22.09.2004 · Schon seit langem besteht kein Zweifel mehr daran, daß in den vergangenen zwei Jahrhunderten die Konzentration von Kohlendioxyd in der Atmosphäre deutlich zugenommen hat. Wieviel Oxid schlucken die Meere?
Von Horst RademacherSchon seit langem besteht kein Zweifel mehr daran, daß in den vergangenen zwei Jahrhunderten die Konzentration von Kohlendioxyd in der Atmosphäre um mehr als 35 Prozent zugenommen hat. Es herrscht weitgehend Einigkeit darüber, daß das Verbrennen fossiler Energieträger in Fabriken, Automotoren und im Haushalt wesentlich für diesen rapiden Anstieg mitverantwortlich ist. Dieser wäre sogar noch deutlich höher, gäbe es die Meere nicht, die größere Mengen an Kohlendioxyd binden. Wieviel anthropogenes Kohlendioxyd sie aufgenommen haben, war bislang aber ungeklärt. Folgt man einer jetzt veröffentlichten gründlichen Untersuchung, betrüge die Konzentration an Kohlendioxyd in der Luft ohne den Einfluß der Meere heute nicht 380, sondern sogar 435 Teile pro Million.
Jede volle Sprudelflasche beweist, daß Wasser eine große Menge Kohlendioxyd lösen kann. Dafür muß das Wasser allerdings mit dem Kohlendioxyd direkt in Kontakt kommen. Vor dem Abfüllen des Sprudels wird Kohlendioxyd deshalb maschinell durch das Wasser geleitet. Das Meerwasser der Ozeane kann Kohlendioxyd auf verschiedenen Wegen aufnehmen. Ein großer Teil gelangt durch den direkten Kontakt des Wassers mit der Atmosphäre in das Meer. Sinkt dieses Wasser in tiefere Meeresschichten, erhöht sich die Konzentration an Kohlendioxyd durch die Oxydation mariner Biomasse. Schließlich trägt die Auflösung der Kalziumkarbonatskelette von Plankton und anderen Kleinstlebewesen im chemisch leicht sauren Meerwasser zur weiteren Erhöhung bei.
Wieviel Kohlendioxyd gelangte bisher ins Meer?
Die Meereskundler standen lange Zeit vor der unlösbar scheinenden Aufgabe, aus dieser Fülle an Quellen für das Meerwasser jenen Anteil an Kohlendioxyd zu ermitteln, der seit Beginn des Industriezeitalters in den Ozean gelangte. Eine aus 15 Wissenschaftlern bestehende internationale Forschergruppe unter Leitung von Christopher Sabine vom Labor für marine Umweltfragen der "National Oceanic and Atmospheric Administration" (NOAA) in Seattle, an der auch Douglas Wallace vom Geomar-Institut der Universität Kiel beteiligt war, hat diese Frage nun beantwortet.
Die Gruppe wertete dazu die umfangreichen Meßergebnisse zweier internationaler Meeresforschungsprogramme aus. Anhand der nahezu 10.000 einzelnen Messungen der chemischen Zusammensetzung des Wassers in allen Teilen der Weltmeere waren die Forscher in der Lage, den seit Beginn des Industriezeitalters ins Meer gelangten Anteil an Kohlendioxyd zu bestimmen. Dazu ermittelten sie unter anderem das Alter des Wassers in verschiedenen Meerestiefen aus der Konzentration radioaktiver Isotope, die nach den Kernwaffenversuchen in der Atmosphäre ins Meer gelangten.
Unterschiedliche geographische Verteilung
Wie die Gruppe jetzt in der Zeitschrift "Science" (Bd. 305, S. 367) schreibt, haben die Weltmeere seit dem Jahre 1800 knapp 120 Milliarden Tonnen Kohlenstoff aufgenommen, der aus der Verbrennung fossiler Energieträger stammt. Das entspricht etwa der Hälfte des in dieser Zeit durch Verbrennung freigesetzten Kohlenstoffs. Die Lösung im Meerwasser geschah fast ausschließlich an der Meeresoberfläche, also dort, wo das Wasser direkt mit der Luft in Kontakt kommt. Überraschend an den Ergebnissen ist, daß die Aufnahme an Kohlendioxyd erhebliche geographische Unterschiede aufweist. Nahezu ein Viertel des anthropogenen Kohlendioxyds ist in den Nordatlantik gelangt. Im wesentlich größeren Südozean südlich von 50 Grad südlicher Breite sind dagegen nur neun Prozent des industriellen Kohlendioxyds gelöst.
Während die Forschergruppe noch nach den Ursachen für die Unterschiede in der geographischen Verteilung des anthropogenen Kohlendioxyds sucht, kann sie die Tiefenverteilung des gelösten Gases relativ leicht erklären. Nahezu die Hälfte befindet sich nämlich in Wassertiefen von weniger als 400 Metern, wobei die obersten 200 Meter die höchste Konzentration aufweisen. Das liegt daran, daß es mehrere Jahrhunderte dauern kann, bis Meerwasser von der Oberfläche in größere Tiefen sinkt. Das Kohlendioxyd des Industriezeitalters hat also den größten Teil der Tiefsee noch lange nicht erreicht. Deshalb können die Weltmeere in Zukunft noch wesentlich mehr davon aufnehmen. Nach den Rechnungen der Forscher haben sie unter den jetzigen Klimabedingungen ihre Aufnahmekapazität erst zu etwa einem Drittel ausgeschöpft. Im Laufe mehrerer Jahrtausende, so schreiben sie, könnten etwa 90 Prozent des gesamten anthropogenen Kohlendioxyds im Meerwasser enden.
Meerwasser würde saurer werden
Die Folgen einer solch starken Erhöhung wären allerdings erheblich. Unter anderem ergaben Modellrechnungen, daß das oberflächennahe Meerwasser um 0,4 Einheiten saurer würde. Das hätte nicht nur direkte Konsequenzen für die Meereslebewesen. Es beeinflußte auch den Kalziumgehalt im Meerwasser, eine der wichtigsten Größen, welche die langfristige Speicherung von Kohlendioxyd in Karbonatgesteinen bestimmt.
Eine Forschergruppe um Richard Freely, die ebenfalls am Labor für marine Umweltfragen der NOAA arbeitet, hat berechnet, wie ein höherer Anteil an Kohlendioxyd die Auflösung jener Karbonatschalen beeinflußt, die ständig als "Kalkregen" auf den Meeresgrund sinken. Wie die Gruppe in der gleiche Ausgabe von "Science" (Bd. 305, S. 362) schreibt, ist zu erwarten, daß erheblich mehr Karbonat im Meerwasser aufgelöst wird, bevor es den Meeresboden erreicht. Bei dieser chemischen Reaktion werden Kalziumionen frei, die in der Lage sind, Kohlendioxyd-Moleküle im Meerwasser zu binden. Der Vorgang würde wiederum die Aufnahmekapazität von Meerwasser für das Treibhausgas erhöhen. In einem beide Untersuchungen begleitenden Kommentar kommt Taro Takahashi vom Lamont-Doherty-Observatorium der Columbia University in New York zu dem Schluß, daß die Meereskundler erst allmählich die Folgen einer höheren Konzentration an Kohlendioxyd im Meerwasser zu verstehen beginnen und viele Detailfragen noch völlig ungeklärt sind.
