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StartseiteForschung aktuellOzeane enthalten in 4.000 Jahren mehr Sauerstoff als heute10.07.2019

MeereserwärmungOzeane enthalten in 4.000 Jahren mehr Sauerstoff als heute

Je mehr sich die Ozeane erwärmen, desto weniger Sauerstoff kann im Wasser gespeichert werden. Allerdings zeigt eine aktuelle Studie aus Kiel, dass in 4.000 Jahren die Weltmeere sogar mehr Sauerstoff als heute enthalten sollen. Doch die Daten aus der Computersimulation werfen auch weitere Fragen auf.

Von Tomma Schröder

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Sonnenaufgang über den Felsen an der Bucht von Muscat im Golf von Oman. (PA/dpa/Karlheinz Schindler )
Oberflächlich sieht der Golf von Oman noch gut aus, drunter herrschen "Todeszonen" (PA/dpa/Karlheinz Schindler )
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"Sag mir, was in den nächsten 4.000 Jahren mit den Ozeanen passiert, wenn wir weiter machen wie bisher und alle verfügbaren fossilen Energieträger verfeuern" – so ungefähr lautete die Aufgabe, die Andreas Oschlies den Erdsystemmodellen im Computer stellte.

"Das ist tatsächlich so. Das ist eigentlich so eine Modellwelt, in der wir da Gott spielen, und dann immer wieder überrascht sind, was alles passiert ist."
 
Die Antwort der Modelle lautete: Die globale Temperatur der Atmosphäre würde um zehn Grad steigen, die der Ozeane um drei Grad. Doch es gab da noch eine andere Antwort, die dem Modellierer vom Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel zu denken gab.

Simulation des  Sauerstoffgehalt der Ozeane für tausende Jahre

"Die sauerstoffarmen Gebiete dehnen sich stark aus, verdreifachen sich ungefähr in ihrer Ausdehnung und der Gesamt-Sauerstoffgehalt des Ozeans nimmt erst einmal ab - für einige hundert Jahre. Wir haben unsere Modelle jetzt noch viel länger laufen lassen, also ein paar tausend Jahre, und dann überraschend festgestellt, dass irgendwann der Sauerstoffgehalt des Gesamtozeans wieder zunimmt. Das war für uns eine Überraschung. Ich habe die Modellrechnung vor sechs, sieben Jahren gemacht und dachte immer, das ist ein Fehler im Computercode des Erdsystemmodells."
 
Jahrelang hat Andreas Oschlies vergebens nach dem Fehler im Code gesucht. Irgendwann gab er auf und suchte das Gegenteil. Eine Erklärung für das eigentlich Unmögliche: dass in einem Ozean, der sehr warm ist und der schon sehr große sauerstofffreie Zonen hat, dass ausgerechnet dort der Sauerstoff mit einem Mal wieder zunimmt.

"Wenn man jetzt solche sauerstoffarmen Gebiete hat, dann passiert das, was auch in Kläranlagen passiert. Dann sind andere Faulprozesse da, andere Bakterienarten, die nicht mehr mit Sauerstoff arbeiten, sondern die mit Nitrat atmen. Und dieser Prozess, der findet halt dann in vergrößerten sauerstoffarmen Gebieten auch viel stärker statt."

Das heißt, Algen im Meer setzen Sauerstoff frei. Wenn die Algen dann aber später zersetzt werden, wird kein Sauerstoff verbraucht. Denn den Abbau übernehmen dann Nitrat-atmende Bakterien anstelle von Sauerstoff-Atmern.

Dieser Effekt sei bisher einfach unterschätzt oder übersehen worden, meint Andreas Oschlies. Ganz glücklich ist er mit dieser Erklärung allerdings noch nicht.

Modellrechnung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel zeigt bisher unbeachtete Wechselwirkung des Stickstoffkreislaufs (Grafik: Rita Erven/GEOMAR)Modellrechnung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel zeigt bisher unbeachtete Wechselwirkung des Stickstoffkreislaufs (Grafik: Rita Erven/GEOMAR)

Neue Erklärungen und neue Widersprüche

"Das klingt jetzt ganz beruhigend erst mal, dass der Ozean nicht auf so einem Trip ist, dass es immer weniger Sauerstoff sein wird. Aber das stellt uns jetzt vor Probleme, dass wir diese ganz kompletten Umkipp-Prozesse von anoxischen, sauerstoffreien Ozeanen in der Erdgeschichte gar nicht mehr gut erklären können."
 
Dass es einst einen beinahe komplett sauerstofffreien Ozean gegeben hat, weiß man unter anderem aus Tiefsee-Sedimenten, die aus der Kreidezeit stammen. Wie dieser lebensunfreundliche Ozean entstanden ist, kann man mit den heutigen Modellen aber nicht erklären – noch weniger, seitdem nun die Nitrat-Atmung den Sauerstoffgehalt eher wieder ansteigen lässt. Andreas Oschlies sucht daher weiter nach Fehlern und hat auch schon einen bestimmten im Blick:

"Einer ist, dass die früheren anoxischen Ereignisse sehr stark mit sehr hohem Meeresspiegel verbunden waren. Halb Europa war unter Wasser, halb Asien war unter Wasser und in Nordamerika war alles überschwemmt. Und auf diesen Schelf-Gebieten breiten sich diese anoxischen Bedingungen schneller aus. Das, was man eben auch in vielen Seen sieht. Wenn die umkippen, dann passiert das ganz schnell und dann sind die auch komplett tot."

Modelle können das komplexen Wechselspiel nicht abbilden

Weil sich aus dem Sedimentschlamm Nährstoffe lösen und das Meerwasser damit sehr stark gedüngt wird, kommt es hier sehr viel schneller zum Verlust von Sauerstoff. Erste Vorberechnungen zeigten, dass ein besser berücksichtigter Meeresspiegelanstieg tatsächlich auch in den Modellen zu großen sauerstofffreien Gebieten führt, so ähnlich wie sie wohl auch in der Kreidezeit existierten.

Die ganze Wahrheit aber, meint Oschlies, werde man mit Modellen ohnehin nie finden. Man könne nur versuchen, möglichst viele Fehler zu beseitigen und sich der Wahrheit so immer mehr anzunähern.

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