// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Marine Hitzewellen verstärken polare CO₂-Senken
Verkehrte Welt im hohen Norden: Wärme lässt Meerwasser zwar weniger CO₂ lösen, doch in polaren und subpolaren Schelfmeeren kann eine Hitzewelle zugleich Meereis öffnen und die biologische Kohlenstoffbindung verstärken. Eine globale Auswertung zeigt deshalb während betroffener Hitzewellenmonate im Mittel mehr CO₂-Aufnahme der Schelfmeere. Der Effekt bleibt jedoch regional und ist kein Klimavorteil mariner Hitzewellen.
Geesthacht (Deutschland). Meerwasser kann bei steigender Temperatur weniger Kohlendioxid lösen. Deshalb schwächt eine marine Hitzewelle den CO₂-Sog des offenen Ozeans im Mittel ab. In flachen Randmeeren der hohen Breiten kann dieselbe Erwärmung aber Prozesse anstoßen, die diesen physikalischen Effekt übertreffen.
Als marine Hitzewellen gelten länger anhaltende Phasen ungewöhnlich hoher Meerestemperaturen. Für die neue globale Analyse wurden Hitzewellen aus täglichen Oberflächentemperaturen bestimmt und anschließend mit monatlichen Datensätzen zum Austausch von CO₂ zwischen Meer und Atmosphäre verknüpft. So ließ sich vergleichen, wie sich Küsten- und Schelfmeere während solcher Extremphasen vom normalen jahreszeitlichen Zustand unterscheiden.
Forscher des Helmholtz-Zentrums Hereon um Dr. Wenyan Zhang haben dafür vier aus Beobachtungen abgeleitete globale CO₂-Flussdatensätze für den Zeitraum 1985 bis 2020 ausgewertet. Im bevorzugten Küstendatensatz summierte sich die Anomalie während der erfassten Hitzewellenmonate auf minus 40,02 Teragramm Kohlenstoff. Bezogen auf die gewöhnliche CO₂-Aufnahme genau der betroffenen Küstenflächen und Monate entspricht das einer Verstärkung um 11,0 plus oder minus 1,6 Prozent.
Diese Prozentzahl ist enger definiert, als sie zunächst klingt. Bezieht man die zusätzliche Aufnahme auf die gesamte kumulierte CO₂-Senke der globalen Küstenmeere über alle Monate von 1985 bis 2020, entspricht sie rund 0,62 Prozent. Gegenüber der gesamten Ozeansenke beträgt der Anteil rund 0,05 Prozent. Drei weitere Datensätze ergaben dennoch dasselbe Vorzeichen und stützen damit den Befund einer zusätzlichen Küstenaufnahme während Hitzewellen.
Entscheidend ist die starke regionale Trennung. In vielen tropischen Schelfmeeren und westlichen Randstromgebieten nimmt die CO₂-Abgabe während Hitzewellen zu oder die Aufnahme ab. Den global integrierten Gegeneffekt treiben vor allem polare und subpolare Schelfmeere. Dort fällt während Hitzewellen häufig Meereis weg, sodass eine größere Wasserfläche direkt mit der Atmosphäre in Kontakt kommt.
„Auf den ersten Blick scheint die Sache einfach: Wärmeres Wasser löst weniger CO₂. Unsere Ergebnisse zeigen aber, dass Temperatur nur ein Faktor von vielen ist“, sagt Zhentao Hu vom Helmholtz-Zentrum Hereon.
Weniger Eis verändert zugleich die Lichtverhältnisse. Mehr Sonnenlicht erreicht das Oberflächenwasser und kann die Primärproduktion des Phytoplanktons fördern. Die Algen binden bei der Photosynthese Kohlenstoff, wodurch der Gehalt an gelöstem anorganischem Kohlenstoff an der Oberfläche sinken kann. Das vergrößert den Unterschied zum CO₂-Gehalt der Luft und begünstigt die Aufnahme aus der Atmosphäre.
Die Daten zeigen, dass nichtthermische Veränderungen des gelösten Kohlenstoffs in den hohen Breiten stärker wirken können als der reine Temperatureffekt. Ein globales biogeochemisches Ozeanmodell deutet darauf hin, dass eine erhöhte biologische Kohlenstofffixierung daran maßgeblich beteiligt ist. Im Modell wuchs die offene Wasserfläche während der Hitzewellenmonate um rund 30 Prozent, zugleich nahm die Netto-Primärproduktion in mehreren polaren und subpolaren Regionen zu.
Diese mechanistische Zuordnung bleibt jedoch eine Modellaussage. Die Simulation reproduzierte die beobachtete CO₂-Aufnahme nicht in allen Einzelheiten. Zudem können Transportprozesse und der Abbau organischer Substanz einen Teil der zusätzlichen biologischen Bindung wieder ausgleichen. Der Befund lautet daher nicht, dass Wärme an sich die Kohlenstoffsenke stärkt, sondern dass sich in eisbeeinflussten Schelf