Die AWI-Wissenschaftler Sinhué Torres-Valdés und Mario Hoppema sind Co-Autoren einer Studie, die das bisherige Verständnis der Aufnahme von Kohlendioxid aus der Atmosphäre im Südpolarmeer infrage stellt. Unter der Leitung der University of Southampton untersuchten sie gemeinsam mit Wissenschaftlern des British Antarctic Survey und der University of East Anglia die Ozeanzirkulation und die Kohlenstoffkonzentration des Weddellwirbels, einer Region im Atlantischen Sektors des Südpolarmeeres, die östlich der antarktischen Halbinsel liegt und die für die Aufnahme von Kohlenstoff aus der Atmosphäre von entscheidender Bedeutung ist. Das Forschungsteam konnte zeigen, dass im Gegensatz zu den bestehenden Annahmen biologische Prozesse weitab der Küste die wichtigsten Faktoren sind, die bestimmen, wie der Ozean Kohlendioxid absorbiert. Die Studie wurde jetzt im Journal Science Advances veröffentlicht.
Kohlendioxid wird an der Meeresoberfläche absorbiert und über einen Zeitraum von 100 bis 1000 Jahren in der Tiefsee gespeichert. Das Südpolarmeer spielt weltweit eine entscheidende Rolle bei der Aufnahme des Kohlendioxids aus der Atmosphäre. Wenn Wissenschaftler wissen, wie das funktioniert, können sie die dramatischen Klimaveränderungen in der Vergangenheit (Wechsel zwischen Kalt- und Warmzeiten), besser verstehen und den zukünftigen Klimawandel besser vorhersagen. Bisher gehen Wissenschaftler davon aus, dass die Umwandlung des Wassers von leichtem in dichtes Wasser - verursacht durch die Abkühlung an der Meeresoberfläche - entscheidend dafür ist, ob Kohlenstoff in die Atmosphäre freigesetzt oder im tiefen Ozean eingeschlossen wird. Infolgedessen konzentriert sich die aktuelle Forschung häufig auf die flachen, küstennahen Bereiche des antarktischen Kontinents, wo der größte Teil dieser Umwandlung stattfindet.
Für die vorliegende Studie analysierte das internationale Forschungsteam Daten, die im Rahmen des ANDREX-Projekts (Antarctic Deep Water Rates of Export) erhoben worden waren. Zwischen 2008 und 2010 waren die physikalischen, biologischen und chemischen Eigenschaften des Wassers im Weddellwirbel gemessen worden.
Durch die Untersuchung dieser Daten zeigte das Team, dass der Hauptfaktor für die Aufnahme von Kohlenstoff aus der Atmosphäre in den Ozean nicht mit der Bildung von dichtem Wasser in den flachen Meeren im küstennahen Bereich der Antarktis zusammenhängt, sondern mit biologischen Prozessen, die weiter draußen im Meer ablaufen. Während das Phytoplankton im Inneren des Wedellwirbels wächst und dann absinkt, entfernen sie Kohlenstoff von der Oberfläche des Ozeans, wodurch Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufgenommen wird - ein Prozess, der als „biologische Kohlenstoffpumpe“ bezeichnet wird. Die in dieser Studie berücksichtigten Daten zeigten eindeutig, dass dies der vorherrschende Prozess ist, der im Weddellwirbel die Aufnahme von Kohlendioxid aus der Atmosphäre und dessen Einlagerung in die Tiefsee ermöglicht.
„Wir erwarten, dass die Studie dazu beiträgt, den Schwerpunkt der künftigen Forschung auf die kritischen Prozesse in den Antarktischen Wirbeln zu verlagern, anstatt auf den historischen Schwerpunkt der Schelfmeerregionen“, sagt Dr. Sinhué Torres-Valdez, Wissenschaftlerin in der Marinen Biogeochemie des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). „Um zukünftige Klimaveränderungen besser vorhersagen zu können, sind gemeinsame biologische, chemische und physikalische Studien in den küstenfernen Regionen des antarktischen Kontinents notwendig“, ergänzt ihr Kollege Dr. Mario Hoppema.