GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
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An den östlichen Rändern des Atlantiks und des Pazifiks sorgt ein kontinuierlicher Auftrieb von nährstoffreichem Tiefenwasser für extrem hohe biologische Produktivität. Wie werden sich diese Auftriebsgebiete im Klimawandel entwickeln?
Das Auftriebsgebiet im Humboldtstrom vor der Küste Perus gehört zu den produktivsten weltweit. Mithilfe der Kieler Offshore-Mesokosmen-Versuchsanlage KOSMOS wurden im Projekt CUSCO neue Erkenntnisse über sein Funktionieren gewonnen. Foto: Ulf Riebesell/GEOMAR.
Übersicht von Prozessen und Forschungsthemen des Integrierenden Forschungs-Fokus "Auftrieb im Atlantischen Ozean" am GEOMAR. Illustration: Christoph Kersten/GEOMAR
Das Gebiet der geplanten FUTURO-Kampagne vor Westafrika. Das Satellitenbild zeigt die Konzentration von Chlorophyll im Ozean, die ein Indikator für die Biomasse des Phytoplanktons ist. ©EUMETSAT 2022, Hintergrundkarte: GEBCO
Die Bedeutung von Klimaänderungen in küstennahen Auftriebsgebieten
Küstenauftriebsgebiete liegen im Bereich von großen, parallel zur Küste verlaufenden Meeresströmungen. Passatwinde treiben die Wassermassen Richtung Äquator. Küstenparallele Winde sorgen dafür, dass sich oberflächennahes Wasser von der Küste weg bewegt. Dies zieht kaltes, nährstoffreiches Wasser aus der Tiefe an die Oberfläche, das so die biologische Produktion antreibt. Grafik: GEOMAR
Sie nehmen zwar nur knapp zwei Prozent der Fläche der Ozeane ein, doch die großen Küstenauftriebsgebiete an den östlichen Rändern des Pazifiks und des Atlantiks gehören zu den biologisch produktivsten Meeresgebieten überhaupt. Sie liefern 20 Prozent der weltweiten Fischereierträge und besitzen so eine enorme Bedeutung für die angrenzenden Länder sowie für die gesamte Welternährung.
Küstenauftriebsgebiete unterliegen aber auch starken anthropogenen Einflüssen. Hier treffen Ozeanerwärmung, Ozeanversauerung und Sauerstoffmangel zusammen und können zu möglichen synergistischen Effekten führen, welche sich negativ auf die Funktion der Ökosysteme auswirken können. Der hohe Fischereidruck in Verbindung mit einem oft wenig effizienten Fischereimanagement, nicht nachhaltigen ökonomischen Anreizen und der landbasierten Verschmutzung kann die Situation noch weiter verschlechtern. Es gibt Grund zu der Annahme, dass die Funktionalität der küstennahen Auftriebsgebiete auf die genannten Faktoren besonders empfindlich reagiert, wofür zuverlässige Zukunftsszenarien fehlen. Es sind daher erhebliche Veränderungen der für die Menschheit äußerst wichtigen Ökosystemdienstleistungen zu erwarten.
Auftrieb im Atlantischen Ozean - Ein Forschungs-Fokus des GEOMAR
Trotz intensiver Forschungsaktivitäten in der Vergangenheit ist das Verständnis der Prozesse in den Auftriebsgebieten, die die physikalischen, biogeochemischen, ökologischen und geologischen Systeme und ihre Wechselwirkungen umfassen, jedoch nach wie vor unzureichend. Modellprojektionen deuten beispielsweise darauf hin, dass sich der Klimawandel stark auf die Intensität des Auftriebs in diesen Systemen auswirken könnte, aber selbst die Vorzeichen dieser Veränderungen sind wenig zuverlässig. Ein zentrales Element des Forschungs-Fokus "Auftrieb im Atlantischen Ozean" wird daher eine geplante multidisziplinäre Beobachtungskampagne im tropischen Auftriebssystem des Nordatlantiks sein: FUTURO – die Zukunft der tropischen Auftriebsgebiete im Atlantischen Ozean
CUSCO, EVAR, REEBUS
Besonders produktiv ist auch das Gebiet im Bereich des Humboldtstroms vor der Küste Perus. Dort ging das GEOMAR-Forschungsprojekt CUSCO (Coastal Upwelling System in a Changing Ocean) von 2018 bis 2021 der Frage nach, wie genau der Auftrieb von Tiefenwasser in der Region das Leben an der Oberfläche beeinflusst und wie das Ökosystem reagiert, wenn sich der Auftrieb bedingt durch den Klimawandel verändert.
Neben CUSCO gab es noch zwei weitere Forschungsvorhaben, die sich mit Auftriebsgebieten in den Tropen beschäftigten. Im Projekt REEBUS (Role of Eddies for the Carbon Pump in Coastal upwelling Areas) von 2019-2021 stand die Rolle von Wirbeln für die Kohlenstoffpumpe in den Auftriebsgebieten vor Westafrika im Fokus. Es basiert auf der Beobachtung, dass ozeanische Wirbel eine zentrale Rolle für die physikalischen, biogeochemischen und biologischen Eigenschaften dieser Systeme spielen. Das dritte, am Leibniz-Institut für Ostseeforschung in Warnemünde (IOW) koordinierte Projekt hieß EVAR (Effects of VARiability in physical forcing on carbon and oxygen budgets) und beschäftigte sich mit dem Auftriebssystem des Benguela-Stroms vor Südwestafrika.
