Bewertung der Veränderungen des gelösten anorganischen Kohlenstoffs in der Grönlandsee

Um zu wissen, ob wir Emissionsabkommen einhalten, muss alles CO2 rückverfolgbar sein. Unvollständige Buchführung hat Wissenschaftler kürzlich auf die Suche in der Grönlandsee geschickt. Ihre Forschung ist veröffentlicht im Journal of Geophysical Research: Ozeane.

„Wir dachten, wir hätten die Kontrolle“, sagt Professor Are Olsen. „Aber wir haben sie verloren.“

Wie so oft zuvor spricht der Forschungsleiter vom Bjerknes Centre und dem Geophysikalischen Institut der Universität Bergen über CO2. Doch dieses Mal sind nicht unkontrollierte Emissionen der Grund zur Sorge. Seine Enttäuschung betrifft unsere unvollständige Überwachung von CO2, einem Gas, das so ätherisch ist wie ein Geist.

„Wir“ sind die Bevölkerung der Erde und wir haben den Überblick darüber verloren, wo das von uns ausgestoßene CO2 landet.

Wenn wir durch die Verbrennung von Öl und Kohle CO2 in die Atmosphäre freisetzen, bleibt ein Teil des CO2 in der Luft, während der Rest vom Ozean und der Vegetation an Land aufgenommen wird. Es ist wichtig, die Verteilung auf die Empfänger im Auge zu behalten.

„Solange wir nicht das gesamte CO2 berücksichtigen können, werden wir nicht wissen, ob Emissionskürzungen helfen“, erklärt Olsen.

Wir können auch nicht wissen, ob jemand betrügt, indem er seine Emissionen zu niedrig angibt.

Jeden Herbst wird das globale Kohlenstoffbudget aktualisiert. Genau genommen handelt es sich dabei um eine Abrechnung mit vier Einträgen. Die Treibhausgasemissionen werden mit der Menge verrechnet, die das Meer und die Vegetation an Land aufnehmen, sowie mit der Menge, die in der Atmosphäre verbleibt:

Emissionen = Aufnahme durch die Ozeane + Aufnahme durch die Wälder + Veränderung der Luft.

In den letzten Jahrzehnten fehlte das Gleichheitszeichen. Wir haben mehr CO2 ausgestoßen, als wir nachverfolgen können:

Emissionen = Aufnahme durch den Ozean + Aufnahme durch die Wälder + Veränderung der Luft + etwas Geisterhaftes, Verborgenes und Entkommenes.

Die Abweichung beträgt 2,5 bis 3 Prozent der weltweiten Emissionen. Ist das ein winziger Beitrag?

„Fast eine Milliarde Tonnen“, sagt Olsen.

Immerhin hat eine von ihm gestartete Suchmission Ergebnisse gebracht.

Gemeinsam mit Kollegen von der Universität Bergen, NORCE und dem Bjerknes Centre fand er einige der fehlenden Tonnen. Sie liegen in der Grönlandsee, in 1.500 bis 2.000 Metern Tiefe. Bislang hat der Ozean ein Viertel des gesamten vom Menschen ausgestoßenen CO2 aufgenommen. Der Grund für die beträchtliche Aufnahme ist sinkendes Wasser.

Solange das Wasser der Luft ausgesetzt ist, ist es schnell gesättigt und kann kein weiteres CO2 mehr aufnehmen. Wären die Oberflächengewässer nicht gesunken, wäre die Aufnahme begrenzt gewesen.

Abwärtsströmungen treten im Südpolarmeer und in einigen Teilen des Nordatlantiks auf, darunter im Nordatlantikmeer. In diesen Regionen kühlt sich das Oberflächenwasser ab und sinkt auf den Meeresboden. Mit dem sinkenden Wasser geht Kohlenstoff verloren, sowohl menschengemachter als auch natürlicher. Durch diesen Mechanismus kann der Ozean mehr CO2 aus der Atmosphäre entfernen, als dies sonst der Fall wäre.

Diese Aufnahme ist keineswegs neu und kann geschätzt werden. Doch Veränderungen in der Zirkulation bringen die Gleichung durcheinander. In den letzten Jahrzehnten war der Abstieg in der Grönlandsee heftiger als früher.

Eine Revolution in der Tiefsee

„Im Jahr 2002 hatte sich die Grönlandsee bereits verändert“, sagt Olsen.

Auf einer Forschungsfahrt in diesem Jahr beprobten er und seine Kollegen einen Transekt bei 75 Grad Nord von der Bäreninsel bis nach Grönland. In bestimmten Abständen ließen sie Geräte zum Sammeln von Wasserproben hinab und maßen den Kohlenstoffgehalt des Wassers von der Oberfläche bis zum Boden, höchstens fast 4.000 Meter unter ihrem Schiff.

Das Gas CO2 bildet bei der Aufnahme ins Meerwasser weitere chemische Substanzen, die Kohlenstoff enthalten. Gemessen wird nicht das Gas, sondern die Gesamtmenge des im Wasser gelösten Kohlenstoffs.

Die Daten aus dem Jahr 2002 dokumentieren eine deutliche Veränderung.

Normalerweise ist das Wasser in der Nähe des Meeresbodens am kohlenstoffreichsten. Das liegt daran, dass tote Algen und andere Lebewesen zu Kohlenstoff zerfallen und absinken. Je „älter“ das Wasser ist – je länger es nicht der Atmosphäre ausgesetzt war – desto mehr Kohlenstoff enthält es.

Dieses Mal stellten die Forscher fest, dass der Kohlenstoff gleichmäßig in der gesamten Wassersäule verteilt war.

Als sie 2016 zurückkehrten, stellten sie fest, dass die Verteilung noch merkwürdiger war. Die höchste Kohlenstoffkonzentration wurde im jüngeren Wasser gefunden – nicht nur in der Nähe der Oberfläche, sondern bis in Tiefen von 1.500 bis 2.000 Metern. Die Verteilung war das Gegenteil von dem, was als normal angesehen wird.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Grönlandsee mehr CO2 aus der Luft aufnimmt als zuvor und dass dieser Kohlenstoff effizienter in die Tiefe transportiert wird.

Tonnen von CO2 wurden lokalisiert. Doch das Versteckspiel war noch nicht vorbei.

Kohlenstoff im Meer kann aus toten Algen, Seetang, Robben oder Kabeljau stammen. Woher konnten die Forscher wissen, dass der Kohlenstoff, den sie in der Grönlandsee aus Kohle und Öl fanden, die geisterhaften Tonnen waren, die nötig waren, damit die Rechnung aufging?

Lebende Organismen bestehen aus mehr als nur Kohlenstoff. Wenn biologisches Material verrottet, steigt der Stickstoffgehalt des Wassers, während der Sauerstoffgehalt sinkt. Wären die Veränderungen auf verrottende Meerestiere zurückzuführen, hätte sich dies in den Stickstoff- und Sauerstoffwerten bemerkbar machen müssen. Dies war jedoch nicht der Fall.

Olsen ist sich daher sicher, dass der zusätzliche Kohlenstoff aus menschengemachtem CO2 stammt.

Anthropogener Kohlenstoff dringt tiefer ein

Mehr CO2 in der Luft führt dazu, dass das Oberflächenwasser mehr CO2 aufnimmt, und in den letzten Jahrzehnten hat eine verstärkte Abwärtsströmung in der Grönlandsee mehr Wasser und mehr Kohlenstoff von der Oberfläche wegtransportiert.

Im Jahr 2002 waren mehr als 50 Jahre vergangen, seit das Wasser aus 1.500 Metern Tiefe an die Oberfläche gelangte. Im Jahr 2016 war das Wasser in der gleichen Tiefe mancherorts für denselben Weg weniger als zehn Jahre unterwegs.

„Eine Milliarde Tonnen CO2 dürften in der Grönlandsee nicht versteckt sein“, sagt Olsen. „Aber dass der Rest im globalen Ozean zu finden ist, ist keineswegs undenkbar.“

Veränderungen der Abwärtsströmung in anderen Ozeanregionen könnten vergleichbare Mengen abgetragen haben.

Tonnen von menschengemachtem Kohlenstoff wurden ins Meer gekippt. Hätten wir eine Chance, ihn wieder aufzusaugen? Könnten wir den Phantom Blot und andere Geister aus der Grönlandsee ziehen und an einem sicheren Ort einsperren?

„Nein“, antwortet Olsen prompt. „Und es hätte auch keinen Sinn, das zu tun. Einfach Unsinn. Der Kohlenstoff bleibt im Ozean.“

Das durch das Absinken in der Grönlandsee entstandene Tiefenwasser ist so schwer, dass es bis zu 6.000 Meter tief in den Nordatlantik abfließt. In diesem Wasser befindet sich Kohlenstoff, der auf unsere CO2-Emissionen zurückzuführen ist – außer Sicht, außer Reichweite, außerhalb der Atmosphäre und ohne Beitrag zum Treibhauseffekt.

Erst in tausend Jahren werden Wasser und Kohlenstoff wieder an die Oberfläche gelangen. Bis dahin haben wir vielleicht eine bessere Lösung gefunden.