Großes Potential für umfassende Beobachtung der Wassermassen im Ozean

In den Arktischen Ozean gelangt durch steigende Temperaturen vermehrt Schmelzwasser von Gletschern. Zusätzlich tragen Flüsse größere Mengen Sedimente aus tauendem Permafrost ein. So steigt beispielsweise in Flussmündungsgebieten der Nährstoffgehalt des Meerwassers und es wird trüber. Wie der Arktische Ozean im Wandel auf solche Veränderungen reagiert, ist eine der großen Fragen, die Wissenschaftler weltweit umtreiben. Denn die Verfügbarkeit von Nährstoffen sowie zu- oder abnehmende Trübung beeinflussen in der Folge die Lebensgemeinschaften: So könnte für Kleinstalgen Licht für die Fotosynthese zum Mangelfaktor werden, während Bakterien sich gegebenenfalls über mehr Nahrung freuen.

Um die Verteilung unterschiedlicher Wassermassen und der darin enthaltenen Stoffe beobachten zu können, sind Messungen direkt vor Ort nötig. Rafael Gonçalves-Araujo und Prof. Dr. Astrid Bracher vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung haben jetzt gemeinsam mit internationalen Kollegen die Anwendung einer neuen optischen Methode veröffentlicht, mit deren Hilfe sie einfacher und schneller als zuvor unterschiedliche Wassermassen bestimmen können. In der Fachzeitschrift Nature Scientific Reports stellen sie spektral hochaufgelöste Fluoreszenz-Messungen an gelöster organischer Substanz vor. Konkret haben sie diese optische Methode dazu genutzt, um die Wassermassen aus dem Eurasischen und Kanadischen Becken unterscheiden zu können, die den Arktischen Ozean über die Framstraße und die Davisstraße verlassen.

Diese Methode soll es in Zukunft ermöglichen, weitaus kostengünstiger und umfassender die Auswirkungen des Klimawandels in der Arktis zu untersuchen. Die Wissenschaftler werden für das FRAM-Observatorium des AWI ihre Sensoren weiterentwickeln. Sie werden dann beispielsweise auf Glidern oder Floats eingesetzt und messen autonom Fluoreszenz-Spektren zur Bestimmung der Wassermassen. So können Daten mit höherer räumlicher und zeitlicher Auflösung ein umfassenderes Bild der ozeanografischen Bedingungen in der Arktis erlauben, für die bisher aufwendige Probenahmen mit Forschungsschiffen und Messungen der Sauerstoffisotopen im Labor notwendig waren.

Originalpublikation

Gonçalves-Araujo R., Granskog M. A., Bracher A., Azetsu-Scott K., Dodd P. A., Stedmon C. A. (2016):  Using fluorescent dissolved organic matter to trace and distinguish the origin of Arctic surface waters. Scientific Reports 6: 33978, doi: 10.1038/srep33978