Einer neuen Studie zufolge könnten bis zum Jahr 2080 rund 70 % der Weltmeere an Sauerstoffmangel infolge des Klimawandels ersticken, was sich auf die Meeresökosysteme weltweit auswirken könnte. Die neuen Modelle zeigen, dass in den mittleren Meerestiefen, in denen viele Fischereien auf der ganzen Welt angesiedelt sind, bereits jetzt unnatürlich viel Sauerstoff verloren geht und im Jahr 2021 eine kritische Schwelle für den Sauerstoffverlust überschritten wird.
Die Ozeane enthalten gelösten Sauerstoff als Gas, und genau wie Landtiere brauchen auch Wassertiere diesen Sauerstoff zum Atmen. Da sich die Ozeane jedoch aufgrund des Klimawandels erwärmen, kann ihr Wasser weniger Sauerstoff aufnehmen. Wissenschaftler beobachten den stetigen Rückgang des Sauerstoffs in den Ozeanen schon seit Jahren, aber die neue Studie liefert neue, dringende Gründe, sich eher früher als später Sorgen zu machen.
In der neuen Studie werden erstmals Klimamodelle verwendet, um vorherzusagen, wie und wann die Desoxygenierung, d. h. die Verringerung des Gehalts an gelöstem Sauerstoff im Wasser, in den Weltmeeren außerhalb der natürlichen Schwankungen auftreten wird.
Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass eine signifikante, möglicherweise irreversible Deoxygenierung in den mittleren Tiefen der Ozeane, in denen ein Großteil der weltweit gefangenen Arten lebt, ab 2021 eintreten wird, was wahrscheinlich Auswirkungen auf die Fischerei weltweit haben wird. Die neuen Modelle sagen voraus, dass die Desoxygenierung bis 2080 in allen Zonen des Ozeans einsetzen wird.
Die Ergebnisse wurden in der AGU-Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht, die hochwirksame, kurz gefasste Berichte mit unmittelbaren Auswirkungen auf alle Erd- und Weltraumwissenschaften publiziert.
Die mittleren Tiefen des Ozeans (von etwa 200 bis 1.000 Metern Tiefe), die so genannten mesopelagischen Zonen, werden die ersten Zonen sein, die aufgrund des Klimawandels erhebliche Mengen an Sauerstoff verlieren, so die neue Studie. Die mesopelagische Zone beherbergt weltweit viele der kommerziell gefischten Arten, so dass die neue Erkenntnis ein potenzieller Vorbote wirtschaftlicher Schwierigkeiten, eines Mangels an Meeresfrüchten und ökologischer Störungen ist.
Steigende Temperaturen führen zu wärmeren Gewässern, die weniger gelösten Sauerstoff aufnehmen können, was zu einer geringeren Zirkulation zwischen den Schichten des Ozeans führt. Die mittlere Schicht des Ozeans ist besonders anfällig für Sauerstoffmangel, da sie nicht wie die oberste Schicht durch die Atmosphäre und die Photosynthese mit Sauerstoff angereichert wird und der größte Teil der Zersetzung von Algen – ein Prozess, der Sauerstoff verbraucht – in dieser Schicht stattfindet.
„Diese Zone ist für uns sehr wichtig, weil hier viele kommerziell genutzte Fische leben“, sagt Yuntao Zhou, Ozeanograph an der Shanghai Jiao Tong University und Hauptautor der Studie. „Der Sauerstoffmangel wirkt sich auch auf andere Meeresressourcen aus, aber die Fischerei hat vielleicht den größten Einfluss auf unser tägliches Leben“.
Die neuen Erkenntnisse sind äußerst besorgniserregend und unterstreichen die Dringlichkeit, den Klimawandel sinnvoll einzudämmen, sagt Matthew Long, ein Ozeanograph am NCAR, der nicht an der Studie beteiligt war.
„Die Menschheit ist dabei, den Stoffwechsel des größten Ökosystems der Erde zu verändern, mit wirklich unbekannten Folgen für die marinen Ökosysteme“, sagte er. „Das kann sich in erheblichen Auswirkungen auf die Fähigkeit des Ozeans manifestieren, wichtige Fischereien zu erhalten.
Bewertung der Anfälligkeit
Die Forscher identifizierten den Beginn des Desoxygenierungsprozesses in drei Tiefenzonen des Ozeans – flach, mittel und tief – indem sie modellierten, wann der Verlust von Sauerstoff aus dem Wasser die natürlichen Schwankungen des Sauerstoffgehalts übersteigt. In der Studie wurde anhand von Daten aus zwei Klimamodell-Simulationen vorhergesagt, wann die Deoxygenierung in den globalen Ozeanbecken eintreten würde: eine Simulation ging von einem Szenario mit hohen Emissionen aus, die andere von einem Szenario mit niedrigen Emissionen.
In beiden Simulationen verlor die mesopelagische Zone am schnellsten und auf der größten Fläche der Weltmeere Sauerstoff, obwohl der Prozess im Szenario mit niedrigen Emissionen etwa 20 Jahre später beginnt. Dies deutet darauf hin, dass eine Senkung der Kohlendioxid- und anderer Treibhausgasemissionen dazu beitragen könnte, die Verschlechterung der globalen Meeresumwelt zu verzögern.
Die Forscher fanden auch heraus, dass Ozeane, die näher an den Polen liegen, wie der West- und Nordpazifik und die südlichen Ozeane, besonders anfällig für die Desoxygenierung sind. Die Forscher sind sich noch nicht sicher, warum das so ist, aber eine beschleunigte Erwärmung könnte der Grund dafür sein. Gebiete in den Tropen, die dafür bekannt sind, dass sie einen niedrigen Gehalt an gelöstem Sauerstoff aufweisen, so genannte Sauerstoffminimumzonen, scheinen sich ebenfalls auszubreiten, so Zhou.
„Die Sauerstoffminimumzonen breiten sich tatsächlich in den hohen Breitengraden aus, sowohl nach Norden als auch nach Süden. Das ist etwas, dem wir mehr Aufmerksamkeit schenken müssen“, sagt sie. Selbst wenn sich die globale Erwärmung umkehren und die Konzentration von gelöstem Sauerstoff wieder ansteigen würde, ist nicht bekannt, ob der gelöste Sauerstoff auf das vorindustrielle Niveau zurückkehren würde.
Datum: Februar 1, 2022
Quelle: American Geophysical Union
Hongjing Gong, Chao Li, Yuntao Zhou. Emerging Global Ocean Deoxygenation Across the 21st Century. Geophysical Research Letters, 2021; 48 (23) DOI: 10.1029/2021GL095370