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Was Südafrika mit dem Golfstrom verbindet – neue Studie der GEOMAR Ozeanforscher

Donnerstag 2. Mai 2013 von birdfish

Wenn schmelzende Polkappen und Gletscher das Wasser des Nordatlantiks versüßen, könnte das den Golfstrom schwächen – so ein mittlerweile beinahe populäres Zukunftsszenario zu den Folgen des Klimawandels.

Strömungen um AfrikaSimulierte Temperaturen und Strömungen um Afrika – Simulation und Darstellung: GEOMAR

Für eine belastbare Abschätzung zukünftiger Klimaentwicklungen sollte der Nordatlantik allerdings nicht isoliert betrachtet werden. Dass vor allem auch die Entwicklung vor der Küste Südafrikas berücksichtigt werden muss, zeigt eine neue Studie des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, die jetzt in der internationalen Fachzeitschrift „Geophysical Research Letters“ erschienen ist.

Bei dem Wort Meeresströmung denken die meisten Europäer wohl zunächst an den Golfstrom. Immerhin transportiert er so viel Wärme aus dem Golf von Mexiko in den Nordostatlantik, dass die Durchschnittstemperaturen in der Bretagne, in Irland und sogar in Südnorwegen deutlich milder sind als beispielsweise in Neufundland, dessen Hauptstadt St. John’s auf einer ähnlichen geographischen Breite liegt wie Paris. Veränderungen des Golfstromsystems infolge des globalen Klimawandels könnten also gravierende Konsequenzen für Europa haben.

Um derartige Veränderungen abschätzen zu können, reicht es aber nicht, den Golfstrom isoliert zu betrachten. Professor Arne Biastoch und Professor Claus Böning, Experten für Ozeanmodellierung am GEOMAR Helmholtz Zentrum für Ozeanforschung Kiel, zeigen in einer neuen Studie, dass sich Wind- und Strömungssysteme vor der Küste Südafrikas in den kommenden Jahrzehnten verändern werden. „Diese Ergebnisse sind wichtig für zukünftige Klimamodelle – auch für Europa“, erklärt Professor Biastoch. Die Studie ist in der internationalen Fachzeitschrift Geophysical Research Letters erschienen.

In ihrer Studie haben sich die Wissenschaftler mit dem Agulhasstrom beschäftigt. Dieser bewegt Wassermassen im Indischen Ozean entlang der ostafrikanischen Küste nach Süden und gehört ähnlich wie der Golfstrom zu den stärksten Strömungen im Weltozean. Südwestlich von Kapstadt vollzieht er eine abrupte Kehrtwende zurück in den Indischen Ozean. Dabei schnüren sich regelmäßig mächtige Wirbel von mehreren 100 Kilometern Durchmesser, die Agulhasringe, vom Hauptstrom ab. Diese bringen warmes und salzreiches Wasser aus dem Indischen Ozean in den Südatlantik.

„Es ist bekannt, dass diese Agulhasringe eine Schlüsselrolle für den Nachschub salzreichen Wassers in den Atlantik darstellen“, erklärt Professor Biastoch. Allerdings begrenzen starke westliche Winde im südlichen Ozean den Wasseraustausch zwischen dem Indischen und dem Atlantischen Ozean. Globale Klimamodelle, unterstützt von Messungen der vergangenen Jahre, sagen eine Verlagerung dieser Westwindzone nach Süden voraus. Dadurch würde ein breiterer Korridor entstehen, durch den Wassermassen aus dem Indik in den Atlantik strömen können. „Wir konnten in früherer Studien tatsächlich nachweisen, dass sich die Strömungsmuster in den vergangenen Jahrzehnten bereits verändert haben“, sagt Professor Böning.

Jetzt haben die beiden Kieler Forscher die Prognosen der globalen Klimamodelle auf ein hoch auflösendes Ozeanmodell übertragen, um detailliertere Erkenntnisse über die Entwicklung des Agulhasstroms in der Zukunft zu erlangen. „Danach könnte der Zustrom von warmem, salzhaltigem Wasser aus dem Indischen in den Atlantischen Ozean in diesem Jahrhundert um bis zu einem Drittel zunehmen“, erklärt Biastoch. Das würde zu einem Anstieg des Salzgehaltes im Südatlantik führen.

„Diese Entwicklungen scheinen weit weg zu sein, können aber Einfluss auf Europa haben“, betont Professor Böning. Denn der Antrieb für das globale Förderband der Meeresströmungen – auch für den Golfstrom – sind außer dem Wind auch unterschiedliche Wassertemperaturen und Salzkonzentrationen in bestimmten Wassermassen. Einige Klimamodelle sagen eine Abschwächung dieses System voraus, wenn rund um den Nordatlantik die Gletscher schmelzen, das arktische Meereis abnimmt und gleichzeitig Niederschläge zunehmen. Denn dabei gelangt Süßwasser in den Ozean, verändert so die Salzkonzentrationen, und schwächt dabei das Absinken von nordatlantischem Tiefenwasser, den Motor für das globale Förderband.

Der in der aktuellen Studie prognostizierte, zusätzliche Salznachschub von Süden könnte im nördlichen Nordatlantik den sich verstärkenden Niederschlägen und der Eisschmelze entgegen wirken. Ob die Änderungen im Agulhasstrom das Potenzial haben, die befürchtete starke „Aussüßung“ im Nordatlantik komplett zu neutralisieren, ist allerdings noch offen. „Die aktuelle Rechnung zeigt aber wieder deutlich, dass bei der Modellierung von zukünftigen Entwicklungen die Entwicklung im Südatlantik deutlich detaillierter als bisher berücksichtigt werden muss“, betont Professor Biastoch.

Arbeiten wie diese führen dazu, dass auch Veränderungen im Agulhasstrom und im Südatlantik stärker in den Fokus rücken. Das GEOMAR ist mit seiner hochauflösenden Ozeanmodellierung unter anderem über das EU-Projekt GATEWAYS und das geplante, vom Bundesforschungsministerium geförderte Projekt SPACES beteiligt und wird in den kommenden Jahren verstärkt den Einfluss von Zirkulationsänderungen südlich von Afrika auf das Golfstromsystem untersuchen.

Originalpublikation
Biastoch, A. and C. W. Böning, 2013: Anthropogenic Impact on Agulhas Leakage, Geophys. Res. Lett., 40, 1138-1143, http://dx.doi.org/10.1029/2012GL055037

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Der Atem des Ozeans – Kieler Forscher Teams starten Untersuchungen im Pazifik

Sonntag 28. Oktober 2012 von birdfish

Mehr als vier Monate wird das deutsche Forschungsschiff METEOR im tropischen Südostpazifik verbringen.

Forschungsschiff Meteor
Forschungsschiff Meteor

Schwerpunkt der jetzt beginnenden Expeditionen sind Untersuchungen zu sauerstoffarmen Regionen und den Auftriebsgebieten vor Peru. Federführend sind Forscher des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel, die ihre Studien im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 754 „Klima – Biogeochemische Wechselwirkungen im tropischen Ozean“ und des BMBF Verbundprojektes SOPRAN (Surface Ocean Processes in the Anthropocene) durchführen.
Der Aten des Ozeans: Auf der einen Seite verliert der Ozean immer mehr Sauerstoff, auf der anderen Seite gibt der Ozean vermehrt klimarelevante Spurengase an die Atmosphäre ab. ‚Wie hängt dies zusammen?‘ Ist die übergeordnete Fragestellung der anstehenden METEOR Expeditionen im Südostpazifik.

Noch liegt das deutsche Forschungsschiff METEOR in Cristobal am Eingang zum Panamakanal. Dorthin startet diese Woche von Kiel aus eine Forschergruppe unter Leitung von Dr. Lothar Stramma vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, um mit der METEOR in den tropischen Südostpazifik zu fahren, um dort bis Ende November sauerstoffarme Zonen zu vermessen. Drei weitere Expeditionen werden in dieser Region folgen, bevor die METEOR Mitte März 2013 wieder in den Atlantik zurückkehrt. Drei der vier Fahrten werden vom Sonderforschungsbereich (SFB) 754 „Klima – Biogeochemische Wechselwirkungen im tropischen Ozean“ durchgeführt, der gemeinsam mit der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel betrieben wird.

„Die bisherige Beobachtungen zeigen, dass in weiten Teilen der tropischen Ozeane der Sauerstoffgehalt in den letzten Jahrzehnten abgenommen hat“, erläutert Fahrtleiter Dr. Lothar Stramma vom GEOMAR. „Dadurch werden massive Änderungen im marinen Ökosystem erwartet, die sogar schon teilweise nachgewiesen wurden“, so Stramma weiter. Sollte dieser Trend anhalten, ist besonders für die Anrainerstaaten mit wirtschaftlichen Konsequenzen z.B. in der Fischereiwirtschaft, zu rechnen, da diese Änderungen auch auf die großen Fische Einfluss nehmen. Die Frage, woher dieser Trend kommt, kann Dr. Stramma noch nicht beantworten. Die globalen Klimaänderungen könnten hierbei allerdings eine wichtige Rolle spielen.

Den zweiten Abschnitt der Reise übernimmt ab Ende November Dr. Hermann Bange vom GEOMAR, der mit seiner Forschergruppe und mit Kollegen aus Heidelberg, Mainz, Hamburg und Bremen auch Weihnachten auf dem Schiff verbringen wird. Dieser Fahrtabschnitt wird im Rahmen des BMBF Verbundprojekts SOPRAN (Surface Ocean Processes in the Anthropocene) durchgeführt. Ziel ist es, die Bedeutung des Gasaustausches im Auftriebsgebiet vor Peru sowohl für die Emissionen von klimarelevanten Spurengasen als auch die chemischen Prozesse in der Troposphäre abzuschätzen.

Alle vier Fahrten werden in enger Kooperation mit Kollegen vom peruanischen Institut für Meereswissenschaften (IMARPE) in Callao durchgeführt. Gleich mehrere peruanische Wissenschaftler werden bei den METEOR Fahrten jeweils an Bord sein und Forschungsarbeiten durchführen. Die Forscher aus Deutschland und Peru hoffen auf eine reiche Datenausbeute, um sowohl den Einfluss der Sauerstoffabnahme auf das Ökosystem als auch die Bedeutung des Gasaustausch besser verstehen zu können. „Auch wenn wir hier zunächst Grundlagenforschung betreiben, dienen die Ergebnisse langfristig dazu, die Auswirkungen auf das Klima und wirtschaftliche Konsequenzen besser vorhersagen zu können“, so Dr. Stramma abschließend.

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Winterexperiment im antarktischen Eis – Forscherschiff Polarstern im Südpolarmeer

Sonntag 28. Oktober 2012 von birdfish

Das Forschungsschiff Polarstern brach gestern in Bremerhaven zu einer außergewöhnlichen Expedition in die Antarktis auf.

Route der Polarstern
Route der Polarstern – Karte: AWI

Das Schiff wird diesmal nicht wie gewohnt zum Ende des antarktischen Sommers nach Bremerhaven zurückkehren, sondern zu Forschungszwecken im Südpolarmeer überwintern. Weltweit gibt es nur einige wenige Schiffe, mit denen Wissenschaftler eine solche Winterexpedition in die Antarktis wagen können.

Das sogenannte Winterexperiment bildet den Höhepunkt einer insgesamt 18 Monate langen Expeditionsreise auf der Südhalbkugel und wird das Schiff, seine Besatzung und die 54 Wissenschaftler an Bord von Kapstadt, Südafrika, in das antarktische Weddellmeer führen. „Wir wollen auf dieser Fahrt zwei grundlegende Forschungsfragen untersuchen: Die erste lautet: Welche Mechanismen lassen das Ökosystem des Südpolarmeeres nach dem langen, kalten und äußerst dunklen Winter wieder zum Leben erwachen? Und die zweite: Aus welchen Gründen nimmt die Ausbreitung des antarktischen Meereises leicht zu, während die Meereisbedeckung in der Arktis stetig zurückgeht?“, sagt der wissenschaftliche Fahrtleiter Prof. Dr. Peter Lemke vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meereswissenschaften in der Helmholtz-Gemeinschaft.

Bisher fehlen den Wissenschaftlern für Antworten auf diese Fragen ausreichend verwertbare Daten, denn der Winter im Weddellmeer zeichnet sich durch lang anhaltende Dunkelheit, sehr starke Winde und Temperaturen von bis zu minus 40 Grad Celsius aus. „Mehrere schwere Stürme pro Woche sind zu dieser Jahreszeit keine Seltenheit und natürlich auch einer der Gründe, warum sich im Winter so gut wie kein Schiff in der Antarktis aufhält“, erklärt Peter Lemke.

Der Physiker und Klimaexperte hat schon im Jahr 1992 ein Winterexperiment der POLARSTERN geleitet. Bei seiner insgesamt vierten Winterfahrt, 21 Jahre später, wird das Schiff die nahezu gleiche Route wählen. Der Forschungsansatz ist diesmal jedoch viel interdisziplinärer ausgerichtet: „Wir werden auf dieser Fahrt Wissenschaftler aus allen großen naturwissenschaftlichen Fachgebieten an Bord haben, denn wir wollen unsere zwei Leitfragen in enger Zusammenarbeit angehen und sie am Ende möglichst umfassend beantworten können“, so Peter Lemke.

Für den Forschungseisbrecher POLARSTERN wird die kommende Winterfahrt die fünfte dieser Art sein. Das letzte Mal verbrachte das Schiff die Wintermonate des Jahres 2006 im Weddellmeer. „Auf der damaligen Expedition haben wir gelernt, dass im September und Oktober – also mitten im antarktischen Winter – die Biologie im Meer und im Eis schon auf Hochtouren läuft und es stellte sich die Frage: Was genau bedingt den Start des Ökosystems in die neue Saison?“, sagt Peter Lemke.

Diesmal fahren die Wissenschaftler früher in das zugefrorene Weddellmeer: „Wir wollen die Dunkelheit der Polarnacht benutzen, um von Süden her gewissermaßen mit dem Sonnenaufgang in den Frühling zu fahren und zu sehen, wie das Ökosystem den neuen Jahresgang beginnt“, erklärt Peter Lemke.

Bevor Polarstern jedoch am 8. Juni 2013 in Kapstadt zum Winterexperiment aufbricht, stehen dem Schiff fünf weitere Fahrtabschnitte bevor. Auf dem ersten Teilstück, der Überführungsreise von Bremerhaven nach Kapstadt, werden rund 30 Nachwuchswissenschaftler aus elf verschiedenen Universitäten und Forschungseinrichtungen die Chance erhalten, Daten und Proben für ein interdisziplinäres Forschungs- und Ausbildungsprogramm zu sammeln. Sein Titel lautet: „Pelagische Biodiversität des Atlantischen Ozeans“. Im Anschluss daran wird das Schiff die Atka-Bucht im Weddellmeer ansteuern und dort neue Schneefahrzeuge, Ersatzteile sowie die Jahresrationen Proviant und Treibstoff für die Forschungsstation Neumayer III entladen.

Erstmals an Bord ist auch ein sogenannter Eisbagger, der bei Forschungen auf großen Eisschollen zum Einsatz kommen soll. Im Gegensatz zu herkömmlichen Baufahrzeugen besitzt das etwa ein mal zwei Meter große Gerät jedoch keine Baggerschaufel, sondern ist mit einem Eisbohrer ausgestattet. Mit ihm soll der Eisbagger etwa 80 Zentimeter breite Löcher in die Scholle bohren, die dann Forschungstauchern als Ausgangspunkte für Untersuchungen unter dem Eis dienen.

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GEOMAR Umwandlung schreitet weiter voran – Helmholtz-Gemeinschaft für Aufnahme

Mittwoch 12. Oktober 2011 von birdfish

Mit einem einstimmigen Votum hat sich die Mitgliederversammlung der Helmholtz-Gemeinschaft auf ihrer Jahrestagung in Berlin für die Aufnahme des „noch“ Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) in die Helmholtz-Gemeinschaft (HGF) ausgesprochen.

Das neue GEOMAR Logo
GEOMAR Logo ab Januar 2012

Von Januar 2012 an wird das Institut als Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) das 18. Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren.

GEOMAR ist in der Helmholtz-Gemeinschaft willkommen. Das betonte der Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft, Prof. Dr. Jürgen Mlynek, bereits auf der Jahrespressekonferenz der Gemeinschaft am vergangenen Donnerstag. Die Mitgliederversammlung der 17 Großforschungszentren des Bundes bestätigte diese Aussage am folgenden Tag mit einem einstimmigen Votum. Nach der kürzlich erfolgten Verabschiedung des Errichtungsgesetzes durch den Schleswig-Holsteinischen Landtag ist damit der Weg für die Umwandlung des „noch“ Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) zum Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) frei.

„Auch wenn wir nicht ernsthaft mit Problemen gerechnet haben, freut uns das einstimmige Votum und das insgesamt sehr positive Echo, das ich in Gesprächen mit vielen der neuen Kollegen wahrgenommen habe, doch sehr“, erklärt IFM-GEOMAR Direktor, Prof. Dr. Peter Herzig. „Wir werden als wichtiger und starker Partner in der Helmholtz-Gemeinschaft gesehen und verstärken insbesondere den Forschungsbereich ‚Erde und Umwelt’“, so Herzig weiter. „Das GEOMAR bringt als Alleinstellungsmerkmal die Meeresforschung im offenen ‚blauen’ Ozean ein. Vom Meeresboden der Tiefsee bis in die Atmosphäre über dem Meer wird das System Ozean bei uns in einer außerordentlichen Bandbreite bearbeitet, die so in der Helmholtz-Gemeinschaft bisher fehlte“, erläutert Prof. Herzig.

Nun wird mit Hochdruck an der Umsetzung der Umwandlung gearbeitet, die Mitte 2010 gemeinsam vom Land Schleswig-Holstein und dem Bundesministerin für Bildung und Forschung beschlossen worden war. „Unser neues Logo ist bereits fertig. Es ist eine Weiterentwicklung der alten Word-Bildmarke und verbindet so die geschichtsträchtige Vergangenheit der Kieler Meeresforschung mit dem Aufbruch zu neuen Ufern“, meint Prof. Herzig.

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Weltweit erstes kommerzielles Kraftwerk, das Strom aus Gezeitenströmungen gewinnt

Mittwoch 29. Juni 2011 von birdfish

Siemens setzt bei alternativen Energien auch auf die Gezeiten, wie die Zeitschrift “Pictures of the Future” in ihrer aktuellen Aus­gabe berichtet.

Gezeitenkraftwerk: Unterwasserturbine liefert Strom aus Ebbe und Flut
Gezeitenkraftwerk: Unterwasserturbine liefert Strom aus Ebbe und Flut – Foto: Siemens

Das Unternehmen hat sich am weltweit ersten kommerziellen Kraftwerk beteiligt, das Strom aus Gezeitenströmungen gewinnt. Die Anlage SeaGen in der irischen See liefert eine Leistung von 1,2 Megawatt und kann damit etwa 1500 Haushalte mit Strom versorgen. Dabei treiben die Meeresströmungen, die durch Ebbe und Flut entstehen, seit 2008 zwei große Unterwasser-Rotoren an. Siemens hält seit 2010 zehn Prozent der Anteile an der Betreiberfirma Marine Current Turbines. 2014 soll vor Schottland eine größere Anlage mit acht Megawatt Leistung installiert werden, die dann rund 8000 Haushalte mit Gezeitenstrom versorgen wird.

Nach Angaben der Internationalen Energie Agentur ließen sich pro Jahr aus den Meeresströmungen weltweit 800 Milliarden Kilowattstunden Strom erzeugen. Das ist etwa ein Drittel mehr als die jährliche Stromproduktion in Deutschland und genug, um 250 Millionen Haushalte zu versorgen.

SeaGen steht vor dem nordirischen Städtchen Strangford in einer Meerenge, wo besonders starke Gezeitenströme auftreten. Die Anlage besteht aus einem drei Meter dicken Turm, der in 30 Meter Tiefe am Meeresboden verankert ist und – je nach Wasserpegel –weit aus dem Meer herausragt. Unter Wasser drehen sich an jeder Seite zwei Rotoren mit 16 Metern Durchmesser in der Strömung. Zusammen überdecken sie eine Fläche von rund 400 Quadratmetern. Um beide Strömungsrichtungen – also zu- und ablaufendes Wasser – zu nutzen, kippen die Rotorblätter um 180 Grad, sobald sich die Fließrichtung umkehrt.

Meeresströmungsanlagen sind etwa doppelt so teuer wie vergleichbare Offshore-Windparks, haben aber ihre Vorteile: Um die 6.000 Megawattstunden pro Jahr, die Seagen erzeugt, aus einer Offshore-Windanlage zu gewinnen, müsste man knapp die doppelte Leistung installieren. Die Meeresenergie ist auch besser kalkulierbar als Wind- oder Sonnenenergie, weil Gezeiten- und andere Meeresströmungen sich gut vorhersagen lassen.

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Quo vadis Meeresspiegel? Meeresströmungen führen zu starken regionalen Schwankungen

Dienstag 28. Juni 2011 von birdfish

Als Folge der Erderwärmung ist der Meeresspiegel in den vergangenen 50 Jahren im Mittel um rund zehn Zentimeter gestiegen.

Wann wird diese Insel verschwunden sein?
Wann wird diese Insel verschwunden sein? – Foto: A. Dreher / Pixelio

Nach Einschätzung vieler Klimaforscher dürfte sich der Anstieg in den kommenden Jahrzehnten noch beschleunigen. Wie Wissenschaftler des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) jetzt zeigen konnten, gibt es dabei aber große regionale Unterschiede. Ursache dafür sind Veränderungen in den Meeresströmungen, die vor allem im tropischen Pazifik und im Indischen Ozean zu stark schwankenden Wasserständen führen.

Warum stieg der Meeresspiegel in einigen Regionen des tropischen Indischen Ozeans und Pazifiks in den vergangenen 15 Jahren stark an, während es in den Jahrzehnten zuvor dort sinkende Wasserstände gab? Den Ursachen sind nun Kieler Meeresforscher durch Computersimulationen auf die Spur gekommen. Ihre jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Geophysical Research Letters publizierte Studie zeigt, dass Schwankungen in den Meeresströmungen, verursacht durch die Passatwinde im tropischen Pazifik, eine Schlüsselrolle spielen.

Den Einfluss von Wind und Meeresströmungen bekommt der tropische Pazifik vor allem infolge des El Niño-Phänomens zu spüren. „Das damit verbundene Hin-und Herschwappen des warmen Oberflächenwassers führt dort zu einem fortwährenden Auf und Ab des Meeresspiegels um bis zu 20 cm innerhalb weniger Jahre“, erläutert Dipl. Ozeanographin Franziska Schwarzkopf, Autorin der Studie vom Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR).

Während diese kurzfristigen Schwankungen durch moderne Satelliten-Messungen sehr gut dokumentiert sind, war über das Muster längerfristiger Veränderungen bislang wenig bekannt: „Unsere mit neuentwickelten Strömungsmodellen vorgenommenen Computersimulationen zeigen, dass die regionalen Wasserstände auch noch über Zeiträume von mehreren Jahrzehnten durch Windänderungen und Meeresströmungen geprägt werden“, erklärt der Leiter der Kieler Ozean-Modellierung und Co-Autor der Studie, Professor Claus Böning. Überraschender Befund der Kieler Forscher: Im Mittel über die letzten 50 Jahre erfuhren einige Bereiche im tropischen Pazifik und Indik dadurch entgegen dem globalen Trend einen fallenden Meeresspiegel.

Die neuen Ergebnisse zum Meeresspiegelanstieg der letzten Jahrzehnte bedeuten eine zusätzliche Herausforderung für die Klimamodellierung: “Ob eine tropische Inselgruppe in den nächsten Jahrzehnten mit einem wesentlich höheren Anstieg als im globalen Durchschnitt rechnen muss oder ob der Meeresspiegel dort vorübergehend sogar fallen könnte, hängt entscheidend von der Entwicklung der Windsysteme und Meeresströmungen ab”, so Böning. “Künftige Forschungsprogramme werden den regionalen Schwankungen in den Ozeanen eine verstärkte Aufmerksamkeit widmen.”

Originalarbeit
Schwarzkopf, F.U. and C.W. Böning, 2011: Contribution of Pacific wind stress to multi-decadal variations in upper-ocean heat content and sea level in the tropical south Indian Ocean. Geophysical Research Letters, 38, L12602, doi: 10.1029/2011GL047651.

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Die Polarstern startet zur Erforschung der Klimawandelfolgen in arktischen Sommer

Montag 25. Oktober 2010 von birdfish

Das Forschungsschiff Polarstern startet am heutigen 25. Oktober zu seiner 27. Antarktis-Expedition.

FS Polarstern in der Atka-Bucht
FS Polarstern in der Atka-Bucht – Foto: T. Riehl, AWI

Die Fahrt besteht aus vier Abschnitten, die von Hafenanläufen in Kapstadt (Südafrika), Punta Arenas (Chile) und wiederum Kapstadt unterteilt werden. Wissenschaftliche Schwerpunkte der Expedition sind Atmosphärenforschung, Ozeanographie und Biologie. Während der Expedition werden außerdem die Neumayer-Station III, das Dallmann-Labor und die britische Station Rothera versorgt. Über 180 Forscher von Instituten aus 15 Ländern nehmen an der Expedition teil, die Mitte Mai 2011 in Bremerhaven enden wird.

Von Bremerhaven aus geht es zunächst Richtung Kapstadt, Südafrika. Die Fahrt durch den Atlantik nutzt das Team um Fahrtleiter Dr. Karl Buhmke vom Leibniz-Institut für Meereswissenschaften IfM-Geomar, um Messungen der atmosphärischen und ozeanischen Eigenschaften, Bestimmungen der Energie- und Stoffflüsse zwischen Ozean und Atmosphäre und chemische Untersuchungen durchzuführen. Für die Untersuchung der Energie- und Stoffflüsse wird wieder der Oceanet-Messcontainer genutzt, welcher speziell für den Einsatz auf Fracht- und Forschungsschiffen unter Federführung IfM-Geomar mit dem Institut für Troposphärenforschung in Leipzig entwickelt wurde.

Weiterhin wird ein aktualisiertes System zur Vermessung des Meeresbodens erprobt, das während der Werftzeit in Bremerhaven an Bord installiert wurde. Dr. Hans-Werner Schenke vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft nutzt das so genannte Hydrosweep Echolot bereits seit vielen Jahren und stellt mit seiner Hilfe unter anderem Seekarten her. Diese Kartierung des Meeresbodens bildet die Grundlage für viele andere Forschungsarbeiten an Bord: So wollen beispielsweise Biologen auf dem dritten Abschnitt der Expedition Fischfallen ausbringen und können die dafür günstigsten Orte aufgrund der bathymetrischen Daten bestimmen.

Auch die größten Lebewesen unseres Planeten spielen auf der Expedition eine Rolle: Forscher der Arbeitsgruppe Ozeanische Akustik des Alfred-Wegener-Instituts wollen kurz vor dem Einlaufen in Kapstadt einen Rekorder etwa 900 Meter tief am nördlichen Ende des Walvis Rückens westlich von Namibia verankern. Er zeichnet die Gesänge von Walen in einem Areal auf, in dem vermutlich viele Arten ihre Jungen zur Welt bringen. Zur Wanderung und den Brutgebieten ist bei vielen Walen bisher jedoch wenig bekannt, so dass diese akustische Methode neue Informationen über die bedrohten Meeressäuger liefern soll.

Nach der Fahrt auf die südliche Erdhalbkugel geht es dann Ende November mit einem neuen Team von Wissenschaftlern und Technikern von Kapstadt aus ins Südpolarmeer. Überwiegend Ozeanographen und Biologen untersuchen unter anderem, wie sich der antarktische Ozean verändert. Die Polarstern wird in der Antarktis zusätzlich die Neumayer-Station III, das Dallmann-Labor und die britische Station Rothera versorgen und voraussichtlich am 20. Mai 2011 wieder in Bremerhaven einlaufen.

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Neue Tiefseequellen im Atlantik entdeckt – Einfluss auf den Wärmehaushalt der Meere

Mittwoch 13. Oktober 2010 von birdfish

Hydrothermalquellen tragen möglicherweise stärker zum Wärmehaushalt der Meere bei als bislang vermutet.

Hydrothermalquelle
Hydrothermalquelle – Foto: MARUM

Wissenschaftler des Forschungsinstituts MARUM und des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen haben an Bord des deutschen Forschungsschiffes Meteor 500 Kilometer südwestlich der Azoren neue Hydrothermalquellen entdeckt. Dort treten inmitten des Atlantischen Ozeans in tausend Metern Wassertiefe bis zu 300 Grad heiße Quellen aus bis zu ein Meter hohen Schloten aus. Die Entdeckung der neuen Tiefseequellen ist von besonderer Bedeutung, weil sie trotz intensiver Suche bei bisherigen Expeditionen in diesem Seegebiet nicht aufgefallen waren.

Den Bremer Wissenschaftlern ist es durch den Einsatz eines neuartigen Fächerecholotes des FS Meteor gelungen, die Hydrothermalquellen aufzuspüren. Diese Technik erlaubt es, die Wassersäule bis zum Meeresboden in bisher unerreichter Genauigkeit bildlich darzustellen. Damit entdeckten die Wissenschaftler eine Fahne von Gasbläschen im Wasser. Bei einer anschließenden Tauchfahrt des ferngesteuerten Unterwasserroboters MARUM-QUEST fanden sie an der vorhergesagten Stelle tatsächlich hydrothermale Aktivität mit Tieren, die für heiße Tiefseequellen am Mittelatlantischen Rücken typisch sind.

Seit der Entdeckung der neuen Quellen suchen die Wissenschaftler die Wassersäule weiterhin intensiv mit dem Fächerecholot ab. Zu ihrem Erstaunen haben sie bislang mindestens fünf weitere Stellen mit Gasfahnen gefunden. Einige liegen sogar außerhalb der vulkanisch aktiven Spreizungszone in Gebieten, von denen bislang keine hydrothermale Aktivität bekannt war.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass viel mehr solcher kleiner aktiver Stellen entlang des Mittelatlantischen Rückens existieren, als wir bislang vermuteten“, sagte Dr. Nicole Dubilier, die wissenschaftliche Leiterin der Expedition. „Dies hieße, dass wir den Beitrag von hydrothermaler Aktivität zum Wärmebudget der Meere neu überprüfen müssen. Unsere Entdeckung ist auch so spannend, weil sie eine seit langem offene Frage klären könnte: Wir wissen immer noch nicht, wie sich Tiere zwischen den großen Hydrothermalquellenfeldern, die oft hunderte oder tausende Kilometer voneinander entfernt sind, verbreiten können. Sie könnten diese kleineren aktiven Zonen als Sprungbretter für ihre Verbreitung nutzen.“

Die Erforschung von heißen Hydrothermalquellen im Atlantik ist das Ziel von 30 Meeresforschern aus Hamburg, Bremen, Kiel und Frankreich, die sich seit dem 6. September auf dem deutschen Forschungsschiff Meteor befinden. Die Expedition nahe der Azoren an dem Unterwasservulkan Menez Gwen selbst wird vom MARUM, dem Zentrum für Marine Umweltwissenschaften Bremen, finanziert. „Einer der Fragen, die das Team beantworten möchte, ist warum die Hydrothermalquellen in diesem Gebiet so viel Methan ausstoßen – ein sehr potentes Treibhausgas“, sagt Nicole Dubilier, die Leiterin des Projekts und Mitglied des Steering Committee des Census of Marine Life-Projektes zu heißen und kalten Quellen ChEss (Chemosynthetic Ecosystem Science). „Ein weiterer wichtiger Forschungsschwerpunkt sind die an den heißen Quellen lebenden Tiefseemuscheln, die in ihren Kiemen symbiontische Bakterien beherbergen. Von diesen Bakterien erhalten die Muscheln ihre Nahrung.“

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