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In den vorangegangenen Teilen haben wir den Blick auf die Erwärmung der Meere, deren Einfluss auf die ozeanographisch-meteorologischen Systeme, den Stoff- und Wärmeaustausch zwischen den Meeren und allen am Prozess beteiligten Klimakomponenten, sowie der Versauerung der Meere gerichtet.
Abseits der bekannten Vorgänge, die in den Meeren vom Klimawandel bedingt stattfinden, können weitere Veränderungen beobachtet werden. Seit über 100 Jahren messen Wissenschaftler den Sauerstoffgehalt in den Meeren. Seit einiger Zeit kann ein verstärktes Interesse für diese Messgrösse beobachtet werden, da der im Meer gelöste Sauerstoff Hinweise auf die Veränderungen gibt, die der Klimawandel im Ozean verursacht. Der Sauerstoffgehalt dient uns als sensibles Frühwarnsystem der Ozeane.
O2 in den Ozeanen
Sogenannte Primärproduzenten erzeugen sowohl an Land als auch im Meer durch photosynthetische Aktivität Sauerstoff. In den Ozeanen sind das Blaualgen, Wasserpflanzen und Bakterien. Doch die photosynthetische Bildung von Sauerstoff begrenzt sich auf die obersten, lichtdurchfluteten 100 Meter. Aufgrund der dichten Meeresschichtung dringt dieser `hauseigene` Sauerstoff jedoch nicht in die Tiefe, sondern wird schnell an die Atmosphäre abgegeben. Sauerstoff gelangt über den Kontakt des Oberflächenwassers mit der Atmosphäre ins Meer. Von dort dringt der Sauerstoff dann durch das Absinken und Zirkulieren von Wassermassen in die Tiefe. Dynamische Prozesse wie diese sind stark abhängig von den klimatischen Bedingungen
Es gibt ausgeprägte Sauerstoffmangelzonen, die an gewissen Stellen (nördlicher indischer Ozean, Teile des Arabischen Meeres) durch träge Wasserzirkulation entstehen. Meeresorganismen reagieren je nach Toleranz gegenüber sauerstoffarmen Bedingungen auf diesen Sauerstoffmangel unterschiedlich. Krebstiere und Fische benötigen im Allgemeinen deutlich höhere Sauerstoff-konzentrationen als Muscheln oder Schnecken.
Veränderungen der Sauerstoffverteilung können also als Indikatoren für veränderte physikalische Prozesse (bsp. Meeresströmungen) gesehen werden. Aktuelle Forschungsergebnisse bestätigen eine abnehmende Sauerstoffkonzentration, wobei der Trend als bisher eher schwach eingestuft wird. Natürliche Sauerstoffminimumzonen scheinen sich jedoch zunehmend auszubreiten. Unbewegliche Organismen sterben bei solchen Verschiebungen der Sauerstoffgrenzen. Zudem führt Sauerstoff-mangel zu biochemischen Reaktionen und Veränderungen der Stoffkreisläufe der Ozeane – beispielsweise Pflanzennährstoffe wie Nitrat und Phosphat betreffend. Die Entwicklung betrifft auch geochemische Vorgänge im Sediment. Welche Konsequenzen die Veränderungen letztlich haben, kann man heute noch kaum abschätzen
Wirkung des Klimawandels auf Methanhydrate
Unten am Meeresgrund lagern riesige Mengen Methanhydrate, die allmählich als mögliche Energiereserven an Bedeutung gewinnen. Auch brennbares Eis genannt, sind Methanhydrate nichts anderes als in erstarrtem Wasser eingelagertes Methangas. Das in den Hydraten enthaltene Methan könnte, Schätzungen zufolge, mehr fossilen Brennstoff enthalten als die die klassischen Energieträger Kohle, Erdöl und Erdgas. Doch gibt es auch besorgte Stimmen. Wissenschaftler befürchten die Folgen einer möglichen Freisetzung des Methans bei industrieller Nutzung oder durch den Klimawandel. Es ist unter Ozeanologen jedoch stark umstritten, ob sich die Methanhydratvorräte am Meeresboden überhaupt vollständig auflösen könnten und ob dieses Methan in die Atmosphäre gelangen würde. Zu komplex sind die biologischen (Bakterien) und physikalischen (Druck, Strömungen) Verhältnisse. Trotzdem könnte ein Schwinden der Methanhydrate fatale Folgen haben.
Die Hydrate wirken stabilisierend auf den Meeresgrund, wie Zement, der die Poren zwischen den feinen Sedimentpartikeln verkittet. Wenn durch die Meereserwärmung bedingt die Hydrate schmelzen, könnten schlimmstenfalls riesige Sedimentpakete an den Kontinentalhängen abrutschen und an den Küsten schwere Tsunamis auslösen. Ähnliche Hangrutsche haben sich in der Erdgeschichte bereits ereignet.
Die Antarktis gehört bei der Erforschung von Methanemissionen weltweit zu den wichtigsten Regionen. Methan kommt dort in Form von Gashydraten sowohl als eingeschlossenes Gas im tiefgefrorenen Permafrostboden vor. Methanlager im Permafrostboden in den ausgedehnten, flachen Schelfmeerbereichen gelten als besonders sensibel. Bereits kleinste Temperaturerhöhungen könnten durch veränderte Druckverhältnisse grosse Mengen Methangas freisetzen. Dieselbe Befürchtung richtet sich auf die methanreichen Böden in der Russischen Tundra. Doch die Forschung bezüglich Methanhydraten steht noch am Anfang und vermag wenig mit Bestimmtheit vorauszusagen.
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worldoceanreview