Klimawandel Studie: Arktische Tiefsee speichert wahrscheinlich mehr CO2 als bislang vermutet

Die Tiefsee unter dem Eis des Nordpols speichert wahrscheinlich sehr viel mehr CO2, als bislang angenommen wurde. Das zeigt eine neue Studie deutscher Polarforscher in Zusammenarbeit mit russischen Kollegen.

Verschneite Berge und Meer an der russischen Küste zum arktischen Meer.
Blick in die Barentsee, wo deutsche und russische Forscher 2018 zusammengearbeitet haben. Bildrechte: Alfred-Wegener-Institut

Bis zu 3,6 Millionen Tonnen CO2 werden schätzungsweise jedes Jahr in der arktischen Tiefsee gespeichert und dort über Jahrtausende gebunden. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie von Forschenden unter Beteiligung des Alfred-Wegener-Institut für Polar und Meeresforschung (AWI). Das Team um Andreas Rogge berichtet im Fachmagazin "Nature Geoscience", dass es offenbar einen bislang unbekannten Transportweg gibt, der das Klimagas aus der Atmosphäre zieht und in tiefe Wasserschichten bringt.

Deutsche Forscher 2018 an Bord eines russischen Forschungsschiffs

Die Wissenschaftler waren im Rahmen der Expedition ARCTIC2018 im August und September 2018 mit dem russischen Forschungsschiff Akademik Tryoshnikov in das Nansenbecken in der zentralen Arktis gereist. Dort hatten sie Proben aus verschiedenen Wasserschichten bis zu zwei Kilometern Tiefe genommen. Bei der Analyse im Labor entdeckten sie jetzt große Mengen an Kohlenstoff, der in Pflanzenresten gebunden war.

Die These der Forschenden: Im Sommer binden Algen und andere Wasserpflanzen CO2 aus der Atmosphäre durch Photosynthese. Im Herbst und Winter bildet sich Eis auf der Barentsee. Das darunterliegende kalte Wasser sinkt mit den Pflanzenresten hinab und gleitet von den flachen Küstengewässern den Kontinentalhang hinunter in das tiefe arktische Becken.

Ein Flugzeug auf einer vereisten Landebahn 6 min
Bildrechte: MDR Wissen/ DLG
Ein Flugzeug auf einer vereisten Landebahn 6 min
Bildrechte: MDR Wissen/ DLG

Strömung bindet so viel CO2, wie Island in einem Jahr verursacht

"Mit unseren Messungen konnten wir berechnen, dass durch diesen Wassermassentransport mehr als 2.000 Tonnen Kohlenstoff pro Tag in die arktische Tiefsee strömen, was 8.500 Tonnen atmosphärischem CO2 entspricht. Hochgerechnet auf ein Jahr liegt das mit 3,6 Millionen Tonnen CO2 in der Größenordnung der Jahresemissionen von Island", sagt Andreas Rogge.

Bis zu 1.000 Kilometer lang sei dieser Strom des in Pflanzenresten gebundenen Kohlenstoffs. Der Mechanismus entferne etwa 30 Prozent mehr CO2 aus der Atmosphäre, als zuvor angenommen wurde, schreiben Rogge und seine Kollegen in der Studie. Das in den Algen gebundene CO2 erreiche erst nach tausenden Jahren wieder die Oberfläche, da die Umwälzströmungen im arktischen Ozean sehr langsam sind.

Arktis: Der Eis-Nachschub fehlt

Der Arktis fehlt der Eisnachschub. Das Eis aus der Barentssee, der Karasee, der Laptewsee und in der Ostsibirischen See schmilzt zu schnell, haben Meeresforscher des Alfred-Wegener-Instituts herausgefunden.

Zwei Forscher lassen sich per Kran von dem Eisbrecher Polarstern auf dem Eis absetzen, um Probenmaterial zu sammeln
Das Eis ist grau, durchsetzt mit Sedimenten, die die AWI-Forscher untersuchen. Bildrechte: Alfred-Wegener-Institut / Rüdiger Stein
Zwei Forscher lassen sich per Kran von dem Eisbrecher Polarstern auf dem Eis absetzen, um Probenmaterial zu sammeln
Das Eis ist grau, durchsetzt mit Sedimenten, die die AWI-Forscher untersuchen. Bildrechte: Alfred-Wegener-Institut / Rüdiger Stein
Zwei Forscher nehmen Proben
Wie viel Material hat das Eis eingeschlossen? Dafür werden Proben entnommen. Bildrechte: Alfred-Wegener-Institut / Mario Hoppmann
Forscher des Alfred-Wegnener-Instituts nehmen Proben
Die Eiskerne werden später auf dem Forschungseisbrecher Polarstern untersucht. Bildrechte: Alfred-Wegener-Institut / Stefan Hendricks
Eiskern
Haben sich die Mengen und Inhaltsstoffe im Eis verändert? Bildrechte: Alfred-Wegener-Institut / Mario Hoppmann
Im Flugzeug
Eismessungen über der Arktis in der Framstraße. Das Eis dort ist heute 30 Prozent dünner als vor 15 Jahren. Bildrechte: Alfred-Wegener-Institut / Esther Horvath
Packeis
Mit einem elektromagnetischen Sensor, der an den Forschungsflugzeugen Polar 5 und 6 befestigt ist, vermessen die Forscher die Eisdicke. Bildrechte: Alfred-Wegener-Institut / Esther Horvath
Grafik zur Neueisbildung am Barentsee, Karasee und Laptewsee
Die Kinderstube des arktischen Eises in den flachen Zonen der Barentssee, der Karasee, der Laptewsee und der Ostsibirischen See. Bildrechte: Alfred-Wegener-Institut / Thomas Krumpen
Prozess der Neueisbildung entlang der russischen Küste (Laptew See)
Ein Blick auf das neue Eis, das vor der nordrussichen Küste am Rand des Arktischen Ozeans in jedem Winter entsteht. Bildrechte: ESA/DriftNoise – Satellite Services
Übersichtskarte des Arktischen Ozeans
Die Transpolardrift bringt das neue Eis in Richtung zentraler Arktis und weiter bis zur Framstraße, wo es später taut. Bildrechte: R. Botev, modifiziert durch T. Krumpen
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Auswirkungen des Klimawandels auf CO2-Senke noch nicht bekannt

Wenn sich die Pflanzenreste sogar am Grund des Meeres ablagern, dürften sie erst durch Vulkanausbrüche wieder nach oben befördert werden, vermuten die Forschenden. Wahrscheinlich aber ernähren sich auch Seesterne, Schwämme, Würmer und andere Tiefseebewohner von dem organischen Material. Welche Anteile des CO2s auf diese Weise im Ökosystem gebunden werden, muss aber in weiteren Studien geklärt werden.

Bei dem jetzt beschriebenen Mechanismus handelt es sich um eine bedeutende Kohlenstoffsenke, also einer Lagerstätte für CO2 aus der Atmosphäre. Die Wissenschaftler vermuten, dass er auch in anderen arktischen Küstenmeeren abläuft. Welchen Einfluss der Klimawandel darauf in Zukunft hat, ist nicht ganz klar. Einerseits führe die Erwärmung zu weniger Eis und damit weniger Pflanzentransport in die Tiefsee. Andererseits ermögliche sie aber mehr Pflanzenwachstum im gesamten Jahr. "Somit ist die zukünftige Entwicklung dieser Kohlenstoffsenke momentan nicht abschätzbar und die Identifikation eventueller Kipppunkte erfordert dringend weitere Forschung", sagt Rogge.

CO2 Konzentration steigt trotzdem weiter stark an

Für den aktuellen Kampf gegen die Erwärmung der Atmosphäre ist dieser jetzt beschriebene Mechanismus aber nur in begrenztem Umfang eine gute Nachricht. Die Erkenntnisse bedeuten, dass die CO2-Anteile in der Atmosphäre ohne diese Strömung noch sehr viel höher werden. An der beobachteten, wachsenden CO2-Konzentration in der Luft ändert sich dadurch aber nichts.

(ens)

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