Wie Wellen und Vermischung Küstenauftriebssysteme antreiben

Sie gehören zu den produktivsten und artenreichsten Gebieten der Weltmeere: Küstenauftriebsgebiete entlang der Ostgrenzen des Atlantischen und Pazifischen Ozeans. Dort führen äquatorwärts gerichtete Winde dazu, dass sich oberflächennahes Wasser von der Küste wegbewegt. Dadurch gelangt kaltes, nährstoffreiches Wasser aus der Tiefe an die Oberfläche, was das Wachstum von Phytoplankton anregt und die Grundlage für ein reichhaltiges Meeresökosystem in diesen Regionen bildet.

In einigen tropischen Regionen ist die Produktivität jedoch auch dann hoch, wenn die aufsteigenden günstigen Winde schwach sind. Ein internationales Forscherteam hat nun die physikalischen Mechanismen untersucht, die den Aufschwung vor der Küste Angolas antreiben. Sie fanden heraus, dass die Kombination aus küstennahen Wellen und erhöhter Durchmischung auf dem Schelf die Produktivität in diesem System steuert. Ihre Erkenntnisse, veröffentlicht im Tagebuch Wissenschaftliche Fortschrittekönnte helfen, die Stärke saisonaler Produktivitätsspitzen vorherzusagen.

„Die Produktivität in der Auftriebsregion vor Angola weist starke saisonale Schwankungen auf“, sagt die korrespondierende Autorin Mareike Körner, Ph.D. Student im Forschungsbereich Physikalische Ozeanographie am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. „Die Hauptauftriebssaison findet im Südwinter statt, von Juli bis September. In dieser Zeit herrscht in den Gewässern vor der angolanischen Küste eine sehr hohe Primärproduktivität und dementsprechend wird viel gefischt.“

Wellen im Inneren des Ozeans spielen eine entscheidende Rolle für die Produktivität, da sie dazu führen, dass sich kaltes, nährstoffreiches Wasser saisonal auf und ab bewegt. Diese Wellen werden nicht lokal vor der Küste Angolas erzeugt, sondern haben ihren Ursprung am Äquator. Dort erzeugen saisonale Windschwankungen Wellen, die sich entlang des Äquators nach Osten ausbreiten.

Sobald sie die Ostgrenze des äquatorialen Atlantiks erreichen, regen sie an der Küste eingeschlossene Wellen an, die sich entlang der afrikanischen Küste polwärts ausbreiten. Auf ihrem Weg transportieren diese von der Küste eingeschlossenen Wellen nährstoffreiches Wasser auf den angolanischen Schelf. Eine starke Gezeitenvermischung auf dem Schelf bringt die Nährstoffe an die Oberfläche, wo eine Phytoplanktonblüte induziert wird. Diese Planktonblüten können von Jahr zu Jahr variieren, abhängig von der Intensität und der Ankunftszeit der an der Küste eingeschlossenen Wellen.

Für ihre Studie kombinierten die Forscher hydrografische, Sauerstoff-, Nitrat- und Satellitendaten sowie ein regionales Ozeanmodell.

Körner sagt: „Der Aufschwung vor Angola wird durch Wellen verursacht, die am Äquator angeregt werden und sich dann entlang der afrikanischen Küste ausbreiten. Dies bietet die Möglichkeit, die Stärke und den Zeitpunkt des biologischen Produktivitätspeaks vor Angola auf saisonalen Zeitskalen vorherzusagen.“

Ein besseres Verständnis der Antriebsmechanismen in diesem südwestafrikanischen Küstenauftriebssystem ist auch für die Beurteilung möglicher zukünftiger Veränderungen, wie etwa der Auswirkungen des Klimawandels oder anderer menschlicher Einflüsse, in diesem wichtigen Meeresökosystem von entscheidender Bedeutung.

Am GEOMAR ist „Auftrieb im Atlantischen Ozean“ ein Forschungsschwerpunkt im Rahmen der Strategie GEOMAR 2030. Seit 2013 forscht das GEOMAR auf diesem Gebiet und hat umfangreiche Kooperationen mit angolanischen Kollegen aufgebaut.

Sieben Forschungsfahrten unter der Leitung der Forschungseinheit Physikalische Ozeanographie haben umfangreiche Daten zur Vermischung und Verteilung von Nährstoffen im Schelf geliefert. Darüber hinaus sammelt eine unterirdische Verankerung seit 2013 Daten zu verschiedenen Parametern wie Strömungsgeschwindigkeiten, Temperatur, Salzgehalt und Sauerstoff.