Menge und Verteilung von Kohlendioxid in den Ozeanen

Der Anstieg von CO2 in den Ozeanen, führt zur steigenden Versauerung. Eine öffentliche Datenbank zeigt nun die weltweite Verteilung.

Der Anstieg der globalen Temperatur wird vor allem durch die steigende Konzentration an Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre verursacht. CO2 wirkt als Treibhausgas, da es einen Teil der vom Erdboden abgegebenen Wärmestrahlung aufnimmt, die ansonsten ins Weltall entweichen könnte. Vor allem durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Erdöl, -gas und Kohle, aber auch durch die Herstellung von Zement wird CO2 freigesetzt. Ein Teil davon wird von  Pflanzen und von den Ozeanen wieder aufgenommen. Da durch steigende Temperaturen allerdings auch das Wasser wärmer wird, ist nicht nur die Möglichkeit der CO2-Aufnahme beschränkt. Auch der bisherige Einfluss der Meeresströmungen auf das Wetter und Klima wird durch steigende Wassertemperaturen erheblich verändert. Normalerweise heizt sich das Meerwasser am Äquator auf und kühlt in Richtung der Polarregionen zunehmend ab und sinkt dort in tiefere Wasserschichten. Inzwischen laufen jedoch diese wichtigen Austauschprozesse verlangsamt ab. Um hochrechnen zu können, wie viel Kohlendioxid oder Wärme die Ozeane noch aufnehmen könnten, ist es zunächst essentiell, die unterschiedlichen Parameter wie CO2-, Nährstoff- und Sauerstoffgehalt oder auch den Anteil des anorganischen Kohlenstoffs im Meerwasser zu bestimmen. Allerdings ist die Probennahme in allen Weltmeeren mit Forschungsschiffen teuer und aufwendig; insbesondere, wenn es darum geht, bereits kleinste Schwankungen zu erfassen. Grund genug für Wissenschaftler diese Informationen nun in einer gemeinsamen Datenbank zu sammeln. Ein enorm wichtiger Schritt, um die Auswirkungen der vom Menschen verursachten Kohlendioxidemissionen zukünftig besser zu verstehen.

Global Ocean Data Analysis Project version 2 kurz GLODAPv2 heißt das Projekt in dem inzwischen mehr als eine Millionen kohlenstoffrelevante Daten zusammengetragen worden sind.  Die große Herausforderung dabei ist allerdings die Qualitätskontrolle, denn ohne die sind die jeweiligen Messdaten nicht miteinander zu vergleichen. Die Daten müssen also konsistent sein. Gar nicht so einfach, da die Messungen von verschiedenen Schiffen mit unterschiedlichen Messgeräten, -techniken und Zeiträumen gesammelt worden sind; schließlich können auch bei einheitlichen Probenahmebedingungen Fehler (off-sets) auftreten. Insbesondere kleine Fehler sind schwierig zu erkennen und zu vermeiden.
Damit die Werte dennoch miteinander verglichen werden können, werden die Datensätze, die aus größeren Wassertiefen gewonnen wurden, ausgewertet. In einer Tiefe von mehr als 2.000 Metern sind die Änderungen des Kohlenstoffgehalts meistens gering. Dennoch ergeben sich bei dem Vergleich der Daten immer wieder Fehler, die in einer Matrix dokumentiert und durch die Wissenschaftler später entsprechend korrigiert werden. Mehr Informationen zu dieser Vorgehensweise und Datenkorrektur können am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung angefragt werden.

Die GLODAPv2 Daten sind inzwischen veröffentlicht und können kostenlos heruntergeladen werden. Das Produkt besteht aus drei Komponenten: 1) die Daten der einzelnen Forschungsfahrten, 2) die korrigierten Daten sowie 3) gerasterte Daten. Letztere können auf einem regelmäßigen globalen Gitter interpoliert werden und beispielsweise für die Erstellung von Karten genutzt werden.
GLODAPv2 umfasst einen Datensatz von knapp 1 Millionen Wasserproben, die während 724 Forschungsfahrten  von 1970 bis heute in allen Ozeanen genommen wurden (Abbildung 1). Ein Großteil der Daten wurde in den 1990er Jahren mit dem Start des World Ocean Circulation Experiment (WOCE) gewonnen. Während des GO-SHIP Programmes wurden dann erneut Profile durch verschiedene Meeresbecken in dekadischen Abständen wiederholt beprobt.

Zusätzlich zu den korrigierten Daten, die zur Verfügung gestellt werden, sind diese auch als gerasterte Daten sowie in Karten veröffentlicht. Hierfür wurden und werden die Daten für unbeprobte Ozeanbereiche regelmäßig interpoliert (Abbildung 2). Solche Karten sind insbesondere für die Erstellung von biogeochemischen Ozean-Modellen von Interesse, da die Ergebnisse beispielsweise auch in den Bericht des Weltklimarats (IPCC) einfließen.

Literaturhinweis

Lauvset, S. K., Key, R. M., Olsen, A., van Heuven, S., Velo, A., Lin, X., Schirnick, C., Kozyr, A., Tanhua, T., Hoppema, M., Jutterström, S., Steinfeldt, R., Jeansson, E., Ishii, M., Perez, F. F., Suzuki, T., and Watelet, S.: A new global interior ocean mapped climatology: the 1°x1° GLODAP version 2, Earth Syst. Sci. Data, 8, 325-340, 10.5194/essd-8-325-2016, 2016.
Olsen, A., Key, R. M., van Heuven, S., Lauvset, S. K., Velo, A., Lin, X., Schirnick, C., Kozyr, A., Tanhua, T., Hoppema, M., Jutterström, S., Steinfeldt, R., Jeansson, E., Ishii, M., Pérez, F. F., and Suzuki, T.: The Global Ocean Data Analysis Project version 2 (GLODAPv2) – an internally consistent data product for the world ocean, Earth Syst. Sci. Data, 8, 297-323, 10.5194/essd-8-297-2016, 2016.

Meere und Ozeane sind Erholungsgebiet, Nahrungs- und Rohstoffquelle und spielen eine wichtige Rolle im Klimasystem. Deshalb ist dies das Thema des Wissenschaftsjahres 2016/17 des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Bei eskp.de wird es regelmäßig neue Beiträge zum Thema Meere und Ozeane geben.

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