In einer aktuellen Studie haben Wissenschaftler des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen herausgefunden, wie sich die Auswirkungen anthropogener Kohlendioxid-Emissionen, bekannt als Suess-Effekt, im Nordatlantik verbreiten. Diese Forschung ist besonders relevant, da die Verbrennung fossiler Brennstoffe nicht nur die allgemeine Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre erhöht, sondern auch die isotopische Zusammensetzung des Kohlenstoffs verändert. Dies hat weitreichende Folgen für den Kohlenstoffkreislauf und die damit verbundenen Klimaveränderungen.
Kohlenstoff existiert in verschiedenen Isotopen, wobei C-12 und C-13 die stabilen Formen sind. Pflanzen ziehen während der Photosynthese bevorzugt das leichtere Isotop C-12 an, was bedeutet, dass fossile Brennstoffe, die hauptsächlich aus abgestorbenem Pflanzenmaterial bestehen, einen geringeren Anteil an C-13 aufweisen. Dies führt dazu, dass das Verhältnis von C-13 zu C-12 in der Atmosphäre durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe sinkt. Das Oberflächenwasser der Ozeane tauscht Kohlendioxid mit der Atmosphäre aus, wodurch es zunehmend diese veränderte Isotopenzusammensetzung annimmt. Diese Veränderungen können durch vertikale Vermischung und die Bildung von Tiefenwasser in den Ozeanen auch in tiefere Wassermassen transportiert werden.
Das Forschungsteam um Emma Bavoux hat in ihrer Studie die Kohlenstoff-Isotopenverhältnisse in Wasserproben untersucht, die während zweier Expeditionen mit dem Forschungsschiff MARIA S. MERIAN im Jahr 2017 und 2018 gesammelt wurden. Diese Proben wurden entlang eines Schnitts bei etwa 48° Nord quer durch den Nordatlantik gewonnen. Zusätzlich wurden frühere Messungen des anthropogenen Spurengases Schwefelhexafluorid (SF₆) genutzt, um den menschlichen Einfluss auf das Kohlenstoff-Isotopenverhältnis abzuschätzen.
Die Ergebnisse waren aufschlussreich: Der Suess-Effekt ist mittlerweile in fast allen untersuchten Wassermassen des Nordatlantiks nachweisbar. Besonders ausgeprägt ist er in jüngeren, unter der Oberfläche liegenden Wassermassen, die zuletzt Kontakt zur Atmosphäre hatten. In diesen Wassermassen zeigte sich der Suess-Effekt am stärksten. Im Gegensatz dazu war der Effekt in tiefen, älteren Wassermassen wie dem Nordostatlantischen Tiefenwasser, das seit mehreren Jahrhunderten keinen Kontakt zur Atmosphäre hatte, kaum oder gar nicht nachweisbar.
Im westlichen Nordatlantik, insbesondere im Labradormeer und den durch die Dänemarkstraße strömenden Wassermassen, wurde ein Suess-Effekt von etwa 0,3 bis 0,6 Promille seit der vorindustriellen Zeit festgestellt. Die Forscher beobachteten zudem einen bedeutenden ozeanischen Wirbel in der Labradorsee, der ein deutliches Signal des Suess-Effekts in Wassertiefen von bis zu 2.000 Metern transportiert.
Diese Studie legt nahe, dass die Spuren menschlicher Aktivitäten zunehmend im Ozean nachweisbar sind. Besonders interessant ist, dass der Suess-Effekt auch in den Schalen von Mikrofossilien, wie Foraminiferen, die in den letzten Jahrzehnten am Ozeanboden abgelagert wurden, nachgewiesen werden kann. „Der Ozeanboden bewahrt Signale menschlichen Ursprungs, die langfristig in geologischen Archiven Aufschluss über den Beginn des Anthropozäns geben“, erklärt Stefan Mulitza, Mitautor der Studie. Die zukünftige Entwicklung der Kohlendioxid-Emissionen wird entscheidend dafür sein, wie stark sich diese stratigraphische Grenze ausprägen wird.
Das MARUM arbeitet im Rahmen des Exzellenzclusters „Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“ daran, die Rolle des Ozeans und seiner Ökosysteme im globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu verstehen. Die Erkenntnisse aus dieser Forschung sind von fundamentaler Bedeutung für das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen dem Ozean, dem Klima und dem globalen Kohlenstoffkreislauf. Das MARUM setzt sich für eine offene und verantwortungsbewusste Forschung ein, die sowohl der Gesellschaft als auch dem Schutz der Meeresumwelt dient.
Diese neuen Erkenntnisse sind nicht nur wissenschaftlich relevant, sondern auch von großer Bedeutung für politische Entscheidungsträger und die Gesellschaft insgesamt, da sie auf die Dringlichkeit hinweisen, Maßnahmen zur Reduzierung der CO₂-Emissionen zu ergreifen.
