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Hurrikane transportieren Riffsedimente bis in die Tiefsee
Bestimmte Hurrikane können Sedimente von flachen Riffplattformen bis in mehrere Kilometer Tiefe transportieren. Eine Langzeitstudie vor Bermuda zeigt, dass dabei innerhalb weniger Wochen enorme Mengen an Karbonat, Mineralen und Spurenstoffen verlagert werden. Das Karbonat könnte in der Tiefe zur Pufferung des Meerwassers beitragen, doch die globale Wirkung dieses Mechanismus bleibt offen.
Woods Hole (U.S.A.). Hurrikane verändern den Ozean nicht nur an der Oberfläche, denn die von ihnen angeregten inneren Wellen können weit unter die durchmischte Deckschicht reichen und am steilen Rand von Riffplattformen Sedimente aufwirbeln. Eine Langzeitmessung bei Bermuda zeigt nun, dass solches Material bis in 3.200 Meter Wassertiefe gelangen kann.
Das ist auch für den marinen Kohlenstoffkreislauf relevant, weil Riffsedimente viel Aragonit und magnesiumreichen Calcit enthalten, die sich in tiefem Meerwasser lösen können. Dadurch kann die Alkalinität steigen, also die Fähigkeit des Wassers, Säure abzufangen und zusätzliches Kohlendioxid chemisch zu puffern. Die Studie belegt jedoch vor allem den Transportweg und beziffert keinen globalen Klimaeffekt.
Forscher des Marine Biological Laboratory (MBL) um Dr. Rut Pedrosa Pàmies haben dafür Daten des Oceanic Flux Program (OFP) ausgewertet, dessen Sedimentfallen rund 75 Kilometer südöstlich von Bermuda etwa alle zwei Wochen absinkende Partikel sammeln. Das Team verglich die Messsignale der Hurrikane Fabian aus dem Jahr 2003 und Igor aus dem Jahr 2010 mit den üblichen Partikelflüssen. Dadurch ließ sich nachvollziehen, wie stark beide Stürme Material vom Bermuda-Pedestal in die tiefe Wassersäule verfrachteten.
„Ich interessiere mich schon seit Langem für extreme Wetterereignisse“, erklärt Dr. Rut Pedrosa Pàmies.
Beide Hurrikane erzeugten starke trägheitsnahe Wellen, also Schwingungen im Meer, deren Bewegung wesentlich von der Erdrotation geprägt wird und die bis unter 750 Meter reichten. Dort mobilisierten sie Sedimente am Hang der Karbonatplattform und erzeugten ausgedehnte Partikelfahnen, die von den tiefen Fallen des OFP erfasst wurden. Nach Fabian stieg der Karbonatfluss in 500 Metern Tiefe auf das 15-Fache, in 1.500 Metern auf das 32-Fache und in 3.200 Metern auf das Sechsfache des üblichen Werts.
Besonders auffällig war die mittlere Messtiefe, denn in 1.500 Metern gelangte innerhalb von zwei Wochen ungefähr so viel Karbonat in die Falle wie sonst in einem ganzen Jahr. Damit dokumentiert die Messreihe unmittelbar, wie ein einzelnes Extremereignis den Partikeltransport in die Tiefe für kurze Zeit stark beschleunigen kann.
Die beiden untersuchten Stürme hinterließen dennoch unterschiedliche Signale, obwohl Igor beim Vorbeiziehen schwächer eingestuft war als Fabian. Seine Sedimentfahne blieb flacher, doch die aufgewirbelten Partikel hielten sich länger in der Wassersäule und waren noch über mehrere Wochen nachweisbar. Neben der Sturmstärke bestimmen demnach auch Wassertiefe, Zustand des oberen Ozeans und Verlauf des Sturms, ob und wie viel Sediment in die Tiefe gelangt.
„Nicht jeder Hurrikan wird dieselbe Reaktion auslösen“, erklärt Dr. Rut Pedrosa Pàmies.
Die Sedimentfahnen bestanden zudem nicht nur aus Karbonat, sondern enthielten auch Phosphor, Gesteinsminerale, im Sediment neu gebildete Minerale und Schadstoffe. Besonders feine Partikel unter vier Mikrometern wiesen unter anderem Zink, Cadmium und Vanadium auf, was ihren Transport über größere Entfernungen begünstigen kann. Die unterschiedlichen Korngrößen, Elementmuster und Lipide deuteten außerdem darauf hin, dass die in verschiedenen Tiefen abgefangenen Partikel aus unterschiedlichen Bereichen des Bermuda-Pedestals stammten.