Ozeane verändern ihre Farbe: Klimawandel beeinflusst maritime Ökosysteme

Wer in den Süden zum Urlaub machen fliegt, der schwärmt nicht selten auch von der Farbe des Meeres. Diese verändert sich aber, wie nun eine Studie rausfand. die Daten aus insgesamt 20 Jahren analysiert. Das ist nicht einfach nur eine kosmetische Veränderung, sondern deutet auf massive Änderungen in den maritimen Ökosystemen hin. Hauptverantwortlich ist mit hoher Wahrscheinlichkeit der menschengemachte Klimawandel.

Satellitendaten aus 20 Jahren

Über Jahrzehnte hinweg haben Satelliten aus dem All die Farben der Ozeane der Erde vermessen und dabei Daten über die Lichtreflektionen des Wassers gesammelt. Besondere Bedeutung hat dabei ein Satellit namens Aqua, der mittels eines speziellen Sensors seit 20 Jahren hochqualitative Daten zu den Farben der Ozeane sammelt. In einer neuen Studie des Massachusetts Institute of Technology (MIT) sowie des britischen National Oceanography Center wurden diese Daten nun analysiert. Dabei stellte sich heraus, dass die Ozeane in den letzten 20 Jahren ihre Farbe auf eine Art und Weise geändert haben, die nicht mehr nur mit natürlicher Variabilität erklärt werden kann.

„I’ve been running simulations that have been telling me for years that these changes in ocean color are going to happen. To actually see it happening for real is not surprising, but frightening. And these changes are consistent with man-induced changes to our climate„, so Stephanie Dutkiewicz, eine der Koautorinnen der Studie.

Farbe der Ozeane gibt Rückschlüsse auf Ökosysteme

Die Farbe der Ozeane reflektiert das Leben, das sich in den oberen Schichten des Wassers befindet. Diese oberen Schichten gehen bis zu einer Tiefe von 100 Metern. Essentiell handelt es sich um den Bereich, in dem das Meereswasser auf die Atmosphäre trifft und Kohlendioxid aus der Luft absorbiert.

Tiefblaues Wasser enthält üblicherweise nur wenig Leben, während grünes Wasser die starke Anwesenheit von Ökosystemen in Form von Phytoplankton und anderen Kleinstlebewesen anzeigt. Bei Phytoplankton handelt es sich um pflanzenähnliche Mikroben, die Chlorophyll enthalten und eine Grundlage der maritimen Nahrungskette darstellt. Von ihm ernähren sich unter anderem Zooplankton und Krustentiere, die dann von größeren Fischen und maritimen Säugetieren gefressen werden. Ohne Phytoplankton würde die maritime Nahrungskette teilweise zusammenbrechen, was das maritime Leben und auch die Ernährung der Menschen deutlich beeinflussen würde.

Phytoplankton stellt nicht nur Nahrungsmittel zur Verfügung, sondern produziert durch Photosynthese auch Sauerstoff, der dann in den Ozean und in die Atmosphäre abgegeben wird. Gleichzeitig wird dabei Kohlendioxid aufgenommen. Die Überwachung der Phytoplankton-Level in den Ozeanen ist daher ein guter Weg, die Reaktion von maritimen Ökosystemen auf den Klimawandel zu evaluieren. Allerdings waren bisher Daten aus mindestens 30 Jahren nötig, um Trends in der Entwicklung der Chlorophyl-Niveaus in Phytoplankton überwachen zu können.

Der Klimawandel und das Leben im Ozean

Dutkiewicz und ihre Kolleg:innen haben bereits 2019 ein neues Model entwickelt, das zeigte, dass die natürliche Variabilität bei der Farbe der Ozeane deutlich kleiner ausfallen müsste als sich in der Realität widerspiegelt. Mit diesem Modell ließ sich die Menge der nötigen Daten auf 20 statt 30 Jahre reduzieren.

„So I thought, doesn’t it make sense to look for a trend in all these other colors, rather than in chlorophyll alone? It’s worth looking at the whole spectrum, rather than just trying to estimate one number from bits of the spectrum„, so BB Cael, Hauptautor der Studie.

Das Team analysierte die Daten des Aqua-Satelliten aus den letzten 20 Jahren. Dabei beobachteten sie die Farbveränderungen des Wassers in unterschiedlichen Regionen über die Jahre. Sie entdeckten einen klaren Trend, der von der jährlichen Variabilität abweicht.

Diese Daten verglichen die Forscher:innen dann mit dem Modell, das Dutkiewicz entwickelt hat. Dieses simulierte die Ozeane der Erde in zwei Szenarien: Einem mit Existenz von Treibhausgasen und einem ohne. Mit dem Treibhausgas-Modell wurde vorausgesagt, dass es innerhalb von 20 Jahren einen deutlichen Trend geben würde, der zur Veränderung der Farben der oberflächlichen Schichten der Ozeane führen würde. Diese Voraussagen waren fast identisch mit den Beobachtungen aus den echten Daten.

„This suggests that the trends we observe are not a random variation in the Earth system. This is consistent with anthropogenic climate change. This gives additional evidence of how human activities are affecting life on Earth over a huge spatial extent„, so Cael.

„The color of our oceans has changed. And we can’t say how. But we can say that changes in color reflect changes in plankton communities, that will impact everything that feeds on plankton. It will also change how much the ocean will take up carbon, because different types of plankton have different abilities to do that. So, we hope people take this seriously. It’s not only model that are predicting these changes will happen. We can now see it happening, and the ocean is changing„, so Dutkiewicz.

Die Forscher:innen gehen davon aus, dass die Messung der Farben der Ozeane klare und genaue Möglichkeiten schaffen kann, die Auswirkungen des Klimawandels auf maritime Ökosysteme zu ermitteln.