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Satelliten haben starke Planktonblüte während Nordsee-Hitzewelle übersehen
Satelliten erfassen vor allem die oberste Wasserschicht der Meere. Während der extremen Nordsee-Hitzewelle im Juni 2023 zeichnete ein autonomer Messgleiter darunter einen mehr als eine Woche anhaltenden Chlorophyllanstieg auf, mit kurzzeitigen Spitzen von über neun Milligramm pro Kubikmeter. An der Oberfläche war dagegen nur eine kurze Zunahme erkennbar.
Southampton (England). Wie viel Phytoplankton in den Meeren lebt, lässt sich aus Satellitendaten nur eingeschränkt ableiten. Die Sensoren messen Veränderungen der Wasserfarbe, aus denen Forscher auf den Gehalt des Pflanzenfarbstoffs Chlorophyll-a schließen. Tiefer liegende Algenansammlungen bleiben dabei weitgehend verborgen. Frühere Messungen mit Tauchbojen haben bereits gezeigt, wie groß diese Beobachtungslücke sein kann.
Phytoplankton besteht aus mikroskopisch kleinen, photosynthetisch aktiven Organismen und bildet eine wichtige Grundlage mariner Nahrungsnetze. In der Nordsee entwickeln sich nach der Frühjahrsblüte ausgeprägte Wasserschichten. An der Übergangszone zwischen warmem Oberflächenwasser und kühlerem Tiefenwasser kann sich Plankton sammeln, weil dort Licht und Nährstoffe zusammenkommen.
Forscher des National Oceanography Centre (NOC) um Dr. Charlotte A. J. Williams haben nun Daten eines autonomen Unterwassergleiters ausgewertet, der während der Hitzeperiode 2023 vor Schottlands Ostküste unterwegs war. Das Gerät fuhr wiederholt eine rund 16 Kilometer lange Messstrecke ab und erfasste Temperatur, Salzgehalt sowie Chlorophyll-Fluoreszenz in verschiedenen Tiefen. Das Team verglich die Messungen mit Satellitendaten und früheren Wasserproben aus derselben Region.
An der Oberfläche stieg der Chlorophyll-a-Gehalt Mitte Juni binnen weniger Tage von weniger als einem auf über fünf Milligramm pro Kubikmeter. Dieser Ausschlag hielt weniger als zwei Tage an und war auch in Satellitenmessungen erkennbar. Wesentlich länger fiel die Veränderung unterhalb der Oberfläche aus.
Im tieferen Chlorophyllmaximum lagen die Werte vor der Hitzewelle typischerweise bei ein bis zwei Milligramm pro Kubikmeter. Zwischen dem 11. und 18. Juni registrierte der Gleiter etwa drei Milligramm pro Kubikmeter und einzelne Spitzen von mehr als neun. Solche Spitzen waren in früheren Juni-Proben aus diesem Meeresgebiet ungewöhnlich.
Zusätzlich stieg die über die Wassersäule von null bis 65 Metern aufsummierte Chlorophyllmenge zeitweise auf 140 Milligramm pro Quadratmeter. Die Veränderung lässt sich deshalb nicht allein dadurch erklären, dass sich eine vorhandene planktonreiche Schicht in geringerer Tiefe sammelte. Allerdings zeigt der Chlorophyllgehalt die tatsächliche Planktonbiomasse nur indirekt an.
Während der Hitzewelle bildete sich eine ausgeprägte Schichtung des Meerwassers. Die gut durchmischte Oberflächenschicht war zeitweise weniger als 3,4 Meter tief, während die Temperatur über die darunterliegende Grenzschicht um acht bis neun Grad abfiel. Oberflächen- und Tiefenwasser waren dadurch zunehmend voneinander getrennt.
Die Autoren diskutieren mehrere mögliche Erklärungen für den Chlorophyllanstieg. Verstärkte Sonneneinstrahlung könnte das Planktonwachstum begünstigt haben, während seitliche Strömungen Wassermassen mit anderer Nährstoffzusammensetzung herangeführt haben könnten. Direkte Messungen des Lichts in der Tiefe, der Nährstoffe während der Hitzewelle und der horizontalen Strömungen fehlten allerdings.
Mitautor Prof. Tom P. Rippeth von der Bangor University hebt besonders die mögliche Bedeutung der Wasserschichtung hervor.