Zwei Jahrzehnte Satellitenmessungen zeigen, dass der tiefblaue Ozean grün wird. Auch wenn dies nicht so bedeutsam erscheint wie der rekordverdächtige Anstieg der Meeresoberflächentemperaturen, weist die Farbe der Meeresoberfläche auf die darunter liegenden Ökosysteme hin. Phytoplanktongemeinschaften sind winzige Organismen, die Photosynthese betreiben können. Sie kommen in großer Zahl im oberflächennahen Meerwasser vor und sind die Grundlage aquatischer Nahrungsnetze und Kohlenstoffkreisläufe. Der sich ändernde Farbton des Meerwassers bestätigt die erwarteten Trends des Klimawandels und kündigt Veränderungen in den globalen Meeresökosystemen an, die 70 % der Erdoberfläche bedecken.
Forscher unter der Leitung von B.B. Cael, Chefwissenschaftler am British National Oceanographic Centre, fanden heraus, dass sich die Farbe von 56 % der Meeresoberflächen der Welt in den letzten 20 Jahren erheblich verändert hat. Nach der Analyse der Meeresfarbdaten des MODIS-Instruments (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) auf dem Aqua-Satelliten der NASA stellten sie fest, dass ein Großteil der Veränderung auf die Grünfärbung des Ozeans zurückzuführen ist.
Das Bild oben zeigt Bereiche, in denen sich die Farbe der Meeresoberfläche zwischen 2002 und 2022 verändert hat, wobei dunkleres Grün größere Unterschiede darstellt (höheres Signal-Rausch-Verhältnis). „Im weiteren Sinne sind dies Orte, an denen wir Veränderungen in Meeresökosystemen in den letzten 20 Jahren erkennen können“, sagte Cael. „Diese Studie konzentrierte sich auf tropische und subtropische Regionen, jedoch nicht auf hohe Breiten und Küstengewässer, da es in hohen Breiten einen Teil des Jahres dunkel ist und Daten aus Küstengewässern naturgemäß sehr verrauscht sind.“
Die Bedeutung von Chlorophyllveränderungen
Die schwarzen Punkte auf der Karte stellen Gebiete dar, in denen sich im Untersuchungszeitraum auch der Chlorophyllgehalt veränderte und die 12 % der Meeresoberfläche ausmachen. Chlorophyll ist ein gängiges Maß, das von Fernerkundungswissenschaftlern zur Messung der Phytoplanktonhäufigkeit und -produktivität verwendet wird. Diese Schätzungen verwenden jedoch nur wenige Farben im sichtbaren Lichtspektrum. Die grün dargestellten Werte basieren auf dem gesamten Farbraum und erfassen daher mehr Informationen über das gesamte Ökosystem.
Im Bereich der Fernerkundung sind lange Zeitreihen eines einzelnen Sensors relativ selten. Der Aqua-Satellit wird im Jahr 2022 sein 20-jähriges Jubiläum im Orbit feiern, weit über seine sechsjährige Lebensdauer hinaus. Insbesondere war er neugierig, was in all den von Satelliten gesammelten Informationen zur Meeresfarbe fehlen könnte. „In den Daten ist viel mehr verschlüsselt, als wir tatsächlich nutzen können“, sagte Cael.
Bei einer eingehenderen Untersuchung der Daten entdeckte das Team Trends in der Ozeanfarbe, die durch Klimamodelle vorhergesagt wurden [3]. Mithilfe satellitengestützter Chlorophyllschätzungen wurde jedoch erwartet, dass die Daten 30 bis 40 Jahre dauern würden, um diesen Trend zu erkennen. Dies liegt daran, dass die natürliche Variabilität von Chlorophyll im Vergleich zu den Trends des Klimawandels hoch ist. Die neue Methode kombiniert das gesamte sichtbare Licht, genug, um den Trend innerhalb von 20 Jahren zu bestätigen.
Mögliche Erklärungen und Zukunftsprognosen
Zum jetzigen Zeitpunkt ist es schwierig zu sagen, ob die neuen Farbtöne das Ergebnis ökologischer Veränderungen sind. Die Autoren glauben jedoch, dass sie durch eine andere Mischung aus Plankton, stärker schädlichen Partikeln oder anderen Organismen wie Zooplankton verursacht werden könnten. Es ist unwahrscheinlich, dass die Farbveränderungen von Substanzen wie Plastik oder anderen Schadstoffen herrühren, da sie nicht häufig genug sind, um in großem Maßstab erfasst zu werden, sagte Kyle.
„Wir wissen, dass der Ozean in den letzten 20 Jahren stärker geschichtet wurde. Oberflächengewässer[4] haben überschüssige Wärme aus einem sich erwärmenden Klima absorbiert und vermischen sich daher weniger wahrscheinlich mit den nährstoffreicheren tieferen Gewässern. Diese Situation wird Plankton begünstigen, das an oligotrophe Umgebungen angepasst ist.“ Die Bereiche, in denen sich die Farbe des Ozeans ändert, stimmen weitgehend mit Bereichen überein, in denen der Ozean stärker geschichtet ist, aber es gibt keine Überschneidung mit Änderungen der Meeresoberflächentemperatur, sagte Kyle.
Es könnte bald zu einem besseren Verständnis der aquatischen Ökosysteme der Erde kommen. Der NASA-Satellit PACE (Plankton, Aerosols, Clouds, Marine Ecosystems) wird 2024 gestartet und wird Beobachtungsdaten mit höherer Farbauflösung liefern. Die neuen Daten werden es den Forschern ermöglichen, mehr Informationen über die Meeresökologie abzuleiten, beispielsweise über die Vielfalt der Phytoplanktonarten und die Wachstumsraten des Phytoplanktons.