Vom Treibhaus zum Eishaus

Der Beginn der Vereisung der Antarktis vor 34 Millionen Jahren gilt als eine der größten klimatischen Veränderungen der Erdgeschichte. Dieses Ereignis ging einher mit tief greifenden langfristigen Veränderungen des globalen Kohlenstoffkreislaufs; der Gehalt an Kohlendioxid in der Atmosphäre sank dramatisch.

Wissenschaftler des GKSS-Forschungszentrums Geesthacht entdeckten gemeinsam mit Kollegen vom National Oceanography Centre in Southampton (UK) anhand von Modellrechnungen jetzt einen entsprechenden Zusammenhang:

Während der Bildung des antarktischen Eisschilds sank der Meeresspiegel, da große Mengen von Wasser im Eis gebunden wurden. Die Senkung des Meeresspiegels legte Gesteine des Kontinentalschelfs frei, die Kalziumcarbonat (Kalk) enthielten. Kalziumcarbonat ist Baumaterial vieler Meeresorganismen, wie etwa Korallen, Muscheln oder einiger Einzellern wie Coccolithophoren und Foraminiferen. Die Bildung von Kalk durch diese Organismen trägt zur Reduzierung des Treibhausgases Kohlendioxid im Meerwasser und in der Atmosphäre bei und spielt deshalb im Klimahaushalt sowie in der Chemie des Meeres eine tragende Rolle. Erhebliche Mengen von Kalzium- und Karbonationen wurden über Regen- und Flusswasser aus den freigelegten Gesteinen ausgewaschen und reicherten sich im Meerwasser an. Diese Prozesse bewirkten, dass sich die sogenannte "Calcit-Kompensationstiefe" (engl. Calcite Compensation Depth - CCD) in tiefere Wasserschichten verlagerte. Der Begriff "Calcit-Kompensationstiefe" bezeichnet eine Wassertiefe, in der sich der Eintrag von Kalziumcarbonat und deren Auflösung im Gleichgewicht befindet. Verschiebt sich die CCD in die Tiefe, wird Kohlenstoff verstärkt in Sedimenten am Meeresgrundes einlagert und der atmosphärische Anteil an Kohlendioxid nimmt ab. Zusätzlich wirkt dieser Prozess der Versauerung des Meeres entgegen.

Das Meer kann sauerer werden

Aus den Arbeiten des Helmholtz-Forschers Agostino Merico aus Geesthacht und seinen Kollegen lassen sich auch Szenarien für die Zukunft entwickeln. "Ein klimabedingter Meeresspiegelanstieg könnte bewirken, dass die von uns modellierten und veröffentlichten Prozesse entgegengesetzt laufen. Eine entsprechende Heraufsetzung der CCD durch die Neubildung von karbonathaltigen Riffen hängt allerdings von der Überlebensfähigkeit der kalzifizierenden Organismen während der Versauerung der Meere ab", erläutert Dr. Agostino Merico. Der sinkende pH-Wert setzt die natürliche Karbonatsättigung des Meerwassers herab – es wird sauer. Steinkorallen oder andere Organismen, die Skelette oder Schalen aus Kalziumkarbonat produzieren, könnten langsamer wachsen und zerbrechlicher werden.

Titel der Veröffentlichung:

Eocene/Oligocene ocean de-acidification linked to Antarctic glaciation by sea-level fall

Nature, 24. April

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Bildunterschrift: Prozesse, die vor ca. 34 Millionen Jahren, den Kohlenstoffkreislauf beeinflussten. Grafik: Dr. Agostino Merico /GKSS-Forschungszentrum Geesthacht

Dr. Agostino Merico
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Quelle: GKSS Forschungszentrum