Neues Forschungstool stellt die Versauerung der Ozeane in farbigen Streifen dar

Die meisten Menschen verstehen unter dem Klimawandel lediglich eine Erwärmung der Atmosphäre, deren Folgen vor allem Landregionen betreffen. Dies ist jedoch eine menschenzentrierte Sichtweise und geht nicht weit genug.

Diese Sichtweise übersieht, dass auch die Ozeane stark vom Klimawandel betroffen sind. Sie absorbieren nicht nur einen großen Teil der zusätzlichen Wärme, die durch die erhöhte Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre entsteht, sondern absorbieren auch etwa ein Drittel der vom Menschen verursachten CO2-Emissionen aus der Atmosphäre. Diese CO2-Aufnahme führt zu einer Versauerung der Ozeane – mit erheblichen Folgen für das Leben im Meer.

„Trotz dieser tiefgreifenden Veränderungen sind sich viele Menschen nicht bewusst, was mit unseren Ozeanen passiert“, sagt Nicolas Gruber, Professor für Umweltphysik an der ETH Zürich. Das wollen der Meeresforscher und sein Team ändern.

Aber wie können Menschen ein solch abstraktes Konzept für einen komplexen Prozess in einem unbekannten Lebensraum verstehen?

Umweltveränderungen sichtbar machen

Die Antwort der Forscher lautet „Meeresversauerungsstreifen“– ein webbasiertes Grafiktool, das die Ozeanversauerung in verschiedenen Meeresregionen im Zeitverlauf auf intuitive Weise anhand farbcodierter Streifen darstellt. Format und Aussehen der „Versauerungsstreifen“ sind bewusst an die bekannten „Temperaturstreifen“ bzw. „Klimastreifen“ des britischen Klimaforschers Ed Hawkins angelehnt.

„Wir wollen die Versauerung der Ozeane sichtbarer machen und das Bewusstsein dafür schärfen, dass diese Umweltveränderung neben der Erwärmung der Atmosphäre eine weitere große Folge des anthropogenen CO2-Ausstoßes ist“, erklärt Gruber.

Ein stressiges Milieu für Meereslebewesen

Wenn CO2 im Wasser gelöst wird, entsteht Kohlensäure. Durch diesen Prozess wird das Meer versauert – der pH-Wert sinkt. Ein Teil der Kohlensäure reagiert mit den im Meerwasser gelösten Carbonationen, wodurch der Sättigungszustand des Meerwassers mit Carbonatmineralien wie Aragonit (dem Baustoff der Korallen) abnimmt.

Beide chemischen Prozesse sind besonders schädlich für jene Meeresorganismen, die auf Kalkschalen aus Karbonatmineralien angewiesen sind, darunter verschiedene Planktonarten, Muscheln und Korallen.

„Da diese Organismen oft am Ende der Nahrungskette stehen, sind sie für viele Meeresökosysteme von entscheidender Bedeutung und damit auch für uns Menschen relevant“, sagt Gruber.

Der neue ETH-Streifengenerator ist frei zugänglich und ermöglicht Benutzern die Visualisierung der Änderung des Säuregehalts (pH) oder der Aragonitsättigung in über 60 Regionen. Wer sich beispielsweise für den Grad der Ozeanversauerung an seinem Urlaubsziel interessiert, kann die entsprechende Meeresregion auswählen und die Versauerungsstreifen selbst erstellen.

Trends und Treiber der Versauerung bestätigt

Die wissenschaftliche Grundlage für die Visualisierung ist ein beobachtungsbasierter Datensatz zur Ozeanversauerung namens OceanSODA-ETHZ. Es deckt fast alle Meeresregionen der letzten vierzig Jahre (1982 bis 2021) ab. OceanSODA-ETHZ wurde 2021 von Grubers Postdoktorand Luke Gregor ins Leben gerufen, der Schiffsmessungen und Satellitendaten mittels maschinellem Lernen kombinierte.

Mit diesem beobachtungsbasierten Datensatz konnte Grubers Team nun die Trends und Treiber der Versauerung untersuchen. In ihrer Studie veröffentlicht in Globale biogeochemische KreisläufeMithilfe dieser Daten zeigten die Forscher erstmals, wie sich die Ozeanversauerung in den letzten Jahrzehnten weltweit entwickelt hat.

Erstautor Danling Ma sagt: „Es ist erwiesen, dass die Ozeane CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen und versauern. Doch ein weltweiter Anstieg ist bisher nur unzureichend durch Beobachtungen bestätigt“, erklärt der Masterstudent in Grubers Team. Diese Lücke haben die Forscher nun geschlossen.

„Unsere Ergebnisse bestätigen, dass der pH-Wert und die Aragonitsättigung im gesamten globalen Ozean gesunken sind und dass diese Trends hauptsächlich auf die Zunahme des aus der Atmosphäre aufgenommenen gelösten anorganischen Kohlenstoffs zurückzuführen sind“, schließt Ma.

Damit können die Forscher eindeutig nachweisen, dass der vom Menschen verursachte CO2-Ausstoß für die fortschreitende Versauerung der Ozeane verantwortlich ist.