Ein Wissenschaftlerteam unter der Leitung eines Ozeanographen der Tulane University hat herausgefunden, dass Sedimente tief unter dem Meer eine Möglichkeit bieten, den Sauerstoffgehalt der Ozeane und seinen Zusammenhang mit Kohlendioxid in der Erdatmosphäre zu messen. Die Ergebnisse, die am 19. Januar in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht wurden, helfen dabei, die Rolle des Ozeans in vergangenen Gletscherschmelzzyklen zu erklären und könnten Vorhersagen darüber verbessern, wie der Kohlenstoffkreislauf des Ozeans auf die globale Erwärmung reagiert.
Wenn Eiszeiten in ein wärmeres Klima übergehen, regulieren die Ozeane den atmosphärischen Kohlendioxidgehalt, indem sie in der Tiefsee gespeicherten Kohlenstoff freisetzen. Die Studie zeigt einen überraschenden Zusammenhang zwischen dem globalen Sauerstoffgehalt der Ozeane und dem atmosphärischen Kohlendioxid von der letzten Eiszeit bis heute – und wenn sich das Klima erwärmt, wird die Freisetzung von Kohlenstoff aus der Tiefsee wahrscheinlich zunehmen.
„Diese Studie zeigt die wichtige Rolle des Südpolarmeeres bei der Kontrolle der globalen Ozeansauerstoffvorkommen und der Kohlenstoffspeicherung“, sagte der leitende Forscher Yi Wang, Assistenzprofessor für Erd- und Umweltwissenschaften am Tulane College of Science and Engineering. Sie ist spezialisiert auf marine Biogeochemie und Paläozeanographie. „Dies wird Auswirkungen auf das Verständnis haben, wie sich der Ozean, insbesondere der Südpolarmeer, in Zukunft dynamisch auf das atmosphärische Kohlendioxid auswirken wird.“
Wang führte die Forschung mit Kollegen der Woods Hole Oceanographic Institution durch, der weltweit führenden unabhängigen gemeinnützigen Organisation, die sich der Meeresforschung, -erkundung und -bildung widmet. Sie arbeitete am Institut, bevor sie 2023 an die Tulane University wechselte.
Das Team analysierte im Arabischen Meer gesammelte Meeresbodensedimente, um den durchschnittlichen Sauerstoffgehalt des globalen Ozeans vor Tausenden von Jahren zu rekonstruieren. Sie maßen präzise die Isotope des Metalls Thallium in den Sedimenten und zeigten so, wie viel Sauerstoff im globalen Ozean gelöst war, als sich die Sedimente bildeten.
„Die Untersuchung dieser Metallisotope während glazialer-interglazialer Übergänge wurde noch nie zuvor durchgeführt, und diese Messungen ermöglichen es uns, die Vergangenheit im Wesentlichen zu rekonstruieren“, sagte Wang.
Thallium-Isotopenverhältnisse zeigen, dass der globale Ozean während der letzten Eiszeit im Vergleich zur aktuellen, wärmeren Zwischeneiszeit insgesamt Sauerstoff verloren hat. Ihre Forschung zeigt, dass die Weltmeere während einer plötzlichen Erwärmung auf der Nordhalbkugel jahrtausendelang Sauerstoff verloren haben und dass die Ozeane während einer plötzlichen Abkühlung, die von der letzten Eiszeit bis heute überging, mehr Sauerstoff aufgenommen haben. Die Forscher führten die beobachteten Veränderungen des Ozeansauerstoffs auf die Entwicklung des Südpolarmeeres zurück.
„Diese Studie ist die erste, die die durchschnittliche Entwicklung des globalen Sauerstoffgehalts der Ozeane vom Übergang der Erde von der letzten Eiszeit zur Erwärmungsperiode der letzten 10.000 Jahre zeigt“, sagte Sune Nielsen, Associate Scientist am Institute for Science der Weltgesundheitsorganisation und Co-Autor der Studie. „Diese neuen Daten sind in der Tat bedeutsam, weil sie zeigen, dass der Südliche Ozean eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des atmosphärischen Kohlendioxids spielt. Angesichts der Tatsache, dass hohe Breiten die Gebiete sind, die am stärksten vom anthropogenen Klimawandel betroffen sind, ist es besorgniserregend, dass diese Regionen überhaupt auch einen großen Einfluss auf das atmosphärische Kohlendioxid haben.“