In einer aktuellen Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, wird die entscheidende Rolle des Südozeans für den globalen Kohlenstoffkreislauf und das Klima analysiert. Forschende des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung in Kiel haben herausgefunden, dass während der Warmzeiten zwischen 800.000 und 430.000 Jahren vor unserer Zeit die Schichtung des Südozeans signifikant ausgeprägter war. Dies hatte zur Folge, dass weniger Kohlendioxid aus den Tiefen des Ozeans in die Atmosphäre gelangte, was wiederum zu deutlich kühleren Temperaturen führte als in späteren warmen Perioden.
Die Erde hat im Laufe ihrer Geschichte zahlreiche Kalt- und Warmzeiten durchlebt. In den als „lauwarm“ bezeichneten Interglazialen – einer Phase zwischen den Eiszeiten – lagen die CO2-Konzentrationen nur zwischen 240 und 260 ppm (parts per million). Im Vergleich dazu erreichten die Werte in späteren Warmzeiten etwa 280 bis 300 ppm. Derzeit liegt der CO2-Gehalt, bedingt durch menschliche Aktivitäten, bereits über 420 ppm. Bisher war unklar, warum diese frühen Warmzeiten kühler waren. Die neue Untersuchung stellt den Südozean als Schlüsselfaktor in den Fokus.
Dr. Huang Huang, der Erstautor der Studie, erklärt, dass ihre Ergebnisse erstmals belegen, dass die verstärkte Schichtung des Südozeans eine wesentliche Rolle für die niedrigeren Temperaturen während dieser Warmzeiten spielte. Diese Schichtung führte dazu, dass weniger Kohlendioxid aus den unteren Wasserschichten an die Oberfläche gelangte und somit in die Atmosphäre entweichen konnte. Die Untersuchung bezieht sich auf das Mittel-Brunhes-Ereignis, das vor etwa 430.000 Jahren stattfand und mit einem signifikanten Klimawandel verbunden war, nach dem die Temperaturen in den Interglazialen anstiegen und die CO2-Werte höher lagen.
Die Forscher verwendeten eine neuartige Lasertechnologie, um eine Mangankruste vom antarktischen Kontinentalrand zu analysieren. Diese Krusten bilden sich äußerst langsam und speichern über Jahrtausende hinweg die chemischen Eigenschaften des Meerwassers. Durch eine präzise Laserablationstechnik konnten die Wissenschaftler die Isotopenzusammensetzung von Blei in verschiedenen Lagen der Mangankruste untersuchen. Diese Informationen geben Aufschluss darüber, wie intensiv die Wasserschichten im Ozean in der Vergangenheit durchmischt waren. Darüber hinaus ermöglicht eine neue Datierungsmethode eine hochauflösende Rekonstruktion von Klimaveränderungen.
Dr. Jan Fietzke, ein Physiker am GEOMAR, hebt hervor, dass diese innovative Lasermethode neue Möglichkeiten für die Klimaforschung eröffnet. Sie ermöglicht es, die Rolle des Südozeans im globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu verstehen, was für die Prognose zukünftiger klimatischer Entwicklungen von großer Bedeutung ist.
Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die Schichtung des Südozeans während der frühen Warmzeiten ausgeprägter war. Dies führte dazu, dass die oberen und unteren Wasserschichten weniger miteinander vermischt wurden, wodurch mehr Kohlenstoff in der Tiefe verbleiben konnte. Ein reduzierter CO2-Gehalt in der Atmosphäre führte zu einem verringerten Treibhauseffekt und kühleren Temperaturen in der Antarktis, was wahrscheinlich auch zu einer größeren Eisbedeckung in dieser Region beitrug. Die Studie verdeutlicht die komplexen Wechselwirkungen zwischen Ozeanprozessen und dem Klimasystem der Erde und unterstreicht die Wichtigkeit des Südozeans im globalen Klimageschehen.
Insgesamt eröffnet diese Forschung nicht nur neue Perspektiven auf vergangene Klimabedingungen, sondern hat auch weitreichende Implikationen für das Verständnis der gegenwärtigen und zukünftigen Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel. Die Erkenntnisse könnten dazu beitragen, Strategien zur Minderung von CO2-Emissionen und zur Anpassung an klimatische Veränderungen zu entwickeln.
