Einfluss mariner Hitzewellen auf die Kohlenstoffbindung in Küstenmeeren
Eine aktuelle Untersuchung des Helmholtz-Zentrums Hereon zeigt, dass polare Küstenmeere während mariner Hitzewellen eine erhöhte CO₂-Aufnahme aus der Atmosphäre verzeichnen können. Dies steht im Gegensatz zu bisherigen Annahmen, dass wärmeres Wasser weniger Kohlendioxid löst. Die Studie wurde im Fachjournal Nature Communications veröffentlicht.
Definition und Auswirkungen mariner Hitzewellen
Marine Hitzewellen werden als Phasen definiert, in denen die Wassertemperatur über mindestens fünf Tage hinweg höher liegt als 90 Prozent der Werte eines 30-jährigen Vergleichszeitraums für die jeweilige Region. Diese Ereignisse können mehrere Wochen andauern und führen global zu Veränderungen in Meeres- und Küstenökosystemen.
Während bisherige Forschungen im offenen Ozean eine Abnahme der CO₂-Aufnahme bei steigenden Temperaturen zeigten, offenbart die neue Studie für polare und subpolare Schelfmeere einen gegenteiligen Effekt.
Mechanismen der erhöhten CO₂-Aufnahme in Schelfmeeren
- Rückgang des Meereises: Durch die Erwärmung schmilzt das Meereis in polaren Regionen, wodurch die offene Wasserfläche um bis zu 30 Prozent zunimmt. Diese Eisdecke wirkt normalerweise als Barriere für den Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Meer.
- Steigerung der Primärproduktion: Die vergrößerte eisfreie Wasserfläche ermöglicht mehr Lichteinfall, was das Wachstum von Phytoplankton fördert. Diese Mikroalgen entziehen dem Wasser Kohlenstoff durch Photosynthese, wodurch die CO₂-Konzentration im Oberflächenwasser sinkt.
Ergebnisse der Modellanalysen
Die Forscher analysierten umfangreiche Datensätze zum CO₂-Austausch in globalen Küsten- und Schelfmeeren von 1985 bis 2020 und verglichen diese mit Daten aus dem offenen Ozean. Dabei zeigte sich, dass während mariner Hitzewellen die CO₂-Aufnahme in Küsten- und Schelfmeeren weltweit um durchschnittlich 11 Prozent anstieg, während sie im offenen Ozean um 8 Prozent abnahm.
Diese Entwicklung lässt sich durch die Kombination aus vergrößerter eisfreier Wasserfläche und erhöhter biologischer Aktivität erklären, welche den temperaturbedingten Rückgang der CO₂-Löslichkeit teilweise oder vollständig kompensiert.
Bedeutung für Klimaprognosen
Zhentao Hu, Erstautor der Studie, weist darauf hin, dass die Wassertemperatur nur einer von mehreren Faktoren ist, die den CO₂-Austausch beeinflussen. Der Co-Autor Dr. Wenyan Zhang betont, dass die erhöhte CO₂-Aufnahme nicht automatisch positive Auswirkungen auf das Klima oder die Meeresökosysteme bedeutet.
Marine Hitzewellen führen zu weitreichenden Veränderungen wie dem Anstieg des Meeresspiegels, Verschiebungen von Lebensräumen und Biodiversität, Abnahme des Salzgehalts sowie einer beschleunigten Erderwärmung durch reduzierte Eisreflexion.
Der Ozean fungiert als bedeutender Kohlenstoffspeicher, der einen großen Teil der anthropogenen CO₂-Emissionen aufnimmt. Es bleibt jedoch unklar, ob die beobachtete verstärkte CO₂-Aufnahme in Schelfmeeren auch bei zunehmender Häufigkeit und Intensität mariner Hitzewellen in der Zukunft erhalten bleibt.
Ausblick und Forschungsbedarf
Die Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse zur Verbesserung von Klimamodellen und zur Einschätzung zukünftiger Klimaszenarien. Eine umfassendere Untersuchung des Zusammenspiels aller klimarelevanten Faktoren ist notwendig, um die komplexen Prozesse im Erdsystem besser zu verstehen.
Kontakt und weiterführende Informationen
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Wenyan Zhang
Hereon-Institut für Küstensysteme – Analyse und Modellierung
Telefon: +49 (0)4152 87 – 1568
E-Mail: wenyan.zhang@hereon.de
Originalpublikation:
https://www.nature.com/articles/s41467-026-77165-0
Weitere Informationen:
Hereon-Institut für Küstensysteme – Analyse und Modellierung
