Am Ende der letzten Eiszeit stiegen riesige Mengen CO2, aus der Tiefsee im Südlichen Ozean auf und gelangten von dort in die Atmosphäre. Das war eine der Hauptursachen für die globale Erwärmung zu dieser Zeit. Jedoch geht man davon aus, dass nicht der gesamte gespeicherte Kohlenstoff in die Atmosphäre entwich, sondern ein Teil vom sogenannten Antarktischen Zwischen- und Mode Wasser direkt mitgerissen und nach Norden in den Ostpazifik transportiert wurde. Bislang konnte dies jedoch nicht eindeutig nachgewiesen werden. Mit einer Kombination aus Sedimentkernanalysen und hochentwickelten Klimamodellen konnte ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung des Alfred-Wegener-Instituts diese Wissenslücke nun schließen. Das ist wichtig, um den Transport von ozeanischem CO2 in der heuteigen Zeit besser zu verstehen. Die Ergebnisse stellt das Team in der Fachzeitschrift Nature Communications vor.
Die Ozeane sind während der heutigen globalen Erwärmung die wichtigste Senke für das vom Menschen verursachte atmosphärische CO2. Eine große Rolle übernehmen dabei das Antarktische Zwischenwasser (AAIW) und das Subantarktische Mode Wasser (SAMW). Diese Wassermassen bilden sich im Winter im Südlichen Ozean, wenn kaltes, salzarmes Wasser sich mit nährstoffhaltigen Wasser, das aus der Tiefe auftreibt, mischt. Dieses Wasser nimmt auf seinem Weg nach Norden CO2 aus der Atmosphäre auf, sinkt ab und transportiert dabei das CO2 in tiefere Wasserschichten. „Diese Wassermassen kann man sie sich in gewisser Weise als einen ‚ozeanischen Tunnel‘ vorstellen, der den Südlichen Ozean mit den äquatorialen Ozeanregionen verbindet“, sagt Erstautor Cyrus Karas von der Universidad de Santiago de Chile. Gemeinsam mit Forschenden aus Deutschland, Chile und Dänemark hat er untersucht, wie CO2 über diesen Tunnel aufgenommen und befördert wird. „Hierfür haben wir Sedimentkerne aus dem südöstlichen Pazifischen Ozean untersucht, die die letzten 30.000 Jahre abdecken. Eine Zeit, in der das atmosphärische CO2 vor der industriellen Revolution stark anstieg.“
In Kombination mit Klimamodellsimulationen konnte das Team einen erhöhten Kohlenstofftransport belegen. „Wir konnten klare Spuren von Kohlenstoff finden, die bisherige Studien nicht eindeutig identifizieren konnten“, erklärt Frank Lamy, Meeresgeologe am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). „Dieser Kohlenstoff stammt von der Tiefsee des Südozeans und ist mit dem AAIW und dem SAMW verstärkt bis vor Chile geflossen.“ Das aus dem Süden stammende Zwischen- und Mode Wasser ist also ein wesentlicher Bestandteil der globalen Ozeanzirkulation und verstärkt den Kohlenstoffexport. Die rekonstruierten Strömungsgeschwindigkeiten, Wassertemperaturen und Salzgehalte des AAIW und SAMW in Kombination mit Modellsimulationen zeigten auch, dass die Westwinde der südlichen Hemisphäre die Eigenschaften dieser Wassermassen wesentlich bestimmen. Diese Winde sind für die Bildung und den nordwärts gerichteten Transport von AAIW und SAMW wichtig, da sie den Auftrieb und die Durchmischung im Südlichen Ozean verstärken.
„Unsere Studie ist die erste, die die Entwicklung von AAIW und SAMW am Ende der letzten Eiszeit in der Nähe ihres Entstehungsgebiets im Südostpazifik umfassend rekonstruiert“, fasst Cyrus Karas zusammen. „Obwohl die letzte Erderwärmung anders verlief als der gegenwärtige Klimawandel, helfen unsere Ergebnisse die Antriebs- und Transportmechanismen von AAIW und SAMW besser zu verstehen.“
Originalpublikation
Karas, C., Nürnberg, D., Lambert, F. et al. Enhanced deglacial carbon transport by Pacific southern-sourced intermediate and mode water. Nat Commun 16, 5245 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-60551-5