Entschlüsselung der Intensität vergangener Meeresströmungen

Meeresströmungen bestimmen die Struktur des Tiefsee-Meeresbodens und den Transport von Sedimenten, organischem Kohlenstoff, Nähr- und Schadstoffen. Forscher des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen haben in Gerinnebeckenexperimenten simuliert, wie Strömungen den Meeresboden formen und die Sedimentablagerung steuern. Dies wird bei der Rekonstruktion früherer Meeresbedingungen hilfreich sein. Ihre Ergebnisse haben sie nun veröffentlicht Kommunikation Erde und Umwelt.

Details über vergangene Klimabedingungen verraten Forschern nicht nur Sedimentproben vom Meeresboden, sondern auch die Oberfläche des Meeresbodens, die Strömungen ausgesetzt ist, die sie ständig verändern. Ablagerungen, die durch bodennahe Strömungen geformt werden, werden Konturite genannt. Diese Sedimentablagerungen enthalten Informationen über frühere Meeresbedingungen sowie Hinweise auf das Klima.

Konturite findet man häufig an Kontinentalhängen oder in der Nähe von Tiefseebergen. Man findet sie aber überall dort, wo in der Nähe des Meeresbodens starke Strömungen herrschen. Die Mechanismen, die sie steuern, sind noch nicht vollständig verstanden. Experimente in Schwemmbecken werden dazu beitragen, dies zu ändern, indem sie die Deposition in zukünftigen Modellen abbilden.

Detaillierte Beobachtungen von Veränderungen in Schwemmbeckenversuchen

Henriette Wilckens, Erstautorin der Studie, erstellte in einem speziellen Gerinnebecken der Universität Utrecht (Niederlande) eine Nachbildung des Kontinentalhangs. Strömungen und Sedimenteintrag in das Gerinnebecken wurden mittels Pumpen simuliert und mit einem Strömungsmesser überwacht. Die Entstehung und Entwicklung der Sedimentablagerungen wurde mit einem Laserscanner gemessen. Alle gewonnenen Daten wurden mit Messungen in natürlichen Ozeansystemen verglichen, um die Ergebnisse der Experimente zu validieren.

„Die interne Sedimentarchitektur von Konturiten kann anhand seismischer Daten beobachtet werden, aber um Informationen über die vergangenen Meeresströmungen zu gewinnen, müssen wir besser verstehen, wie sie sich entwickelt haben und welche Faktoren die Konturitensysteme beeinflussen“, erklärt Wilckens.

Während es unmöglich ist, direkt zu sehen, wie sich natürliche Meeressysteme, die sich über Zeiträume von Tausenden bis Millionen von Jahren entwickelt haben, auf dem Meeresboden zu bilden begannen, können Wissenschaftler mithilfe von Flume-Tank-Experimenten detaillierte Veränderungen der Meeresbodenmorphologie direkt beobachten und die damit verbundene Strömung steuern Geschwindigkeiten.

Riesiges Anwendungspotenzial der Modelle

„Unser Experiment lässt sich auch auf die gesamte Tiefsee und sogar auf Seen übertragen“, sagt Henriette Wilckens, also überall dort in der Tiefsee, wo es einen Hang, Terrassen, Tiefseeberge oder beispielsweise Kaltwasserkorallenhügel gibt .

Denkbar ist auch, dass die Modelle beispielsweise dazu genutzt werden könnten, Vorhersagen darüber zu verbessern, wie Strömungen Mikroplastikpartikel oder andere Schadstoffe im Ozean transportieren. „Das Potenzial für seine Anwendung“, sagt Wilckens, „ist immens. Das System muss erst verstanden werden, bevor man daraus Informationen ableiten kann.“

„Diese Forschungsarbeit ist ein wichtiger Schritt hin zu einem besseren Verständnis der Art und Weise, wie Meeresströmungen die Ablagerung von Partikeln im Meeresboden steuern, was wichtige Auswirkungen auf paläozeanographische Rekonstruktionen und die benthische Ökologie hat. Dies führt zu einem neuen Forschungszweig, der wahrscheinlich richtungsweisend sein wird.“ zu noch spannenderen Entdeckungen“, so Elda Miramontes, Co-Autorin der Studie und Leiterin der Arbeitsgruppe Sedimentologie am MARUM.