den Nordatlantik. In einer für die Kohlenstoffspeicherung besonders wichtigen Region, dem Südpolarmeer, existieren kaum Messreihen, mit denen vergleichbare Berechnungen erstellt werden könnten. Zwar ist einiges an Langzeitdaten vorhanden, doch über die Schwankungen zwischen einzelnen Jahren ist so gut wie nichts bekannt.
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