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ANTARKTIS: HIER SOLLTE EIS SEIN!

King George Island ist mit 1260 Quadratkilometern Fläche die Größte der Südlichen Shetland Inseln. Auf ihr sind schon seit Jahrzehnten internationale Forschungsstationen angesiedelt. Deutsche Ökologen beobachten mittlerweile genau vierzig Jahre die Veränderungen in der Tier- und Pflanzenwelt als Folge des Klimawandels. Diese sind hier deutlich zu sehen:

Die Antarktis wird in dieser Region von Jahr zu Jahr grüner…“

…, beschreibt Christina Braun vom Institut für Ökologie und Evolution der Friedrich-Schiller-Universität Jena die Situation vor Ort. Gerade kam Sie mit einem vierköpfigen Forschungsteam und einer umfangreichen ökologischen Datensammlung aus der Antarktis zurück.

Die Wissenschaftler beobachteten, dass die heimische Grasart „Deschampsia antarctica“ durch den Rückzug von Gletschern und längere eisfreie Perioden immer größere Gebiete einnimmt. Sie scheint sich sogar rasant auszubreiten.

VERÄNDERUNG LÜCKENLOS DOKUMENTIERT

Unter Leitung von Dr. Hans-Ulrich Peter starteten Braun und zwei weitere Kollegen der Universität Jena im November 2018, also im antarktischen Sommer, für mehrere Wochen ihre Expedition auf die Forschungsinsel. Ihr Ziel war die Untersuchung der antarktischen Tier- und Pflanzenwelt rund um die russische Forschungsstation Bellingshausen. Denn Peter sowie einige seiner Kollegen dokumentieren seit 1979 nahezu lückenlos die klimabedingten Veränderungen des Ökosystems in der Region.

Langzeitmonitoring: In diesem Jahr dokumentierten Alina Kessel und Martin Senf von der Uni Jena die Anzahl der Brutpaare, die Verbreitung von Brutplätzen und den Bruterfolg von Pinguinen © Christina Braun/FSU

Die aktuellen Untersuchungen laufen im Rahmen eines vom Bundesumweltamt geförderten Forschungsprojekts. Sie erfassen neben den Veränderungen in der Vegetation der Antarktis vor allem auch Daten zu Seevögeln und Robben. Insbesondere Riesensturmvögel, Skuas und Pinguine, Weddellrobben und Seeelefanten stehen dabei in ihrem Fokus. „Wir dokumentieren in einem jeweils definierten Gebiet zum Beispiel die Anzahl von Brutpaaren, die Verbreitung von Brutplätzen und den Bruterfolg von Seevögeln“, erläutert Braun die Feldarbeit. „Aus diesen Datensätzen lassen sich über die Jahre Veränderungen ablesen und so der Zustand des Ökosystems beurteilen.“

Das über die Jahrzehnte gewachsene, umfassende Datenarchiv der Jenaer Forscher ist immens wichtig. Denn, so Braun:

Es gibt international kaum vergleichbare Monitorings für diese Region, die einen so langen Zeitraum abdecken.“

Auch wenn die Auswertung der von der diesjährigen Expedition mitgebrachten Daten erst jetzt beginnt, zeichnen sich einige Entwicklungen bereits ab. So nehmen nicht nur Gräser und andere Pflanzen die von Gletschereis freigegebenen Flächen in Besitz. Auch Tiere, wie Skuas, Möwen und Seeschwalben, besiedeln die neuen Gebiete sehr rasch.

MÜLLMONITORING ALS NEUEN FORSCHUNGSASPEKT

Zudem sticht den Wissenschaftlern noch ein weiteres Problem immer deutlicher ins Auge: Die vom Meer angespülten, jährlich wachsenden Müllberge. Und hier machen ihnen insbesondere die großen Mengen an Plastik beziehungsweise Kunststoff Sorge. So sammeln sich ausgediente Bojen und Netze, Flaschen, Folien und Styropor an den Stränden. Das Schlimme daran ist: Kleinere Plastikteile werden von Sturmschwalben und anderen Seevögeln gefressen. Auch geben sie diese an ihre Küken und Jungtiere weiter. Dem wachsenden Müllproblem nehmen sich die Jenaer Ökologen zunächst einmal auf ihre Weise an: Sie kartieren seit diesem Jahr nicht nur die Flora und Fauna, sondern auch Plastik-Strandgut und anderen Müll der Antarktis.

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Bild oben: King George Island ©Christina Braun/FSU

FORSCHUNG: AUSWIRKUNG VON KLIMAWANDEL AUF DEN AUFTRIEB VON TIEFENWASSER

Auftriebsgebiete gelten mit ihrem nährstoffreichen Tiefenwasser als Produktionsstätten der Ozeane. Doch das könnte sich ändern: die Auswirkungen des Klimawandels und damit einhergehend die Verschiebung der Windsysteme sowie die allmähliche Erwärmung der Meere auf Auftriebsgebiete ist noch unklar. Gerade an den östlichen Rändern des Atlantiks und Pazifiks sorgt das Aufsteigen von nährstoffreichem Tiefenwasser für besonders hohe, biologische Produktivität. Die Gebiete weisen dadurch nicht nur eine große Artenvielfalt auf, sondern liefern auch 20 Prozent der weltweiten Fischereierträge. Sie haben somit ‒ auch wenn sie nur knapp zwei Prozent der Fläche der Ozeane einnehmen ‒ eine enorme Bedeutung für die Gesellschaft und Wirtschaft der angrenzenden Länder sowie auch für die gesamte Welternährung.

BENGUELASTROM, KANARENSTROM SOWIE HUMBOLDTSTROM IM FOKUS

Grund genug also, der Frage nachzugehen, ob die Auftriebsgebiete diese Funktion noch erfüllen können, wenn sich die Ozeane weiter erwärmen, sie saurer werden, weiter Sauerstoff verlieren und sich möglicherweise Windsysteme über den Meeren ändern. Unter der Gesamtkoordination des Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel sind nun drei Forschungsprojekte mit dem Thema „Bedeutung von Klimaänderungen in küstennahen Auftriebsgebieten“ gestartet. Erforscht wird im Südostatlantik der Benguelastrom, im Nordostatlantik der Kanarenstrom und im Südostpazifik der Humboldtstrom. All diese Gebiete liegen im Bereich von großen, parallel zur Küste verlaufenden Meeresströmungen. Passatwinde treiben dabei die Wassermassen jeweils Richtung Äquator. Und die Erdrotation sorgt dafür, dass sich oberflächennahes Wasser von der Küste fortbewegt, was wiederum kaltes, nährstoffreiches Wasser aus der Tiefe an die Oberfläche zieht. Die biologische Produktion wird somit angetrieben.

Auftreibesgebiete der nördlichen Hemisphäre
Die Küstenauftriebsgebiete liegen im Bereich von großen, parallel zur Küste verlaufenden Meeresströmungen ©Vorlage NDAA/Bearbeitung GEOMAR

DIE ROLLE VON WIRBELN VERSTEHEN

Das Forschungsprojekt des Kanarenstroms heißt REEBUS. Es soll die Rolle von Wirbeln für die Kohlenstoffpumpe in Küstenauftriebsgebieten untersuchen. „Es basiert auf der Beobachtung, dass ozeanische Wirbel eine zentrale Rolle für die physikalischen, biogeochemischen und biologischen Eigenschaften von Küstenauftriebsgebieten spielen“, erklärt Prof. Dr. Arne Körtzinger, REEBUS-Koordinator von Geomar. Im Rahmen des Projekts wollen die Forscherinnen und Forscher Wirbel mit einem neuartigen, vielschichtigen Beobachtungsansatz sowie mit Hilfe von Prozessmodellen besser verstehen. Dabei greift das REEBUS-Team auf Vorarbeiten des Kieler Sonderforschungsbereichs 754 zurück. Dem Team steht auf den kapverdischen Inseln mit dem Ocean Science Centre Mindelo ein moderner Stützpunkt für die geplanten Feldarbeiten vor Westafrika zur Verfügung.

REAKTION VON ÖKOSYSTEM AUF GEÄNDERTEN AUFTRIEB

Am Humboldtstrom geht es unter dem Namen CUSCO (Coastal Upwelling System in a Changing Ocean) darum, im Auftriebsgebiet vor Peru die Reaktion des Ökosystem zu erforschen. „Zwar ist es das produktivste aller Küstenauftriebsgebiete,“ so Professor Dr. Ulf Riebesell, der neben der Gesamtkoordination auch die Verantwortung für CUSCO innehat, „es ist aber völlig unklar, wie die biologische Produktivität mit der Intensität des Auftriebs zusammenhängt. Wir wollen besser verstehen, wie dieses hochproduktive Ökosystem reagiert, wenn sich der Auftrieb bedingt durch den Klimawandel verändert“. CUSCO stützt sich im Wesentlichen auf eine Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff MARIA S. MERIAN, die bereits seit Dezember vor der Küste Perus durchgeführt wird. Ein weiterer wichtiger Baustein ist ein Experiment mit der Kieler Offshore-Mesokosmen-Versuchsanlage KOSMOS in den Küstengewässern Perus. Dieses soll von Februar bis April 2020 stattfinden. Hinzu kommen Computersimulationen auf verschiedenen Skalen von speziell angepassten Ökosystem-Modellen bis hin zu regionalen Simulationen der physikalischen und biogeochemischen Prozesse.

FÖRDERUNG DURCH BUNDESFORSCHUNGSMINISTERIUM

Gemeinsam mit REEBUS und CUSCO startet das von Prof. Dr. Heide Schulz-Vogt vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung in Warnemünde (IOW) koordinierte Projekt EVAR (Effekt von Variation in der Auftriebsintensität auf die Bedingungen im Ökosystem), das sich vor allem auf Untersuchungen im Auftriebssystem des Benguela-Stroms konzentriert und in das ebenfalls Wissenschaftler vom GEOMAR eingebunden sind. Die drei Verbundprojekte im Nordost- und Südostatlantik sowie im Südostpazifik werden in den kommenden drei Jahren vom Bundesforschungsministerium mit insgesamt 8,7 Millionen Euro unterstützt. „Es geht darum, die Empfindlichkeit dieser Gebiete gegenüber dem Klimawandel besser zu verstehen, um mögliche Folgen frühzeitig zu erkennen“, fasst Riebesell das Ziel der drei Projekte zusammen. Bleibt zu hoffen, dass nicht nur mögliche Folgen frühzeitig erkannt werden, sondern auch Gegenmaßnahmen – und zwar von allen Ländern der Welt – getroffen werden.

Bild oben: Mesokosmen vor der Küste Perus im Einsatz ©Ulf Riebesell/GEOMAR

Dieser Artikel erschien am 12.1.2019 in der Innovation Origins.