Farbe der Ozeane verändert sich als Folge des Klimawandels
Die Farbe der Ozeane hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten erheblich verändert. Grund dafür ist wohl der Klimawandel. So lautet das Fazit einer Studie von Forschern des MIT, des National Oceanography Centers in Grossbritannien und weltweit forschender Institute.
Quelle: NASA und Joshua Stevens
Satellitenaufnahme der Nordsee: Um die Veränderungen der Ozeanfarbe zu verfolgen, analysierten die Wissenschaftler Messungen der Ozeanfarbe, die vom Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) an Bord des Aqua-Satelliten gemacht wurden, der die Ozeanfarbe seit 21 Jahren überwacht.
In einer Studie, die in der Fachzeitschrift «Nature» veröffentlicht wurde, schreibt das Team, dass es in den letzten zwei Jahrzehnten Veränderungen in der Farbe der Ozeane festgestellt hat, die sich nicht allein durch natürliche, von Jahr zu Jahr auftretende Schwankungen erklären lassen. Die für das menschliche Auge subtilen Farbveränderungen seien auf 56 Prozent der Weltmeeresoberfläche zu beobachten.
Die Forscher stellten dabei insbesondere fest, dass die tropischen Ozeanregionen in Äquatornähe im Laufe der Zeit immer grüner geworden sind. Da die Farbe eines Ozeans praktisch ein Spiegelbild der Organismen und Materialien in seinem Wasser ist, deutet die Farbveränderung darauf hin, dass sich auch die Ökosysteme an der Meeresoberfläche verändern.
Klimawandel als wahrscheinliche Ursache
Wie es in einer Mitteilung des Massachusetts Institute of Technology (MIT) zur publizierten Studie heisst, könne das Team zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht sagen, wie genau sich die Meeresökosysteme verändern. In einem seien sie sich aber sicher; der vom Menschen verursachte Klimawandel sei wahrscheinlich die Ursache für die Farbveränderungen.
«Ich habe jahrelang Simulationen durchgeführt, die zeigten, dass diese Farbveränderungen eintreten werden», erklärt Stephanie Dutkiewicz, Mitautorin und leitende Wissenschaftlerin im MIT Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences sowie dem Center for Global Change Science. Dass es tatsächlich passiere, sei daher nicht überraschend, aber erschreckend.
«Dies ist ein weiterer Beweis dafür, wie menschliche Aktivitäten das Leben auf der Erde in einem riesigen räumlichen Ausmass beeinflussen», fügt der Hauptautor B. B. Cael vom National Oceanography Center in Southampton hinzu. Zu den Co-Autoren der Studie gehören auch Stephanie Henson vom National Oceanography Center, Kelsey Bisson von der Oregon State University und Emmanuel Boss von der University of Maine.
Farbe des Ozeans spiegelt Leben wider
Die Farbe des Ozeans spiegelt das Leben wider, das unter seinen oberen Schichten lebt. Im Allgemeinen weisen tiefblaue Gewässer eher weniger Mikroorganismen auf, während grünere Gewässer auf das Vorhandensein von Ökosystemen und vor allem von Phytoplankton hinweisen. Dabei handelt es sich um pflanzenähnliche Mikroben, die das grüne Pigment Chlorophyll enthalten.
Phytoplankton bildet die Grundlage der aquatischen Nahrungskette und ernährt komplexe Organismen; vom mikroskopisch kleinen Zooplankton bis hin zu Muscheln, die dann von grösseren Fischen und Meeressäugern gefressen werden. Weiter ist das Phytoplankton auch ein wichtiger Faktor für die Fähigkeit des Ozeans, Kohlendioxid zu binden und zu speichern.
Eine Überwachung des Phytoplanktons an der Meeresoberfläche eignet sich deshalb gut dafür, bewerten zu können, wie Ozeane auf den Klimawandel reagieren. Vor diesem Hintergrund hat das Team mittels Messungen von Satelliten vom Weltraum aus Veränderungen des grünen Pigments im Phytoplankton verfolgt.
Quelle: NASA
Die Farbe eines Ozeans spiegelt das Leben wider, das unter seinen oberen Schichten lebt. Diese Satellitenaufnahme von 2018 zeigt die Nordsee: Das Phytoplankton ist in diesem Gebiet in der Regel am reichlichsten vorhanden, wenn die Frühjahrsschmelze und der Abfluss das Wasser auffrischen und Nährstoffe zuführen, sobald die Sonneneinstrahlung zunimmt.
Farbunterschiede für menschliches Auge zu subtil
In der Studie analysierten Cael und sein Team dafür Messungen der Ozeanfarbe, die vom Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) an Bord des Aqua-Satelliten aufgenommen wurden, der seit 21 Jahren die Farbe der Ozeane überwacht. MODIS nimmt dabei gemäss Mitteilung Messungen in sieben sichtbaren Wellenlängen vor.
Für das menschliche Auge sind die Farbunterschiede, die der Satellit aufnimmt, zu subtil, um sie unterscheiden zu können: Ein Grossteil des Ozeans erscheint für unsere Augen blau, während die tatsächliche Farbe eine Mischung aus subtileren Wellenlängen von Blau über Grün bis hin zu Rot enthalten kann.
Cael führte eine statistische Analyse durch, bei der er alle sieben vom Satelliten zwischen 2002 und 2022 gemessenen Farben des Ozeans miteinander verglich. Zunächst untersuchte er, wie stark sich die sieben Farben in einem bestimmten Jahr von Region zu Region veränderten, was ihm einen Eindruck von ihren natürlichen Schwankungen vermittelte.
Anschliessend zoomte er hinaus, um zu sehen, wie sich diese jährlichen Schwankungen der Ozeanfarben über einen längeren Zeitraum von zwei Jahrzehnten veränderten. Diese Analyse ergab daraufhin einen klaren Trend, der über die normalen jährlichen Schwankungen hinausgeht.
Keine zufälligen Schwankungen
Um herauszufinden, ob dieser Trend mit dem Klimawandel zusammenhängt, zog er ein Modell von Stephanie Dutkiewicz von 2019 heran. Dieses simulierte die Ozeane der Erde unter zwei Szenarien: eines mit und eines ohne den Zusatz von Treibhausgasen.
Das Treibhausgasmodell sagte voraus, dass sich innerhalb von 20 Jahren ein Trend abzeichnen sollte. Dem Trend zufolge dürfte es in etwa 50 Prozent der Weltmeere zu Farbveränderungen des Wassers kommen. Die Voraussage stimmt mit den Ergebnissen überein, die Cael bei seiner Analyse der realen Satellitendaten festgestellt hatte.
«Dies deutet darauf hin, dass die von uns beobachteten Trends keine zufälligen Schwankungen im Erdsystem sind», erklärt Cael. «Es steht im Einklang mit dem anthropogenen Klimawandel.»
Dutkiewicz: «Die Farbe unserer Ozeane hat sich verändert.» Das Team könne zwar noch nicht genau sagen wie. «Aber wir können sagen, dass die farblichen Unterschiede Veränderungen in den Planktongemeinschaften widerspiegeln, die sich auf alles auswirken, was sich von Plankton ernährt.»
Es werde sich daher auch ändern, wie viel Kohlenstoff der Ozean aufnehmen wird, da verschiedene Planktonarten in diesem Zusammenhang unterschiedliche Fähigkeiten haben. «Wir hoffen also, dass die Menschen dies ernst nehmen. Es sind nicht nur Modelle, die diese Veränderungen vorhersagen. Wir können jetzt sehen, wie es geschieht, und der Ozean verändert sich.» (mgt/pb)
Zur Studie im Fachmagazin «Nature»: www.nature.com/articles/s41586-023-06321-z
Zur Mitteilung des Massachusetts Institute of Technology: news.mit.edu
