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Wenn ich über das Südpolarmeer in der Nähe der Antarktis blicke, kann ich Wale und Seevögel sehen, die ins Wasser tauchen und wieder herauskommen, während sie sich von Meereslebewesen in den unteren Ebenen des Nahrungsnetzes ernähren.Die Basis dieses Nahrungsnetzes bilden winzige Phytoplankton – Algen, die an der Meeresoberfläche wachsen und durch Photosynthese Kohlenstoff aus der Atmosphäre aufnehmen, genau wie Pflanzen an Land.
Aufgrund ihrer geringen Größe ist Phytoplankton den Wirbelbewegungen des Ozeans ausgeliefert.Außerdem sind sie so zahlreich vorhanden, dass die grünen Wirbel oft vom Weltraum aus sichtbar sind.
Typischerweise bleibt Phytoplankton in der Nähe der Meeresoberfläche.Einige sinken möglicherweise aufgrund der Schwerkraft langsam in die Tiefe.Doch in der turbulenten Drake-Passage, einem 520 Meilen (850 km) breiten Engpass zwischen der Antarktis und Südamerika, geschieht etwas Ungewöhnliches, und es hat Auswirkungen darauf, wie der Ozean Kohlendioxid – den Haupttreiber der globalen Erwärmung – abtransportiert der Atmosphäre.
Die Drake-Passage
Die Drake-Passage ist für ihren heftigen Wellengang mit Wellen von bis zu 12 Metern Höhe berüchtigt starke konvergierende Strömungen, einige fließen so schnell wie 150 Millionen Kubikmeter pro Sekunde.Kaltes Wasser aus dem Südpolarmeer und wärmeres Wasser aus dem Norden kollidieren hier und verwirbeln sich kraftvolle und energiegeladene Wirbel.
Neue wissenschaftliche Forschung, an der ich beteiligt bin als Ozeanograph zeigt nun, dass die Drake-Passage und einige andere spezifische Gebiete des Südpolarmeeres eine übergroße Rolle dabei spielen, wie die Ozeane Kohlenstoff aus der Atmosphäre binden.
Dieser Prozess ist entscheidend für unser Verständnis des Klimas.Der globale Ozean ist ein riesiges Kohlenstoffreservoir 50-mal so viel Kohlenstoff wie die Atmosphäre.Allerdings ist dies nur dann der Fall, wenn Wasser Kohlenstoff transportiert gelangt in die Tiefsee dass Kohlenstoff über lange Zeiträume – bis zu Jahrhunderten oder Jahrtausenden – gespeichert werden kann.
Photosynthetisches Phytoplankton steht im Mittelpunkt dieses Austauschs.Und in der Drake-Passage haben meine Kollegen und ich festgestellt, dass Unterwasserberge für Aufregung sorgen.
Die Rolle der Meeresschichten
Der Ozean kann als Schichten dargestellt werden.Bei konstanten Oberflächenwellen und Winden bewegt sich die obere Schicht ständig und vermischt das Wasser.Es ist, als würde man Milch in seinen Morgenkaffee mischen.Dieses Rühren mischt Sonnenwärme und Gase bei, wie zum Beispiel Kohlendioxid, aus der Atmosphäre aufgenommen.
Die Wasserdichte nimmt im Allgemeinen zu, wenn das Wasser tiefer, kälter und salziger wird.Dadurch entstehen Dichteschichten, die typischerweise flach sind.Da Wasser seine Dichte am liebsten konstant hält, bewegt es sich meist horizontal und bewegt sich nur schwer zwischen der Oberfläche und der Tiefsee.
Doch trotz dieser physischen Barriere zeigen Wassertests, dass durch menschliche Aktivitäten erzeugtes Kohlendioxid in die Tiefsee gelangt.Ein Weg führt über die Chemie:Kohlendioxid löst sich in Wasser und es entsteht Kohlensäure.Lebewesen im Ozean sind ein anderes Beispiel.
Ein Blick in die Drake Passage
Ozeanographen haben seit langem auf den Nordatlantik und den Südpolarmeer als Orte hingewiesen wo Oberflächenwasser in die Tiefe verlagert wird, Dabei nehmen sie große Mengen Kohlenstoff mit sich.Neuere Arbeiten haben jedoch gezeigt, dass dieser Prozess möglicherweise nur von wenigen Bereichen dominiert wird – einschließlich der Drake Passage.
Obwohl es sich um einen der berühmtesten Abschnitte des Ozeans handelt, konnten Wissenschaftler dieses Fenster erst kürzlich in Aktion beobachten.
Die Hauptströmung der Drake-Passage entsteht durch die Wirkung starker Westwinde über dem Südpolarmeer.Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die Westwinde einen Anstieg der Wasserdichte bewirken, wobei dichtes Wasser näher an der Antarktis flacher wird, wo kälteres Schmelzwasser die Oberfläche bedeckt, aber weiter nördlich in Richtung Südamerika tiefer in den Ozean abfällt.
Mit Fortschritten in Autonome Unterwasserroboter Mithilfe von Computermodellen konnten wir zeigen, wie die Strömung des Südpolarmeeres mit einem Unterwasserberg in der Drake-Passage interagiert.Diese Unterwasser-Interaktion bringt den Ozean durcheinander, was den kaffeeähnlichen Rührvorgang verstärkt.
Die Bewegung entlang der geneigten Dichteniveaus bietet einen Weg für das Wasser aus der oberen Schicht des Ozeans, um in die Tiefe zu gelangen.Und Phytoplankton an der Meeresoberfläche wird durch diese Bewegung mitgerissen und bewegt sich viel schneller in die Tiefe, als dies allein durch das Absinken durch die Schwerkraft der Fall wäre.
In einer weniger energiereichen Region würde dieses Phytoplankton sterben und seinen Kohlenstoff wieder in die Atmosphäre veratmen oder langsam sinken.Allerdings kann Phytoplankton in der Drake-Passage in die Tiefe geschwemmt werden, bevor dies geschieht, was bedeutet, dass der Kohlenstoff, den es aus der Atmosphäre aufgenommen hat, in der Tiefsee gebunden wird.Auch in der Tiefsee gelöster und gespeicherter Kohlenstoff kann an diesen Orten austreten.
Wissenschaftler haben geschätzt, dass die tiefsten Meeresgewässer nur etwa 100 Meter direkt mit der Atmosphäre interagieren 5 % der Meeresoberfläche.Dies ist einer dieser besonderen Orte.
Die Untersuchung der Drake-Passage und anderer ozeanografischer Fenster ermöglicht es der Wissenschaft, den Klimawandel und die Funktionsweise unseres blauen Planeten besser zu verstehen.