Ergründen der versteckten Hitzewellen, die Korallenriffe bedrohen

Von April bis Mai 2019 litten die Korallenriffe in der Nähe der französisch-polynesischen Insel Moorea im zentralen Südpazifik unter schwerer und anhaltender thermischer Bleiche. Die Katastrophe ereignete sich trotz des Fehlens von El Niño-Bedingungen in diesem Jahr und faszinierte Meeresforscher auf der ganzen Welt.

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Alex Wyatt vom Department of Ocean Science an der Hong Kong University of Science and Technology hat diese überraschende und paradoxe Korallenbleiche untersucht. Das unerwartete Ereignis stand im Zusammenhang mit dem Durchgang antizyklonaler Wirbel, die den Meeresspiegel erhöhten und heißes Wasser über dem Riff konzentrierten, was zu einer Unterwasserhitzewelle führte, die an der Oberfläche weitgehend verborgen war. Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Naturkommunikation.

Die meisten Studien zu Mustern der Korallenbleiche stützen sich auf Messungen der Wassertemperatur an der Meeresoberfläche, die nicht das vollständige Bild der Bedrohungen der Ozeanerwärmung für Meeresökosysteme, einschließlich tropischer Korallenriffe, erfassen können. Diese Oberflächenmessungen, die über weite Gebiete mit Satelliten durchgeführt werden, sind wertvoll, können jedoch keine Erwärmung unter der Oberfläche erkennen, die Gemeinschaften beeinflusst, die in Gewässern leben, die tiefer als die flachsten Meter des Ozeans sind.

Prof. Wyatt und Kollegen analysierten Daten, die in Moorea über 15 Jahre von 2005 bis 2019 gesammelt wurden, und nutzten dabei eine seltene Kombination aus ferner erfassten Meeresoberflächentemperaturen und hochauflösenden, langfristigen In-situ-Temperaturen und Meeresspiegelanomalien. Die Ergebnisse zeigten, dass der Durchgang von antizyklonalen Wirbeln im offenen Ozean an der Insel vorbei den Meeresspiegel erhöhte und interne Wellen in tieferes Wasser drückte. Interne Wellen wandern entlang der Grenzfläche zwischen der warmen Oberflächenschicht des Ozeans und den kühleren Schichten darunter und in a vorheriges Studium ebenfalls unter der Leitung von Prof. Wyatt, haben gezeigt, dass sie für eine häufige Kühlung der Lebensräume von Korallenriffen sorgen.

Die vorliegende Untersuchung zeigt, dass infolge der Hochdruckgebiete die interne Wellenkühlung Anfang 2019 sowie während einiger früherer Hitzewellen abgeschaltet wurde. Dies führte zu einer unerwarteten Erwärmung über dem Riff, was wiederum zu einer großflächigen Korallenbleiche und anschließender Sterblichkeit führte. Unglücklicherweise für die Biodiversität der lokalen Riffe hat das umfangreiche Korallensterben im Jahr 2019 die Erholung der Korallengemeinschaften ausgeglichen, die in den letzten zehn Jahren um Moorea herum aufgetreten waren.

Eine bemerkenswerte Beobachtung im Gegensatz zur Hitzewelle von 2019 war, dass die Riffe in Moorea im Jahr 2016 trotz des vorherrschenden Super-El Niño, der warme Bedingungen mit sich brachte und viele flache Riffe weltweit dezimierte, keiner signifikanten Bleichsterblichkeit ausgesetzt waren. Die neue Forschung zeigt, wie wichtig es ist, Temperaturdaten über den gesamten Tiefenbereich von Korallenriffen zu sammeln, da die Fähigkeit, Korallenbleiche vorherzusagen, verloren gehen kann, wenn man sich nur auf die Oberflächenbedingungen konzentriert. Die Temperaturdaten der Meeresoberfläche würden sowohl für 2016 als auch für 2019 in Moorea eine mäßige Bleiche vorhersagen. Direkte Beobachtungen zeigten jedoch, dass es 2016 nur zu einer ökologisch unbedeutenden Bleiche mit kurz andauernder und auf geringe Tiefen beschränkter Erwärmung kam. Die schwere und anhaltende Hitzewelle im Meer im Jahr 2019 wäre übersehen worden, wenn die Forscher nur Zugang zu Temperaturdaten der Meeresoberfläche gehabt hätten, und die daraus resultierende katastrophale Korallenbleiche wäre möglicherweise fälschlicherweise anderen Ursachen als der Erwärmung zugeschrieben worden.

„Die vorliegende Studie unterstreicht die Notwendigkeit, die Umweltdynamik über Tiefen hinweg zu berücksichtigen, die für bedrohte Ökosysteme relevant sind, einschließlich solcher, die auf den Durchgang von Unterwasserwetterereignissen im Ozean zurückzuführen sind Daten fehlen im Allgemeinen“, sagte Prof. Wyatt. „Unsere Arbeit liefert ein wertvolles mechanistisches Beispiel für die Bewertung der Zukunft von Küstenökosystemen im Zusammenhang mit sich ändernden Meeresdynamiken und Klimazonen.“

Diese von der HKUST geleitete Forschung wurde in Zusammenarbeit mit einem Team von Wissenschaftlern der Scripps Institution of Oceanography an der University of California San Diego, der University of California Santa Barbara, der California State University, Northbridge und der Florida State University durchgeführt. Die dieser Studie zugrunde liegenden Daten wurden durch gekoppelte langfristige physikalische und ökologische Beobachtungen ermöglicht, die am Standort Moorea Coral Reef Long-Term Ecological Research (LTER) durchgeführt wurden. Die hier durchgeführten Langzeitanalysen und die gleichzeitige Überwachung der physikalischen Bedingungen und der biologischen Dynamik über das gesamte Tiefenspektrum von Insel- und Küstenmeeresgemeinschaften hinweg ist ein Modell für zukünftige Forschung, die darauf abzielt, gefährdete lebende Ressourcen im Ozean zu schützen.