Die Weltmeere nehmen große Mengen des Treibhausgases CO2 aus der Atmosphäre auf und dienen als die wichtigste natürliche CO2-Senke unseres Planeten. Etwa 40 Prozent der gesamten CO2-Aufnahme der Ozeane entfällt auf den südlichen Ozean um die Antarktis, südlich des 35. Breitengrads. „Eine genaue Quantifizierung der CO2-Senke im Südlichen Ozean ist für die Beurteilung des Erdklimas unerlässlich“, sagt Yuanxu Dong von der University of East Anglia in Norwich. „Es handelt sich jedoch um die Region mit den größten Unsicherheiten hinsichtlich der Schätzung ihrer CO2-Senkenkapazität.“
Direkte Messung des Gasaustauschs
Um die aufgenommene CO2-Menge präziser zu quantifizieren, nutzten Dong und sein Team sogenannte Eddy-Kovarianz-Messungen, die es ermöglichen, den Gasaustausch zwischen Luft und Meer direkt zu erfassen. Während sieben Forschungsreisen in die Region während des antarktischen Sommers zwischen November 2019 und April 2020 sammelten sie insgesamt rund 3300 Stunden Datenmaterial. „Das ist das erste Mal, dass eine große Anzahl direkter Beobachtungen des CO2-Flusses zwischen Luft und Meer verwendet wurde, um bestehende Flussprodukte im südlichen Ozean zu bewerten“, sagt Dong.
Bisherige Ansätze, die CO2-Aufnahme des südlichen Ozeans zu bewerten, umfassten unter anderem Messungen des CO2-Gehalts im Oberflächenwasser, entweder mit Hilfe von eigens dafür platzierten Forschungsbojen oder von Schiffen, die die Daten auf ihrer Reise durch die Region sammelten. Die Messergebnisse unterliegen aber möglichen Verzerrungen, unter anderem durch Schwankungen der Wassertemperatur in der unmittelbaren Umgebung der Schiffe. Je nach Methode kam es daher zu weit auseinanderliegenden Schätzungen.
Höhere CO2-Aufnahme als angenommen
Die nun eingesetzte Methode vermeidet Verzerrungen durch die Temperatur und ist den Forschenden zufolge genauer als frühere Ansätze. Zudem liefert sie eine höhere zeitliche Auflösung: Während Forschungsbojen üblicherweise alle zehn Tage eine Messung durchführen, nahmen Dong und sein Team stündliche Messungen vor. „Unsere Studie verringert die Unsicherheit und verbessert das Verständnis der CO2-Aufnahme im Südlichen Ozean“, sagt Dong. „Wir empfehlen, dass künftige Schätzungen ebenfalls Temperaturkalibrierungen und eine höher aufgelöste Rekonstruktion und Modellierung umfassen sollten.“
Auf den sieben Expeditionen zeichnete das Team zeitgleich auch nach der bisher üblichen Methode die CO2-Konzentration im Oberflächenwasser auf. Dabei zeigte sich, dass die direkten Messungen des Gasaustausches auf eine etwa 25 Prozent höhere CO2-Aufnahme hindeuten als die herkömmlichen Messungen. „Diese Arbeit bietet den ersten Vergleich zwischen direkten CO2-Flussmessungen und Schätzungen aus groben Datenprodukten und globalen Modellen in einem großen räumlichen und zeitlichen Maßstab“, sagt Co-Autor Mingxi Yang vom Plymouth Marine Laboratory in Großbritannien. „Unsere Ergebnisse tragen dazu bei, frühere Ansätze zu validieren und Wege zu ihrer Verbesserung aufzuzeigen.“
