Kohlenstoffsenke der Ozeane nimmt zu, Landsenke bleibt stabil
Langfristige Messungen der letzten drei Jahrzehnte belegen, dass die Ozeane seit 1990 zunehmend mehr klimaschädliches CO₂ aus der Atmosphäre aufnehmen. Im Gegensatz dazu zeigt die Nettokohlenstoffaufnahme durch Landökosysteme im gleichen Zeitraum kaum Veränderungen. Diese Erkenntnisse stammen aus einer Studie der Scripps Institution of Oceanography der University of California, San Diego, die am 12. November 2026 in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde. Beteiligung an der Untersuchung hatte auch das Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena.
Erfassung von atmosphärischem Sauerstoff und CO₂
Die Studie basiert auf kontinuierlichen Messungen von Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre, die seit mehr als 30 Jahren an abgelegenen Messstationen weltweit durchgeführt werden. Durch die Analyse dieser Daten konnte differenziert werden, wie viel CO₂ von den Ozeanen und wie viel von terrestrischen Ökosystemen aufgenommen wird. Ozeane und Landflächen kompensieren gemeinsam etwa die Hälfte der durch fossile Brennstoffe verursachten CO₂-Emissionen, was den Anstieg des atmosphärischen CO₂-Gehalts und die globale Erwärmung verlangsamt.
Unterschiedliche Mechanismen der CO₂-Aufnahme
- Die Verbrennung fossiler Energieträger erhöht den CO₂-Gehalt und reduziert gleichzeitig den Sauerstoffanteil in der Atmosphäre.
- Landpflanzen binden CO₂ durch Photosynthese und geben Sauerstoff frei, was sich im atmosphärischen Sauerstoffgehalt widerspiegelt.
- Die Ozeane binden CO₂ vor allem durch chemische Reaktionen im Meerwasser, ohne den Sauerstoffgehalt zu beeinflussen.
Diese Unterschiede ermöglichen es, die jeweiligen Beiträge von Land- und Ozeansenken zur Kohlenstoffaufnahme zu bestimmen.
Ergebnisse der Kohlenstoffaufnahme von 1990 bis 2019
- Die Ozeane nahmen im Durchschnitt 2,8 Milliarden Tonnen CO₂ pro Jahr auf, was etwa 35 % der fossilen CO₂-Emissionen entspricht.
- Die Ozeansenke hat sich pro Jahrzehnt um circa 0,63 Milliarden Tonnen CO₂ verstärkt.
- Die Aufnahme von CO₂ führt zu einer Absenkung des pH-Werts im Meerwasser (Ozeanversauerung) und reduziert die Pufferkapazität der Ozeane.
- Die Netto-Kohlenstoffaufnahme an Land blieb mit etwa 1 Milliarde Tonnen pro Jahr stabil, entspricht rund 13 % der Emissionen und zeigte starke Schwankungen zwischen den Jahrzehnten.
- Die terrestrische Kohlenstoffsenke erreichte um 2009 ihren Höhepunkt und ist seitdem rückläufig.
Diskrepanz zu Modellvorhersagen und mögliche Ursachen
Die beobachtete Stagnation der Landsenke widerspricht den meisten Erdsystemmodellen, die eine Zunahme der Kohlenstoffbindung durch Landvegetation prognostizieren. Diese Modelle gehen von gesteigertem Pflanzenwachstum durch höhere CO₂-Konzentrationen und Stickstoffdüngung aus. Um den fehlenden Zuwachs der Landsenke zu erklären, müssten Emissionen durch Entwaldung und Landnutzungsänderungen stark angestiegen sein, was aktuelle Berechnungen jedoch nicht bestätigen.
Nach Ansicht von Sönke Zaehle, Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie und Mitautor der Studie, deuten die Daten darauf hin, dass Kohlenstoffverluste durch natürliche Prozesse oder Störungen wie Brände größer sind als bisher angenommen. Dies könnte bedeuten, dass die Landsenke empfindlicher auf den Klimawandel reagiert als bislang vermutet.
Zukünftige Entwicklung der Ozeansenke
Obwohl die Ozeane in den letzten Jahrzehnten mehr CO₂ aufgenommen haben, wird die Effizienz dieser Senke durch die Erwärmung der Meere voraussichtlich abnehmen. Wärmeres Wasser kann weniger CO₂ lösen, und die verminderte Durchmischung zwischen Oberflächen- und Tiefenwasser reduziert die langfristige Speicherung von Kohlenstoff.
Bedeutung der Langzeitmessungen
Die Erfassung von Sauerstoff- und CO₂-Konzentrationen über Jahrzehnte ist technisch anspruchsvoll, liefert jedoch unverzichtbare Daten für das Verständnis des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Ralph Keeling, Professor am Scripps-Institut und Mitautor der Studie, betont die Relevanz dieser Messungen für die Klimaforschung.
Die präzise Bestimmung der Kohlenstoffsenken ist entscheidend für die Entwicklung und Umsetzung globaler Klimaschutzmaßnahmen, da Klimamodelle auf diesen Daten basieren, um Emissionsminderungen und Temperaturziele zu prognostizieren.
Hintergrund des Messprogramms
Das 1989 von Ralph Keeling initiierte Forschungsprogramm misst Veränderungen des atmosphärischen Sauerstoffgehalts an zehn Stationen entlang eines transektartigen Pfades über den Pazifik von der Arktis bis zum Südpol. Diese Daten ergänzen die seit 1958 geführte Keeling-Kurve, die den CO₂-Gehalt in der Atmosphäre am Mauna Loa in Hawaii dokumentiert.
Mitwirkende Institutionen und Autoren
- Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego
- Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
- National Center for Atmospheric Research, UC Santa Barbara
- University of Exeter
- Rochester Institute of Technology
- National Institute for Environmental Studies, Japan
- NOAA Global Monitoring Laboratory und University of Colorado, Boulder
Wissenschaftlicher Kontakt
Prof. Dr. Sönke Zaehle
Geschäftsführender Direktor
Max-Planck-Institut für Biogeochemie
Telefon: 03641 57-6300
E-Mail: szaehle@bgc-jena.mpg.de
Originalpublikation
Eric J. Morgan et al., Atmospheric O2 reveals a strengthening ocean carbon sink and a stagnant net land sink since 1990, Science 394, 799-803 (2026).
DOI: 10.1126/science.aed9544
