Wissenschaftliche Publikation
Kleine Fossilien enthüllen 25.000 Jahre Kohlenstoffgeschichte im Südpolarmeer
Regionale Unterschiede beim Austausch von Kohlendioxid (CO2) zwischen Atmosphäre und Meeresoberfläche
[21. Oktober 2019]
Subantarktische Gewässer haben seit dem letzten Eiszeitmaximum (LGM) eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des atmosphärischen Kohlendioxids gespielt. Das zeigt eine Rekonstruktion von 25.000 Jahren Karbonatchemie im Südpolarmeer unter Verwendung von in Sedimenten eingeschlossenen Mikrofossilien. Chemische Veränderungen, die in mikrofossilen Schalen und in Sedimenten gemessen wurden, zeigten, dass sich die Zirkulation, die Chemie und die biologische Produktivität der verschiedenen Regionen des Südpolarmeeres während des letzten glazial-interglazialen Zyklus unterschiedlich verhielten. Dies führte zu regionalen Unterschieden beim Austausch von Kohlendioxid (CO2) zwischen Atmosphäre und Ozean, wobei einige Teile des Südpolarmeeres zu einer Netto-CO2-Senke und andere zu einer Quelle des Gases wurden, berichtet eine Studie, die unter der Leitung des australischen Paläoklimaforscher, Dr. Andrew Moy, von Forschenden aus Australien, Großbritannien, Deutschland und Spanien durchgeführt und heute in Nature Geoscience veröffentlicht wurde.
"Das Südpolarmeer nimmt derzeit mehr atmosphärisches CO2 auf als jeder andere Ozean und hat eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des vergangenen atmosphärischen CO2 gespielt", sagte Dr. Andrew Moy. "Die physikalischen, biologischen und chemischen Variablen, die diesen CO2-Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre während der Eiszeit steuern, sind jedoch nicht vollständig verstanden.", so Moy weiter
Um diese Wissenslücke zu schließen, untersuchte das Forscherteam die chemische Zusammensetzung von mikroskopisch kleinen Foraminiferenschalen in Sedimentproben, die in 3.000 Metern Tiefe unter der Meeresoberfläche im indopazifischen Sektor des Südpolarmeeres südlich von Tasmanien gesammelt wurden. Daraus konnten die Forschenden gelöste CO2-Gehalte in Oberflächengewässern rekonstruieren und mit den in antarktischen Eiskernen gemessenen CO2-Gehalten vergleichen. Sie stellten fest, dass die Oberflächengewässer des Südpolarmeeres in der indopazifischen Region während des LGM vor etwa 12.000 Jahren eine Netto-CO2-Senke waren. Zwischen 12.000 bis ca. 4.000 Jahren vor Heute war das Gebiet eine Netto-CO2-Quelle, um danach wieder ein Netto-Senke zu werden.
Dr. Andrew Moy, heute Paläoklimaforscher der Australian Antarctic Division, hat 2005 als Gastwissenschaftler im Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven gearbeitet. Gemeinsam mit dem AWI-Biogeowissenschaftler Dr. Jelle Bijma beschäftigte er sich mit Fragen des globalen Kohlenstoffkreislaufs und des Klimawandels. Zu dieser Zeit war Dr. Jelle Bijma der Koordinator des EU-RP5-Projekts C6 („Carbonate Chemistry, Carbon Cycle and Climate Change“), dessen Hauptziel es war, einen Multi-Proxy-Ansatz zu verwenden, um die ozeanische Karbonatchemie in den letzten 130.000 Jahren zu rekonstruieren. Ein wichtiger Teil der vorliegenden Studie wurde im Rahmen dieses Projekts durchgeführt/begonnen.
„Ein Verständnis der Glazial-Interglazialen Dynamik des natürlichen Kohlenstoffspeichers im Ozean und die CO2 Freisetzung am Ende der Eiszeit ist eine Voraussetzung um das Ausmaß der heutigen globalen CO2Ausstoß überhaupt einzuordnen und über Lösungen dieses Problems nachzudenken“ sagt Prof. Jelle Bijma. „Denn im natürlichen System Erde ist der Ozean unser Thermostat“.
"In diesem Teil des Südpolarmeeres wurde während der LGM die biologische Produktivität gesteigert, was zu einer Abnahme des atmosphärischen CO2 führte", sagte Dr. Moy. Gleichzeitig war der Auftrieb und der Austausch von CO2-reichem Tiefwasser mit der Meeresoberfläche reduziert." Als sich die Erde von der LGM in eine wärmere Zwischeneiszeit verlagerte, trugen Änderungen in der Stärke der biologischen Pumpe in diesen Gewässern und ein verstärkter Auftrieb und anschließende Freisetzung von gespeichertem CO2 aus der Tiefsee zu einem Anstieg des atmosphärischen CO2 bei."
Eine ähnliche Studie im „Atlantiksektor“ des Südpolarmeeres der Subantarktis ergab, dass diese Region vor etwa 4000 Jahren während des Abschmelzens eine starke Netto-CO2-Quelle war, bevor sie zeitweise abnahm, um im Gleichgewicht mit der Atmosphäre zu sein (weder Quelle noch Senke).
Dr. Moy sagte, dass die Studie helfen wird, geochemische Modelle zu verbessern, die glazial-interglaziale Variationen der atmosphärischen CO2-Veränderung erklären, und die Modellierung zukünftiger Veränderungen zu verbessern.
„Gegenwärtige Modelle gehen davon aus, dass die physikalischen, biologischen und chemischen Variablen, die den CO2-Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre steuern, im gesamten Südpolarmeer einheitlich sind. Diese und andere neue Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass diese Prozesse unterschiedlich sind und regional variieren“, sagte er.
Originalstudie
Andrew D. Moy, Martin R. Palmer, William R. Howard, Jelle Bijma, Matthew J. Cooper, Eva Calvo, Carles Pelejero, Michael K. Gagan & Thomas B. Chalk: Varied contribution of the Southern Ocean to deglacial atmospheric CO2 rise. Nature Geoscience, 21. Oktober 2019, DOI:10.1038/s41561-019-0473-9