Climate Research in the Southern Ocean

Am Kontinentalhang nördlich des Filchner-Ronne-Schelfeises steigt die Wassertiefe von wenigen hundert Metern rasch auf über 3.000 Meter an. Große Mengen kalten Eisschelfwassers und salzhaltiges Schelfwasser treffen hier auf relativ warmes Tiefenwasser aus dem Norden und vermischen sich. Diese Tiefenwasserbildung ist ein wesentlicher Bestandteil der globalen Ozeanzirkulation, über die sauer- und nährstoffreiches Wasser aus den hohen Breiten Richtung Äquator strömt und im Gegenzug Wärme in die polaren Regionen gelangt. Durch die Vermischung der Wassermassen strömt seinerseits modifiziertes warmes Tiefenwasser in Richtung Schelfeis und kann dort von unten das Schelfeis – also die Ausläufer der Gletscher, die auf dem Meer schwimmen - schmelzen. „Unsere eigenen Daten der Jahre 2014 bis 2018 und die Messungen von norwegischen und französischen Kollegen zeigen auf, dass sich im Jahr 2017 warmes Tiefenwasser intensiver und weiter Richtung Schelfeis ausgebreitet hat als in den Vergleichsjahren. Deshalb sind wir jetzt sehr gespannt, was uns die Messungen seit 2018 zeigen“, berichtet Hartmut Hellmer. „Eine dauerhafte Erwärmung würde die Ozeanzirkulation unter dem gesamten Filchner-Ronne Schelfeis beeinflussen. Unsere Modellrechnungen zeigen, dass das Schelfeis etwa in der Mitte unseres Jahrhunderts von unten stärker abschmelzen und sich damit der Eintrag von Inlandeis beschleunigen könnte. Der zusätzliche Süßwassereintrag hätte einen Anstieg des Meeresspiegels und eine Veränderung der Ozeanzirkulation und der Meereisbildung zur Folge mit Konsequenzen für die gesamte Biologie der oberen Wassersäule“, so der AWI-Ozeanograph.

Seit der letzten Polarstern-Expedition in dieses Gebiet im Jahr 2018 zeichnen am Meeresboden verankerte Messgeräte Temperatur, Salzgehalt, Strömungsrichtung und -stärke des Ozeanwassers in verschiedenen Tiefen auf. Um an die Daten dieser Verankerungen zu gelangen, müssen die Geräte jetzt aufgenommen werden. Mit neuen Batterien und Speichermedien bestückt werden sie dann wieder ausgebracht und setzen die Langzeitmessungen der ozeanographischen Parameter fort.

Das Untersuchungsgebiet ist nicht nur entscheidend für die globale Tiefenwasserbildung, sondern gleichzeitig eine Region mit starker Algenblüte, besonders in den Sommermonaten. „Auf der Expedition werden wir deshalb untersuchen, wie viel Kohlenstoff das Phytoplankton an der Wasseroberfläche durch Photosynthese aus der Atmosphäre aufnimmt, welcher Anteil davon aus der Oberfläche absinkt und wie viel Kohlenstoff zusätzlich durch die Tiefenwasserbildung vom Kontinentalschelf in die Tiefsee exportiert wird“, erläutert Dr. Moritz Holtappels, Biogeochemiker vom Alfred-Wegener-Institut. Die Umschlagsraten dieser bio-physikalischen Kohlenstoffpumpe sind nicht nur von der Meereisbedeckung abhängig, sondern auch von der Nährstoff- und Spurenmetallverfügbarkeit, die das Wachstum und die Zusammensetzung der Algengemeinschaften und deren Fressfeinde bestimmen. Die Kohlenstoffpumpe bringt Nahrung in die Tiefe und ist daher die Lebensader für die einzigartige Fauna des antarktischen Meeresbodens. Die Forschung zum Kohlenstoffkreislauf soll zudem aufzeigen, wie sie Verteilung und Vielfalt der Fauna beeinflusst und welche Bedeutung diese Meeresregionen und ihre Lebewesen als Senke für atmosphärischen Kohlenstoff haben.