MarESys - Mariner Kohlenstoffkreislauf und ökologische Rückkopplungsprozesse im Erdsystem

Der langfristige Trend und die dekadische Variabilität der CO₂-Aufnahme durch den Ozean stellt uns vor viele wichtige Fragen, die bis jetzt unbeantwortet geblieben sind, insbesondere im Südpolarmeer. Die biologische Kohlenstoffpumpe bezeichnet die Produktion von Biomasse durch die Photosynthese der Mikroalgen im Meer und das Absinken von einem Teil dieser Biomasse in die Tiefsee, wo der Kohlenstoff für Hunderte bis Tausende von Jahren gespeichert werden kann. Die biologische Pumpe spielt eine wichtige Rolle für die CO₂-Aufnahme des Ozeans, marine Ökosysteme, und die die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre. Dennoch sind mögliche zukünftige Änderungen in der biologischen Pumpe noch mit relativ großen Unsicherheiten behaftet und wir beginnen erst, die Mechanismen hinter diesen Veränderungen zu verstehen.

Erdsystemmodelle berücksichtigen die relevanten biologischen Mechanismen, die wichtig sind, um robustere Vorhersagen des Erdsystems zu treffen zu können, noch nicht ausreichend.

Unser Forschungsansatz
Wir kombinieren das Ozeanmodell FESOM, dessen Besonderheit es ist, unstrukturierte Gitter zu benutzen mit unserem dynamischen Stöchiometrie-Modell REcoM, in zwei Konfigurationen, mit und ohne gekoppelte Atmosphäre (AWI-CM, FESOM stand-alone). Wir bauen neue Forschungsergebnisse zu biologischen Prozessen (Sensitivität von Phytoplankton auf mehrere Umweltveränderungen gleichzeitig, und Fraßdruck durch Zooplankton) in Zusammenarbeit mit Phytoplankton und Zooplankton-Experten am AWI und an der Uni Bremen ein.

Wir werden dieses Modell anwenden, um die letzten und nächsten Jahrzehnte zu simulieren und die Modellergebnisse analysieren, um Mechanismen hinter Rückkopplungen im Kohlenstoffkreislauf und im marinen Ökosystem besser zu verstehen.