Anthropogener Kohlenstoff-Fingerabdruck erreicht den tiefen Nordatlantik
Eine aktuelle Untersuchung von Forschenden des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen analysiert die Ausbreitung des Suess-Effekts im Nordatlantik. Dabei wird aufgezeigt, wie sich durch menschliche Aktivitäten veränderte Kohlenstoff-Isotopenverhältnisse bis in tiefere Wasserschichten des Ozeans auswirken.
Hintergrund und Methodik
Kohlenstoff liegt in der Natur hauptsächlich als die Isotope C-12 und C-13 vor. Pflanzen bevorzugen bei der Photosynthese das leichtere Isotop C-12, weshalb fossile Brennstoffe, die aus pflanzlichem Material entstanden sind, einen geringeren Anteil an C-13 enthalten. Die Verbrennung dieser fossilen Energieträger führt zu einer Abnahme des Verhältnisses von C-13 zu C-12 in der Atmosphäre, ein Phänomen, das als Suess-Effekt bezeichnet wird.
Da der Ozean mit der Atmosphäre im Austausch steht, spiegelt sich diese veränderte Isotopensignatur auch im gelösten Kohlendioxid des Oberflächenwassers wider. Durch vertikale Vermischung und die Bildung von Tiefenwasser kann der anthropogene Kohlenstoff bis in größere Meerestiefen gelangen.
Für die Studie, veröffentlicht in Geophysical Research Letters, analysierte das Forschungsteam um Emma Bavoux Kohlenstoff-Isotopenverhältnisse in Wasserproben, die während zweier Expeditionen mit dem Forschungsschiff MARIA S. MERIAN in den Jahren 2017 und 2018 entlang eines Längsschnitts bei etwa 48° Nord im Nordatlantik entnommen wurden. Ergänzend wurden frühere Messungen des anthropogen erzeugten Spurengases Schwefelhexafluorid (SF₆) genutzt, um den menschlichen Einfluss auf die Isotopenverhältnisse zu quantifizieren.
Ergebnisse und Interpretation
- Der Suess-Effekt ist inzwischen in nahezu allen untersuchten Wassermassen des Nordatlantiks nachweisbar.
- Jüngere Wasserschichten, die kürzlich mit der Atmosphäre in Kontakt standen, zeigen die stärkste Ausprägung des Effekts.
- In älteren, tiefen Wassermassen wie dem Nordostatlantischen Tiefenwasser, die seit mehreren Jahrhunderten von der Atmosphäre isoliert sind, ist der Suess-Effekt nur schwach oder gar nicht erkennbar.
- Im westlichen Nordatlantik, insbesondere im Labradormeer und den durch die Dänemarkstraße strömenden Wassermassen, wurde seit der vorindustriellen Zeit ein Suess-Effekt von etwa 0,3 bis 0,6 Promille festgestellt.
- Ein großer ozeanischer Wirbel in der Labradorsee transportiert das Suess-Effekt-Signal bis in Tiefen von bis zu 2.000 Metern.
Bedeutung für die Klimaforschung und geologische Archive
Die Studie verdeutlicht, dass die Spuren industrieller Kohlendioxid-Emissionen zunehmend in den Ozeanen nachweisbar sind. Darüber hinaus lässt sich der Suess-Effekt auch in den Schalen von Mikrofossilien wie Foraminiferen identifizieren, die in den letzten Jahrzehnten am Meeresboden abgelagert wurden. Diese geologischen Archive konservieren somit Signale menschlichen Ursprungs und markieren den Beginn des Anthropozäns.
Stefan Mulitza, Mitautor der Studie, betont, dass die Ausprägung dieser stratigraphischen Grenze maßgeblich von der zukünftigen Entwicklung der Kohlendioxid-Emissionen abhängt. Im Rahmen des Exzellenzclusters „Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“ wird die Rolle des Ozeans und seiner Ökosysteme im globalen Kohlenstoffkreislauf weiter erforscht.
Über das MARUM
Das MARUM widmet sich der grundlegenden Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Ozean, Meeresboden und Erdsystem. Geologische, physikalische, biologische und chemische Prozesse beeinflussen dabei Klima und globalen Kohlenstoffkreislauf sowie die Entstehung einzigartiger biologischer Lebensräume. Die Einrichtung verfolgt eine ergebnisoffene Forschung mit gesellschaftlicher Verantwortung und stellt wissenschaftliche Daten frei zugänglich zur Verfügung. Zudem informiert das MARUM die Öffentlichkeit und fördert den Dialog zur Meeresumwelt, wobei Kooperationen mit Industriepartnern unter dem Aspekt des Meeresschutzes erfolgen.
Kontaktinformationen
- MSc. Emma Bavoux
MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
E-Mail: ebavoux@marum.de - Dr. Stefan Mulitza
MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
E-Mail: smulitza@marum.de
Originalpublikation
Bavoux, E., Mulitza, S., Steinfeldt, R., Kuhnert, H., Martinez-Mendez, G., & Pälike, H. (2026): Anthropogenic carbon isotope signals in North Atlantic water masses at 48°N. Geophysical Research Letters, 53, e2025GL121339. https://doi.org/10.1029/2025GL121339
