Ein seit Jahrzehnten betriebenes Observatorium im Südlichen Ozean sammelt seit fast 30 Jahren Daten und liefert zentrale Erkenntnisse über Kohlenstoffaufnahme, Veränderungen der Meeresökosysteme und Klimatrends. Angesichts weltweiter Kürzungen bei Umweltbeobachtungsprogrammen gewinnt das australische Projekt zunehmend an Bedeutung.
Von Christopher Traill, University of Tasmania; Elizabeth Shadwick, CSIRO und Tyler Rohr, University of Tasmania
In einer Welt, die vom Klimawandel betroffen ist, spielt der Südliche Ozean eine überragende Rolle. Er absorbiert bis zu 40% der vom Menschen verursachten Emissionen, die von den Ozeanen aufgenommen werden, und beherbergt gleichzeitig einige der empfindlichsten Ökosysteme der Welt.
Diese Ökosysteme und ihre Veränderungen zu verstehen ist entscheidend – aber schwierig. In diesem abgelegenen und dynamischen Ozean werden langfristige Muster und Trends häufig von kurzfristigen Schwankungen überlagert.
Die einzige Möglichkeit, das Rauschen zu durchschauen, besteht darin, Jahr für Jahr und über Jahrzehnte hinweg kontinuierliche Messungen durchzuführen.
Im Herzen des Südlichen Ozeans treibt eine gelb-blaue Struktur von der Größe eines Autos an der Oberfläche. Sie wirkt unscheinbar, ist jedoch die sichtbare Spitze eines gewaltigen Unterwasser-Observatoriums, das seit fast drei Jahrzehnten den Puls dieser Region misst.
Dieses Observatorium, das als Southern Ocean Time Series (SOTS) bekannt ist, hält Winde in Zyklonstärke und bis zu 18 Meter hohe Wellen aus. Die Erkenntnisse, die es liefert, wurden in mehreren aktuellen Studien gesammelt, darunter eine, die gerade in Ocean Science veröffentlicht wurde.
Von der Oberfläche zum Meeresboden
Das Observatorium wurde 1997 von dem CSIRO-Forscher Tom Trull eingerichtet und besteht aus zwei automatisierten Tiefwasserverankerungen etwa 500 Kilometer südwestlich von Tasmanien.
Diese Verankerungen sind in 4.500 Metern Tiefe am Meeresboden verankert und werden durch jährliche Fahrten des CSIRO-Forschungsschiffs Investigator von Hobart aus gewartet.
Gemeinsam beobachten sie die gesamte Wassersäule, von der wellengepeitschten Oberfläche bis in die Tiefsee. Das SOTS-Programm befindet sich inzwischen im 28. Jahr und ist das am längsten laufende Beobachtungsprogramm im offenen Südlichen Ozean.
Das einzige wirkliche Zeichen des Observatoriums ist die gelbe Verankerung an der Oberfläche, die als Southern Ocean Flux Station bekannt ist. Sie verfügt über eine Reihe von 30 verschiedenen Atmosphären- und Wettersensoren. Diese übermitteln nahezu in Echtzeit Wetterdaten, die für die Vorhersagen des Bureau of Meteorology verwendet werden.
Unter der Oberfläche befinden sich ein automatischer Wasserprobenehmer und etwa 40 Sensoren, die entlang der 4.500 m langen Verankerungsleinen bis in die Tiefsee reichen. An das schwimmende Labor schließt sich eine weitere Verankerung an, die aus drei großen Trichtern besteht, die sinkende Meerespartikel auf ihrer Reise zum Meeresboden abfangen.
Welche Daten hat das Observatorium geliefert?
Die neu veröffentlichte Studie nutzt die Daten des Observatoriums von 1997 bis 2022, um zu quantifizieren, wie Wärme und Kohlenstoff in den Ozean gelangen und wie sich die Struktur des Ökosystems im Laufe der Jahreszeiten verändert.
Diese Ergebnisse zeigen, wie wichtig die winzigen Meerespflanzen sind, die als Phytoplankton bekannt sind.
Sie kontrollieren die Menge des atmosphärischen Kohlendioxids, die in den Ozean gelangt. Dies kann direkt damit zusammenhängen, wie viel Kohlenstoff es tatsächlich in die Tiefsee schafft und dort für lange Zeiträume eingeschlossen wird – dieser Prozess ist als „biologische Pumpe“ bekannt.
Gleichzeitig versuchen Forschende herauszufinden, was die Phytoplanktonpopulationen steuert und wie sie zur Kohlenstoffaufnahme in diesem Teil des Ozeans beitragen. Eine weitere am SOTS-Standort durchgeführte Studie, die Anfang dieses Jahres veröffentlicht wurde, zeigt, wie eng das marine Leben in dieser Region mit einem essenziellen, aber seltenen Spurenelement im Meerwasser verknüpft ist – Eisen.
Das SOTS-Programm hat den Wissenschaftlern auch geholfen, Veränderungen in der Chemie des Südlichen Ozeans zu erkennen, wie z.B. die Versauerung der Ozeane durch den Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids.
Es ermöglicht auch Messungen darüber, wie Kohlenstoff vom Meer aufgenommen wird, wie marine Ökosysteme dabei helfen, diesen Kohlenstoff in der Tiefe zu speichern, und wie energiereiche Winde dabei helfen, lebenswichtige Nährstoffe für diese Ökosysteme zu liefern.
Dank des Observatoriums wurde sogar eine neue marine Art entdeckt.
Der Schlüssel zum Erfolg
All diese Ergebnisse sind nur dank der langen Laufzeit und der kontinuierlichen Finanzierung des SOTS-Programms möglich. Es liefert ausreichend Daten mit großer zeitlicher Tiefe und schließt Lücken, die Satellitenbeobachtungen nicht abdecken können.
Ohne gezielte, langfristige Beobachtungen hätten wir keine verlässliche Grundlage, um den Klimawandel zu verfolgen, und nur ein unzureichendes Verständnis der Wettersysteme und Ökosysteme in dieser bedeutenden Region der Erde. Das Programm trägt zudem zur täglichen Wettervorhersage in Australien und zur Einschätzung langfristiger Klimatrends bei.
Doch der Wert des SOTS-Programms reicht weit über den Südlichen Ozean hinaus. Als Teil eines internationalen, koordinierten Netzwerks trägt das nationale Monitoringprogramm dazu bei, Wetter und Klima global zu beobachten, zu verstehen und vorherzusagen – und hilft uns, uns auf künftig häufigere Extremereignisse vorzubereiten.
Dieses Beispiel kommt zur rechten Zeit. Die Mittelkürzungen bei der US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) haben zu Entlassungen geführt. Im nächsten Jahr sollen 17% der NOAA-Mitarbeiter entlassen werden, und es besteht die Gefahr, dass die Stationen zur Überwachung extremer Wetterbedingungen geschlossen werden.
Die NOAA ist für mehrere Meeresüberwachungsstationen verantwortlich. Sie ist auch für die meteorologischen Satelliten und das Argo-Roboterprogramm verantwortlich – beides weltweit wichtige Überwachungsplattformen.
Während internationale Programme zur Ozean- und Klimabeobachtung durch drohende Kürzungen und den Ausfall von Messsystemen unter Druck geraten, läuft Australiens Southern Ocean Time Series weiter – und gewinnt dabei zunehmend an Bedeutung.
Die Finanzierung des SOTS-Programms erfolgt über das Integrated Marine Observing System, die Australian Antarctic Program Partnership und durch die Zusammenarbeit zwischen CSIRO und dem Bureau of Meteorology.
Christopher Traill, Doktorand der Biogeochemie des Südlichen Ozeans, University of Tasmania, Elizabeth Shadwick, leitende Wissenschaftlerin, Umwelt, CSIRO und Tyler Rohr, ARC DECRA Fellow/Dozent, IMAS, University of Tasmania
Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative-Commons-Lizenz neu veröffentlicht. Lesen Sie hier den Originalartikel.