SCACE – “Circum-Antarctic Climate-processes and Ecosystem study”

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Anzeichen des Klimawandels zeigen sich verstärkt in den Polarregionen. Im Bereich der antarktischen Halbinsel beispielsweise hat sich seit Mitte des vergangenen Jahrhunderts die Lufttemperatur um 2.5 °C erhöht, fünfmal so stark wie im globalen Mittel. Um zu untersuchen, wie sich veränderte physikalische Umweltbedingungen auf das Ökosystem im antarktischen Wasserring und Südpolarmeer auswirken, wurde in multinationaler Zusammenarbeit und unter internationaler Koordination das Polarjahr-Projekt SCACE entworfen und durchgeführt. Mit SCACE sollte zum einen der gegenwärtige Zustand des zirkum-antarktischen marinen Ökosystems erfasst und zum anderen die Prozesskette vom atmosphärischen Antrieb an der Meeresoberfläche über die Eigenschaften von Wassermassen, Strömungen und Nährsalztransporten, dem Aufbau von Biomasse durch die Photosynthese des pflanzlichen Planktons und die davon abhängige Tierwelt bis zur Sedimentation organischen Materials in die Tiefsee aufgeschlüsselt werden.

Die Wechselwirkungen zwischen physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen bedingen, ob der südliche Ozean als Quelle oder Senke für CO2 in der Atmosphäre wirkt. Ausgehend von rein physikalischen und chemischen Prozessen wirkt der Südozean als Quelle, da hier kalte und stark mit CO2 angereicherte Wassermassen aus großer Tiefe zur Oberfläche aufsteigen und dann CO2 an die Atmosphäre abgeben. Dem entgegen wirkt die sogenannte biologische Kohlenstoffpumpe, die Aufnahme von CO2 durch Photosynthese nahe der Meeresoberfläche mit darin anschließender Sedimentation. Von Verschiebungen des Gleichgewichts zwischen physikalischer und biologischer Pumpe hängt ab, ob der Südozean den treibhausgas-bedingten Klimawandel eher verstärken oder dämpfen wird.

Der wesentliche deutsche Beitrag zu SCACE wurde mit der Polarsternreise ANT-XXIV/2 (28.11.2007 - 04.02.2008) geleistet. Die Messungen entlang des Nullmeridians zeigten beim Überqueren von Wassermassengrenzen, sogenannten Fronten, einschneidende Veränderungen im Artengefüge des Nahrungsnetzes. Im Bereich des östlichen Weddell-Meeres wurde eine Planktonblüte angetroffen, die

sich dort nach der frühsommerlichen Schmelze des Meereises gebildet hatte und – wie Satellitenaufnahmen ergaben – eine Fläche von der doppelten Größe Deutschlands einnahm. Anhand der gewonnenen Daten wird nun berechnet, welcher Kohlenstoffumsatz mit der beobachteten Eisrand-Blüte einhergegangen ist. Weitergehende Untersuchungen unter Zuhilfenahme von Modellrechnungen werden zeigen müssen, ob langfristige Veränderungen der Meereisbedeckung im Zuge des Klimawandels neben Auswirkung auf vom Meereis abhängige Arten wie Krill (Euphausia superba) auch Einfluss auf die Funktion des Südozeans als Quelle oder Senke von Kohlendioxid in der Atmosphäre haben werden.
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