Um die schwerwiegendsten Folgen des Klimawandels abzuwenden, ist neben einer erheblichen Reduzierung der laufenden Emissionen die Entfernung von überschüssigem Kohlendioxid aus der Atmosphäre erforderlich. Die groß angelegte Eisendüngung im Ozean ist eine von mehreren Strategien, die zur Entfernung von Kohlendioxid beitragen könnten, doch neue Forschungsergebnisse wurden diese Woche in veröffentlicht Biologie des globalen Wandels von einem Forscher des Bigelow Laboratory for Ocean Sciences und Kollegen zeigt, dass es auch negative Auswirkungen auf Meeresökosysteme in entlegenen Teilen des Ozeans haben könnte.
Mithilfe fortschrittlicher Modelle der Biogeochemie und Ökologie der Ozeane zeigte das Team, dass die Eisendüngung im Südpolarmeer den durch den Klimawandel verursachten Nährstoffmangel und Produktivitätsverluste in den Tropen verschärfen und möglicherweise die Küstenfischerei beeinträchtigen könnte, auf die viele Menschen angewiesen sind. Die Ergebnisse verdeutlichen sowohl die Vernetzung des Ozeans als auch die Notwendigkeit einer objektiveren Forschung zu den relativen Vorteilen und unbeabsichtigten Folgen der Entfernung von Kohlendioxid aus dem Meer.
„Diese Modellierungsexperimente zeigen die Notwendigkeit, nicht nur die Auswirkungen mariner Kohlendioxidentfernungsstrategien auf den Kohlenstoffkreislauf zu verstehen, sondern auch die ökologischen und „nachgelagerten“ Auswirkungen, selbst in den Jahrzehnten in der Zukunft oder in Tausenden von Kilometern Entfernung“, sagte Bigelow Laboratory Senior Der Forschungswissenschaftler Ben Twining, einer der Co-Hauptautoren der Studie.
Der Ozean ist die größte Senke für Kohlenstoffemissionen auf dem Planeten. Es überrascht daher nicht, dass sich die Pläne zur Kohlendioxidentfernung zunehmend auf meeresbasierte Strategien wie die Eisendüngung konzentrieren. Die Grundidee besteht darin, dass die Zugabe wertvoller Mikronährstoffe in bestimmte Bereiche des Ozeans – wie das eisenarme Südpolarmeer – die Primärproduktivität stimuliert, indem andere Nährstoffe vollständiger verbraucht werden und die Menge an Kohlendioxid erhöht wird, die das Phytoplankton an der Oberfläche absorbiert Wenn sie sterben, sinken sie schließlich auf den Meeresboden.
Befürworter der Eisendüngung in den Ozeanen haben darauf hingewiesen, dass die Lösung weder Land noch Süßwasser erfordert und schneller umgesetzt werden kann als andere Strategien. Und frühere Modellierungsbemühungen haben gezeigt, dass die Eisendüngung tatsächlich den atmosphärischen Kohlenstoff reduziert.
Frühe Untersuchungen zeigten jedoch auch, dass die Düngung einen als „Nährstoffraub“ bekannten Prozess verschlimmern könnte, indem sie die Versorgung kritischer Nährstoffe aus Gebieten mit begrenztem Eisengehalt in angrenzende Regionen behindert, was wiederum die Menge an Meereslebewesen und die Produktivität in den Tropen verringert.
Darüber hinaus wurde in einem Bericht der US-amerikanischen National Academies of Science aus dem Jahr 2021 argumentiert, dass die aktuelle Wissensbasis über Ansätze zur Kohlendioxidentfernung im Meer wie die Düngung unzureichend sei, insbesondere wenn es um das Verständnis der Wissenschaftler darüber ging, wie die Düngung mit anderen Klimaveränderungen interagieren würde getriebene Veränderungen der Ozeanprozesse.
Um einige dieser Wissenslücken zu schließen, haben die Autoren der aktuellen Studie frühere Modellierungsarbeiten erweitert und aktuelle Forschungsergebnisse zur Verwendung von Mikronährstoffen wie Eisen durch Phytoplankton sowie zusätzliche Überlegungen zu Klimawandel und Auswirkungen auf die Fischerei einbezogen.
„Einer der neuen Aspekte unserer Arbeit bestand darin, die Eisendüngung der Ozeane zusätzlich zum Klimawandel einzusetzen“, sagte Twining. „Wir haben unsere Ergebnisse auch mit einem Fischereimodell verknüpft, um die vorhergesagten Produktivitätsänderungen in für die Menschen aussagekräftigere Begriffe umzuwandeln.“
Ihre Ergebnisse zeigten einen Rückgang der Biomasse von Fischen und Meeresarten in den Tropen, einschließlich wirtschaftlich wichtiger Küstengebiete, um fünf Prozent aufgrund der großflächigen Eisendüngung. Dies geschah zusätzlich zu einem erwarteten Rückgang um 15 Prozent aufgrund des Klimawandels, da die steigenden Temperaturen den Ozean schichten und der Oberfläche wichtige Nährstoffe entziehen.
„Es ist bemerkenswert, dass der ‚Fingerabdruck‘ der Eisendüngung im Ozean auf den Nährstoffgehalt dem ähnelt, der durch den Klimawandel erwartet wird“, sagte Alessandro Tagliabue, Co-Hauptautor der Studie von der University of Liverpool. „Dies stellt erhebliche Hürden für die Erkennung und Überwachung etwaiger negativer Auswirkungen der Düngung dar.“
Die Modelle zeigten, dass durch Eisendüngung zwischen 2005 und 2100 bis zu 45 Gigatonnen Kohlendioxid von der Meeresoberfläche entfernt werden könnten. Obwohl die Entfernung einer halben Gigatonne pro Jahr nicht unbedeutend ist, betonen die Autoren, dass sie im Vergleich zur aktuellen Rate sehr begrenzt ist der Kohlenstoffemissionen – und die zur Erreichung der Klimaziele erforderlichen Reduzierungen.
„Viele Gespräche über die Entfernung von Kohlendioxid konzentrieren sich nur auf den Kohlenstoff“, fügte Twining hinzu. „Aber wir müssen natürlich nicht nur den Kohlenstoffanteil bewerten, sondern auch die anderen Ökosystemeffekte in einem vernetzten System.“
Die differenzierten Ergebnisse der Studie unterstreichen die Bedeutung einer objektiven und gründlichen Erforschung der relativen Vorzüge – und potenziellen Schäden – der Eisendüngung im Ozean. Es zeigt auch den Wert von Modellierungsbemühungen, die die betreffenden großen Raum- und Zeitskalen erfassen können.
Laut Twining sei es wichtig, diese Forschungsanstrengungen in den kommenden Jahren deutlich zu verstärken, um fundierte Entscheidungen über diese Strategien zu treffen und gleichzeitig die dringenden Bedrohungen des Klimawandels anzugehen. Zukünftige Forschungen sollten die weitere Verbesserung bestehender Modelle umfassen, da sich das Verständnis der Wissenschaftler über das Verhalten von Kohlenstoff, Eisen und anderen Nährstoffen im Ozean weiterentwickelt.
„Wir befinden uns in einem kritischen Moment bei der Planung und Entwicklung von Ansätzen zur Kohlendioxidentfernung“, sagte Twining. „Strenge, von Experten begutachtete, zielgerichtete Forschung und Experimente werden für die Bewertung aller möglichen Ansätze von zentraler Bedeutung sein.“
Mehr Informationen:
Alessandro Tagliabue et al.: Die Eisendüngung im Ozean kann den Klimawandeldruck auf die Biomasse von Meerestieren verstärken und dem Klima nur begrenzte Vorteile bringen. Biologie des globalen Wandels (2023). DOI: 10.1111/gcb.16854