Forschung

Was die Forschung untersucht und herausfindet, wird durch  Wissenstransfer greifbar und verständlich.
Und ermöglicht so sinnvolles und effektives Handeln für die Meere .

Der Schnee im Meer

Unterwasseraufnahme in Blautönen. Man erkennt schemenhaft den Meeresboden und die Wasseroberfläche.

© Free-Photos/ pixabay

Schnee im Meer? Wie soll das denn gehen?
Wir berichten hier über ein Phänomen, das wohl kaum bekannt ist. Dem Meeresschnee, auch Detritus. Darunter verstehen Wissenschaftler:innen das Herabrieseln von toten Organismen und Kotkügelchen in den Ozeanen. Klingt nicht weiter wichtig? Ist es aber! Es ist vielleicht sogar von so hoher Relevanz für unsere Erde, dass eigentlich jede:r darüber Bescheid wissen sollte.

Diese Partikel entstehen mit Hilfe der Photosynthese – dem Umwandeln von CO2 zu Biomasse – durch Kieselalgen, Grünalgen oder spezielle Planktonarten. Sinken diese „Schneeflocken“ in die Tiefe und verlassen den Nahrungskreislauf, entsteht insgesamt eine negative CO2 Bilanz. Dieser Prozess – auch die biologische Pumpe genannt – ist somit ausschlaggebend für das Wohlergehen unseres Planeten, denn das Meer dient damit als größter Kohlenstoffspeicher der Erde.

Durch den Klimawandel und die einhergehende Meereserwärmung, sowie die Versauerung der Ozeane, wird diese biologische Kohlenstoffpumpe einen Wandel erfahren. Unser momentanes Verständnis lässt dabei nichts Gutes erahnen, denn vieles deutet darauf hin, dass der Meeresschnee einen weiteren Kipppunkt darstellt. Denn nimmt dessen Leistung bei steigendem Kohlenstoffaustoß ab – durch weniger Primärproduktion, also weniger Photosynthese, geänderte Meeresströmungen oder höhere Re-Mineralisation – tritt irgenwann ein unaufhaltsamer Rückkopplungseffekt ein. Folgen wären der Verlust des größten CO2-Speichers und eine extreme Erderwärmung.

Den zugehörigen Artikel als Teil der Serie Kippelemente findet ihr auf der Website der Klimareporter. Auch in unserem Beitrag „Das erste Kippelement ist das schnellste“ könnt ihr mehr zur Thematik erfahren.

Wer sich bezüglich der Versauerung der Ozeane weiter schlau machen möchte, findet hier entsprechendes Lesematerial:

Ihr wollt noch mehr wissen? Dann probiert doch mal unsere Suchfunktion aus! Darüber erhaltet ihr Zugang zu über 4.000 Blogbeiträgen aus dem Reich der Tiefe.

Expeditionskrimi MOSAiC: Besatzungswechsel nun auf dem Seeweg

Ein Forscher steht mit rotem Anzug mitten im Eis vor dem großen Schiff Polarstern

© Alfred-Wegener-Institut / Torsten Sachs (CC-BY 4.0)

Bereits Ende März war für die Forscher:innen der Expedition MOSAiC auf der Polarstern klar: durch Corona sitzen sie fest. Mit einer Pandemie hatte niemand gerechnet, die Crew konnte nicht wie geplant per Flugzeug über Spitzbergen ausgetauscht werden. Die ganze Expedition stand auf dem Spiel. Jetzt, in der dritten Maiwoche, gibt es Licht am Horizont: nach wochenlangen internationalen Verhandlungen ist eine Lösung für den Besatzungswechsel und die Rettung der Jahrhundertexpedition gefunden worden. Auf dem Seeweg bringen die deutschen Forschungsschiffe FS Maria S. Merian and FS Sonne nun 56 Wissenschaftler:innen und 37 Besatzungsmitglieder, die vorher 17 Tage in strengster Quarantäne verbracht haben, plus 14 Tonnen Nachschub nach Svalbard, wo ihnen die Polarstern an der Eiskante entgegenkommt.

Die genauen Details rund um diesen Austausch und die Folgen für das gesamte Forschungsprojekt erläutert der Expeditionsleiter Markus Rex im Podcast „IQ-Wissenschaft und Forschung“ des Bayerischen Rundfunks.

Und wer wissen will, was die Eisbären in der Zwischenzeit mit den auf der Scholle zurückgelassenen Messinstrumenten angestellt haben werden, wird nach der Rückkehr zur Scholle hier dazu etwas finden: Im Tagebuch der MOSAiC könnt ihr verfolgen, was an Bord der Polarstern und rundum im Eis geschieht und im Moment auch parallel wie sich die neue Besatzung auf den beiden anderen Forschungsschiffen auf den Wechsel vorbereitet.

Markus Rex wurde bereits vor Expeditionsbeginn für den Forschungspodcast Resonator interviewt und berichtet in einer 50-minütigen Folge ausführlich über das bevorstehende Forschungsabenteuer.

Mehr über MOSAiC erfahrt ihr auf den Seiten des AWI.

Das erste Kippelement ist das schnellste

Gletscheransicht mit Meerblick aus der Vogelperspektive

© NASA / ​Wikimedia Commons

Der Name kündigt bereits eine gewisse Ernsthaftigkeit des Themas an: Kippelemente setzen bei bereits kleinen externen Störungen eine Kette in Gang, die – einmal angestoßen – nicht mehr zu kontrollieren ist. So auch beim Gletscherschmelzen in der Antarktis: die Gletscher, die jetzt schon kleiner werden, könnten zukünftig diejenigen sein, die dadurch noch schneller schrumpfen.

Hier sind die zwei großen Gletscher Thwaites und der Pine-Island gemeint, deren Schelfeis sich wegen ihrer besonderen Geometrie und Lage deutlich schneller zurückziehen als vergleichbare Gletscher in der Ostantarktis. Das konnte nun im Rahmen der neuen Studie des Potsdam-Institus für Klimafolgenforschung (PIK) „Scaling of instability timescales of Antarctic outlet glaciers based on one-dimensional similitude analysis“ herausgefunden werden. Denn ziehen sich die Gletscher ins Innere des Landes zurück, steigt die Geschwindigkeit des Rückzugs. Eine unaufhaltsame Rückkopplung beginnt. Sollten wir die Klimakrise nicht verhindern können und somit dieser Prozess ablaufen wie befürchtet, könnte der Meeresspiegel um drei Meter ansteigen und durch den Albedo-Effekt das Klima noch weiter anheizen.

Den Artikel Das erste Kippelement ist das schnellste von Friederike Meier vom 14.06.2019 findet ihr beim klimareporter des Vereins Klimawissen e. V. Das Magazin informiert außerdem über weitere Kippelemente unter gleichnamiger Kategorie.

„Polarstern“-Forscher:innen sitzen wegen Corona am Nordpol fest

Forscher:innen in roten Anzügen stehen mitten in Schnee und Eis

© Alfred-Wegener-Institut / Michael Gutsche (CC-BY 4.0)

Im letzten September sind Forscher:innen der Expedition MOSAiC in Richtung Arktis aufgebrochen. Ziel der Forschungsreise ist es, neue Erkenntnisse über den Klimawandel zu gewinnen. Die gewählte Methode: sich mit dem Eisbrecher Polarstern einfrieren lassen.
Doch auch in der Arktis spürt man die Auswirkungen der Corona-Pandemie. Nach eigenen Aussagen der Forscher:innen auf Twitter stellt sie COVID-19 vor eine sehr besondere Herausforderung. Trotz genauster Planungen hat niemand vorhergesehen, dass ein solcher Fall auftreten könnte.

Das größte Problem ist vor allem die Infrastruktur, die durch Corona lahmgelegt wurde.
Alle zwei Monate werden hundert Besatzungsmitglieder ausgetauscht, wobei die neu an Board Kommenden über Norwegen anreisen. Durch das coronabedingte Einreiseverbot nach Norwegen kann die Besatzung jedoch nicht mehr durch neue Mitglieder ausgetauscht werden. Die Folgen sind weitreichend, da die Forscher:innen nun nicht mehr nur im Eis, sondern auch auf dem Eisbrecher feststecken.

Außerdem muss nun, als Reaktion auf den Corona-Fall eines Crewmitglieds, das eigentlich neu an Board kommen sollte, jedes neue Besatzungsmitglied zweimal auf Sars-CoV-2 getestet werden.

Die MOSAiC-Expedition ist die größte Arktisexpedition aller Zeiten. Ein gemeinsamer Kraftakt von Wissenschaftler:innen aus 20 Nationen. Daher betont der Expeditionsleiter Prof. Dr. Markus Rex, dass selbst unter diesen Bedingungen von Aufgeben momentan keine Rede sei.

Den Artikel „Polarstern“-Forscher sitzen wegen Corona am Nordpol fest findet ihr beim Spiegel.
Mehr Informationen über MOSAiC könnt ihr im Blogbeitrag „Mammutprojekt MOSAiC: ein Jahr festgefroren in der Arktis“ nachlesen oder ihr hört euch den MOSAiC-Podcast „Ein Jahr auf Forschungsreise im Eis“ an.

Das rote Gewand des Schnees

Pinguin in der Antarktis vor rot und grün eingefärbtem Schnee in der Antarktis. (Ort: Neko Harbour, Antarctica)

© Jerzy Strzelecki / Wikimedia Commons (CC-BY-SA-3.0)

Kalt, weiß und einsam. So könnte man die Antarktis beschreiben, aber auch den ein oder anderen Gletscher.
Doch durch den Klimawandel hat sich in den letzten Jahren viel verändert. Zu einer neuen Bedrohung des Eises sind Schneealgen, wie beispielsweise Chlamydomonas nivalis (C.nivalis), geworden [1]. Eine Schneealgenart, die man überall auf der Welt findet. In Europa zum Beispiel in den österreichischen Alpen.
Schneealgen leben im flüssigen Wasser zwischen den Schneekristallen [2]. Unter kälteren Bedingungen ist ihr Stoffwechsel heruntergefahren, doch bei steigenden Temperaturen wachsen vor allem die C.nivalis Populationen immer stärker an. Durch die immer weiter steigenden Temperaturen ist weiterhin mit einem Zuwachs der Alge zu rechnen. Das Problem der wachsenden Algenschichten ist jedoch nicht die Alge als solche, sondern deren leuchtend rote oder grünliche Färbung [3].

Der einst weiße Schnee ist nun in ein rotes Gewand gehüllt, und so schön der Anblick auch sein mag, der rote Schnee hat seine Tücken.
Er beeinflusst die Albedo des Schnees, also das Rückstrahlvermögen, negativ. Rote Algen absorbieren die Sonnenstrahlen zum Großteil und reflektieren nur das rote Licht, die grüne Algenart reflektiert hingegen nur grüne Lichtwellen (Wie wir Farben sehen: Reflexion und Absorption).
Das absorbierte Licht wird in Wärme umgewandelt. Dadurch schmelzen Eis, Schnee und Gletscher [1][4].

Der rote Schnee der Antarktis ist also eine Auswirkung des Klimawandels, die diesen noch verstärkt. Denn durch das Abschmelzen werden Wassermengen frei, die das Sonnenlicht nicht mehr so gut reflektieren, sondern ebenfalls absorbieren. Das Wasser erwärmt sich und bringt noch mehr Eis zum Schmelzen.
Zusätzlich wird die weiße Reflexionsfläche immer kleiner und die Energie des Systems immer höher. Diesen Effekt nennt man positive Rückkopplung, genauer gesagt Eis-Albedo-Rückkopplungseffekt [4].

Weitere Informationen über den Klimawandel und dessen Einfluss auf das marine Ökosystem findet ihr auf unserer Seite unter „Wie der Klimawandel unsere Weltmeere verändert“ oder auf unserem Factsheet „Meeresspiegelanstieg und Klimawandel – Infos und Tipps“.

Quellen

[1] Huovinen, Pirjo, Jaime Ramírez, and Iván Gómez. „Remote sensing of albedo-reducing snow algae and impurities in the Maritime Antarctica.“ ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing146 (2018): 507-517.
[2] Remias, Daniel, Ursula Lütz-Meindl, and Cornelius Lütz. „Photosynthesis, pigments and ultrastructure of the alpine snow alga Chlamydomonas nivalis.“ European Journal of Phycology 40.3 (2005): 259-268.
[3] Lukeš, Martin, et al. „Temperature dependence of photosynthesis and thylakoid lipid composition in the red snow alga Chlamydomonas cf. nivalis (Chlorophyceae).“ FEMS microbiology ecology 89.2 (2014): 303-315.
[4] Lozan, José L., et al. „DER KLIMAWANDEL UND DAS EIS DER ERDE: Ein Überblick.“ Science 319 (2008): 189-192.

Albatrosse – Spione illegaler Fischerei

Viele Albatrosse fliegen über ein stürmisches Meer mit hohen Wellen

© Fer Nando / Unsplash

Ihr fragt euch wohl, wie können Albatrosse und die ausbeuterische Praxis der illegalen Fischerei zusammenhängen? Wenn sie in der Luft sind, können Albatrosse Fisch und dessen Geruch bis auf 30 km Entfernung wahrnehmen. Es ist also keine Seltenheit, dass die Vögel Kurs auf Fischerboote mitten im Ozean nehmen, um dort den einen oder anderen Fisch an Deck abgreifen zu können. Zusätzlich legen Albatrosse innerhalb ihrer Nahrungsflüge beeindruckend lange Strecken zurück und fliegen einen großen Teil des offenen Ozeans ab.

Doch wär hätte gedacht, dass genau diese Art der Nahrungssuche als eine Art Vogelpatrouille fungieren kann, die illegale Fischerboote aufspürt. Viele Fischereiflotten schalten, kurz nachdem sie in internationale Gewässer vorgedrungen sind, die vorgeschriebenen automatischen Identifizierungssysteme ab und fischen weitaus mehr von den Fischbeständen als gesetzlich erlaubt ist. Diese Piratenfischerei jedoch zu kontrollieren war bisher unmöglich, denn weder mit dem Flugzeug, mit Drohnen oder anderen Schiffen kann das riesige Gebiet überwacht werden und  somit dessen abnehmende Fischbestände vor der Ausbeutung geschützt werden. Ein neuer Ansatz ist nun, die lange Nahrungssuche der Albatrosse zu nutzen, um die illegal operierenden Fischerboote aufzuspüren. Daher wurden im Rahmen eines 6-monatigen Forschungsprojekts 170 Vögel mit einem Sender ausgestattet, der in der Lage ist, den Radar auf Booten aufzuspüren.

Erschreckenderweise hatten 100 der mit dem Sender erfassten 353 Boote zum gegebenen Zeitpunkt das Identifizierungssystem abgeschaltet und operierten demnach illegal. Um weiterhin effektiv die Nahrungssuche der Vögel nutzen zu können, wird nun an einer Optimierung der Sender gearbeitet, um diese weitreichender einsetzen zu können. Zukünftig sollen auch kleinere Vögel wie Sturmtaucher zur Datenerfassung beitragen.

Den gesamten Artikel „Albatrosse als Spione“ findet ihr bei der Süddeutschen Zeitung.

Mehr zum Thema Überfischung findet ihr bei uns.

Ein Jahr auf Forschungsreise im Eis: der MOSAiC-Podcast

Ein Mann läuft auf einer dicken Eisdecke entlang, im Hintergrund ist ein großes Forschungsschiff zu sehen

© Alfred-Wegener-Institut / Esther Horvath (CC-BY 4.0)

Am 20. September startete die große MOSAiC Expedition in die Arktis, um sich dort mit dem Eisbrecher Polarstern für ein Jahr im Eis einfrieren zu lassen. Viele Forsche:innen sowie Klimaexpert:innen sind an Bord des Forschungsschiffes, um neue Erkenntnisse über den Klimawandel sowie das Polarmeer zu sammeln. Die Arktis gilt als Frühwarnsystem des Klimawandels, denn kein Ort hat sich in den letzten Jahren so dramatisch erwärmt wie sie und das Nordpolarmeer. Unter der Leitung des Atmosphärenforschers Markus Rex und des Alfred-Wegener-Instituts stechen die aus 20 Nationen stammenden Forscher:innen in See und werden während der Expedition von anderen Eisbrechern, Helikoptern sowie Flugzeugen versorgt. Die Expedition kann durchgehend online auf der Website des AWI verfolgt werden, sowie bei dem zugehörigen Podcast „Arctic Drift: Das Audiologbuch“ oder dem „Polarsternblog“.

Im Resonator, dem Forschungspodcast, erläutert Markus Rex in einer 50-minütigen Folge ausführlich vor Beginn der Reise das bevorstehende Forschungsabenteuer.

„Faktenbasiert: Von der Dystopie der Klimakrise und der Utopie des Klimaschutzes“

Im Rahmen der Veranstaltung am IASS (Institut für transformative Nachhaltigkeitsforschung) „Klima trifft Theater: von der Erzählbarkeit der Klimakrise“ hält Antje Boetius, Direktorin des AWI, einen großartigen und sehr aussagekräftigen Vortrag zur Einordnung des Klimageschehens in die Erdgeschichte. Wo stehen wir? Mitten in einem Erdzeitalter mit bereits gekippten Klimapunkten. Wie gehen wir damit um, dass wir selbst mit reinen Fakten Dystopie beschreiben. Wo nehmen wir den Mut her, Utopien zu denken, um handeln zu können?

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Video-Link: https://www.youtube.com/watch?v=ihSs71Thwmc&feature=youtu.be&t=264

Quelle: Heinrich-Böll-Stiftung auf YouTube

Mehr Informationen zum Thema Klimawandel findet ihr bei uns.

Flüssiggas klimaschädlicher als bisher gedacht

Pressemitteilung, NABU, 28.01.2020

Miller: Studie zu LNG muss Warnruf für Schifffahrt sein

Berlin/London – Laut einer neuen Studie des International Council on Clean Transportation (ICCT) führt Flüssigerdgas (LNG) als Schiffskraftstoff zu 70 bis 82 Prozent höheren Treibhausgasemissionen im Vergleich zu Marinediesel. Diese Zahlen sind alarmierend, da immer mehr Schiffsbetreiber auf LNG zurückgreifen.

Der ICCT-Bericht untersucht die Treibhausgasemissionen aus Schiffskraftstoffen über den gesamten Lebenszyklus, einschließlich der unbeabsichtigten Freisetzung von extrem klimaschädlichem Methan aus Schiffsmotoren, der sogenannte Methanschlupf. Die Autoren fanden heraus, dass die Verwendung von LNG die Klimawirkung der Schifffahrt im Vergleich zu Marinediesel tatsächlich verschlechtern kann, wenn man die Emissionen betrachtet, die über einen Zeitraum von 20 Jahren emittiert werden würden.

„Die Schifffahrtsbranche gehört bereits jetzt zu den weltweit größten Klimasündern. Der Wechsel von Schiffen zu LNG ist sogar klimaschädlicher als so weiter zu machen wie bisher“, so NABU-Bundesgeschäftsführer Leif Miller. „Die Studie muss ein Warnsignal für die Internationale Seeschifffahrtsorganisation sein. Sie muss jetzt handeln, um alle Treibhausgasemissionen in ihre Strategie zur Emissionsreduzierung einzubeziehen.“

Sönke Diesener, NABU-Schifffahrtsexperte: „Die Investitionen, die heute getätigt werden, müssen konsequent in klimafreundliche Antriebstechnologien fließen. Höherer Effizienz, Windunterstützung, Batterien, Brennstoffzellen und synthetischen Kraftstoffen aus erneuerbarem Strom gehört die Zukunft. LNG ist heute ein schädlicher Irrweg und taugt auch nicht als Brückentechnologie, wenn der Treibhausgasausstoß gegenüber dem Status Quo sogar ansteigt.“

Die Schifffahrtsbranche stößt jetzt schon mehr Treibhausgasemissionen aus als ganze Staaten – auch mehr als Deutschland. Verschiedene Szenarien zeigen, dass die Treibhausgasemissionen der internationalen Schifffahrt von derzeit drei Prozent auf 17 Prozent der globalen Treibhausgasemissionen bis 2050 steigen könnten. Wenn Schiffe LNG als Schiffstreibstoff verwenden, könnten die Emissionen sogar noch höher ausfallen.

Von den 756 LNG-Schiffen, die derzeit im Einsatz oder bestellt sind, ist der mit Abstand beliebteste Motorentyp ein Dual-Fuel-Viertakter. Er hat die höchste Methanschlupfrate. Die Kreuzfahrtindustrie bewirbt diese LNG-Schiffe als besonders klimafreundlich. Die jüngsten Erkenntnisse des renommierten Forschungsinstituts ICCT, das auch schon den Dieselskandal aufdeckte, stellen nun jedoch die Zukunftsfähigkeit dieser milliardenschweren und langlebigen Investitionen in Frage.

Der IPCC-Report empfiehlt, dass die globalen Treibhausgasemissionen bis 2030 gegenüber 2017 nahezu halbiert werden müssen, um die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels zu vermeiden. Die Methanemissionen aus allen Quellen müssen bis 2050 gegenüber 2010 um mindestens 35 Prozent gesenkt werden. In Anbetracht dieses kurzen Zeitraums zur drastischen Reduzierung der Treibhausgasemissionen betrachten die Autoren des Berichts die Klimaauswirkungen von Schiffskraftstoffen anhand des 20-jährigen und des 100-jährigen Treibhauspotenzials. Methanemissionen zeigen sich als besonders problematisch, da Methan in einem Zeitraum von 20 Jahren 86-mal mehr erwärmt als die gleiche Menge CO2.

Diese Pressemitteilung sowie den Link zur Studie findet ihr beim NABU.

Weitere Informationen zum Flüssiggas LNG könnt ihr unter unserem Forschungsblog einsehen und die IPCC Reports findet ihr auf der IPCC Seite.

Klimafoscher warnen vor „planetarem Notfallzustand“

Das Bild zeigt viele Eisschollen die auf dem offenen Meer treiben. Bis zum Horizont sind nur die Eisschollen sowie ein paar Wolken zu sehen

© Alfred-Wegener-Institut / Sebastian Menze (CC-BY 4.0)

Dass bereits ein kritischer Punkt bezüglich des Klimawandels erreicht ist, lässt sich nicht mehr leugnen. Doch dass dieser schneller voranschreitet als gedacht, bereitet große Sorgen. Wissenschaftler:innen warnen vor sogenannten tipping points, zu deutsch Kipppunkten, welche irreversible Szenarien auslösen. Hierbei spielen Prozesse wie die positive Rückkopplung eine große Rolle, sprich sich selbst verstärkende Abläufe, die Potential zur Kettenreaktion und Kaskadeneffekten haben. Ein Beispiel hierfür ist der verstärkte Albedoeffekt. Die Temperatur steigt an, die Pole schmelzen. Weniger Eis resultiert in weniger Reflexion des Sonnenlichts und verstärkter Absorption der Wärmestrahlung. Die Temperatur steigt zusätzlich an und noch mehr Eis schmilzt. Der Albedoeffekt ist nur einer von vielen Prozessen, die zu Kipppunkten in Ökosystemen führen können. Bedrohte Systeme mit hohem Risiko sind unter anderem die auftauenden Permafrostböden, der von Dürren bedrohte Amazonas, von Bränden betroffene boreale Wälder, die ausbleichenden Korallenriffe und die großflächig abnehmende Eisdecke. Eine „globale Kaskade“ kann durch die voneinander abhängigen tipping points als Folge auftreten, denn der Eisrückgang hängt direkt mit der atlantischen Meeresströmung  sowie dem dadurch veränderten Monsunregen in Afrika zusammen.

Das Bild zeigt eine Weltkarte die angibt an welchen Orten bereits das Risiko für Klipppunkte besteht. Die markierten Orte sind die USA, Brasilien, Grönland, das arktische Meer, der Atlantik, die Antarktis, Nordrussland und Australien. Die Punkte sind mit orangener Farbe markiert.

©nature

Das in den Medien oft erwähnte restliche CO2 Budget von 500 Giga Tonnen ist schnell halbiert, wenn einige Kipppunkte wie das Schmelzen des Permafrosts, der als CO2 Speicher fungiert, ausgelöst werden. Angesichts dessen sprechen Klimaforscher bereits von einem „planetarem Notfallzustand“, der augenblickliches Handeln erfordert.

Den dazugehörigen Artikel findet ihr beim Tagesspiegel sowie beim nature Magazin.

Mehr Informationen zum Klimawandel findet ihr auch bei uns auf der Website.

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