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Kann die Ozeaneisendüngung dauerhaft CO₂ binden?
Die Ozeaneisendüngung kann eine so starke Planktonblüte auslösen, dass der Atmosphäre dadurch zusätzliche CO₂-Mengen entzogen werden. Ein Modell hat nun untersucht, wie die Maßnahme die Ökosysteme beeinflusst, wie lange das CO₂ gebunden wird und ob sie sich tatsächlich als Mittel gegen den Klimawandel eignet.
Irvine (U.S.A.). Die CO₂-Emissionen des Menschen werden laut Klimaprognosen dazu führen, dass die im Pariser Klimaabkommen vereinbarte Erwärmungsgrenze von 2 Grad Celsius in den 2050er-Jahren überschritten wird. Die Wissenschaft sucht deshalb nach Methoden, mit denen CO2 wieder aus der Atmosphäre entfernt werden kann, etwa Carbon Capture and Storage (CCS). Eine weitere Möglichkeit ist die Ozeaneisendüngung, die zu den Marine Carbon Dioxide Removal (mCDR)-Methoden gehört.
Bei der Ozeaneisendüngung werden Eisenpartikel in oberflächennahe Meeresschichten, in denen Phytoplankton über fast alle Nährstoffe, außer ausreichend Eisen, verfügt, freigesetzt. Es kommt dadurch zur Algen- beziehungsweise Planktonblüte, durch die die Organismen bei der Photosynthese CO₂ binden. Experimente haben schon gezeigt, dass die Ozeaneisendüngung tatsächlich eine Planktonblüte auslösen kann, aber noch nicht belegt, wie lange das CO₂ im Ozean gespeichert wird und wie das Ökosystem auf das zusätzliche Eisen reagiert.
Forscher der University of California, Irvine (UCI) um Jun Yu haben deshalb ein gekoppeltes Erdsystemmodell entwickelt, mit dem sie unterschiedliche Planktontypen mit dem Stickstoffkreislauf des Ozeans, dem Sauerstoffhaushalt und den Meeresströmungen verknüpft haben. Sie konnten so simulieren, welchen Effekt das Eisen innerhalb der gedüngten Wasserfläche hat und wie es wirkt, wenn es sich mit den Strömungen über große Distanzen ausbreitet.
Das Modell hat die kontinuierliche Ozeaneisendüngung mit moderaten bis sehr hohen Eisenmengen über einen Zeitraum von 60 Jahren in zehn Regionen, darunter eisenarme Gebiete wie dem Südlichen Ozean und subtropische Wirbelgebiete mit einer deutlich anderen Ozeanchemie, simuliert. Frühere Studien haben hingegen meistens nur einzelne Düngungsereignisse simuliert.
Laut der Simulation entfernt die Ozeaneisendüngung im Südlichen Ozean und im äquatorialen Pazifik am meisten CO₂ aus der Atmosphäre. Der dafür verantwortliche Mechanismus unterscheidet sich zwischen den beiden Meeresgebieten aber deutlich. Im Südlichen Ozean führt die Eisendüngung lokal zu einem deutlich höheren Phytoplanktonwachstum, ohne dass den benachbarten Meeresgebieten dadurch die Nährstoffe entzogen wurden. Dies liegt an der besonderen Zirkulation des Südlichen Ozeans.
Im äquatorialen Pazifik hat das lokale Phytoplanktonwachstum durch die Ozeaneisendüngung ebenfalls deutlich zugenommen. In den angrenzenden Regionen ist der Nährstoffgehalt aufgrund der Downstream Nutrient Depletion, also weil die Strömungen durch das starke Phytoplanktonwachstum nährstoffärmer werden, deutlich gesunken. Die Ozeaneisendüngung hat die Produktivität in den benachbarten Meeresgebieten des äquatorialen Pazifiks also reduziert.
Wie die Forscher erklären, führt dieser „Nährstoffraub“ zu einem deutlichen Rückgang des Makrozooplanktons, einer zentralen Nahrungsquelle für Fische. Laut der Simulation sinkt die Menge des Makrozooplanktons in mindestens 14 Prozent der globalen Ozeanfläche um mindestens 10 Prozent, wenn im äquatorialen Pazifik nur 0,35 Prozent der Ozeanoberfläche mit Eisen gedüngt werden. Die Eisendüngung dieser Meeresregion würde zudem sauerstoffarme Zonen ausweiten und die Zusammensetzung des Planktons hin zu kleineren, deutlich weniger nahrhaften Arten verschieben.
Im Südlichen Ozean wäre der Effekt der Eisendüngung gegenteilig. Eine Düngung von nur 0,2 Prozent des Südlichen Ozeans würde zu einer globalen Zunahme der Meeresgebiete, in denen Makrozooplankton gut wachsen können, von 13 Prozent führen.
Die Studie hat nicht nur die Düngungsphase, sondern auch die anschließende 60-jährige Erholungsphase untersucht. Laut der Simulation erholt sic