NOCS: Expedition zur Erforschung von Kohlenstoff im Benguela-Auftrieb

Foto: NOC

Im Mai 2018 wird das Royal Research Ship (RRS) Discovery eine ambitionierte wissenschaftliche Expedition in den Südatlantik starten, um die Rolle von Niedrig-Sauerstoff-Zonen in der Speicherung von Kohlenstoff im Ozean zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Untersuchung werden dazu beitragen, besser zu verstehen, wie die Biologie des Ozeans zur langfristigen Speicherung von Kohlenstoff im Ozean beiträgt.

Das National Oceanography Center (NOC) wird diese Expedition in die Benguela-Auftriebsregion des Südatlantiks leiten, wo kaltes, nährstoffreiches Wasser an die Oberfläche steigt und die Nahrung für große Blüten von winzigen Meerespflanzen, Phytoplankton genannt, liefert.

Die auf dieser jüngsten Expedition durchgeführte Wissenschaft ist Teil des COMICS-Projekts und ein Schlüssel zum besseren Verständnis dafür, wie das Klima durch das Leben in der "Zwielichtzone" beeinflusst wird. Dies ist der Teil des Ozeans zwischen 100 und 1000 Metern, wo das Sonnenlicht kaum wahrnehmbar ist. Kleine Lebewesen in der Dämmerung fangen ab und fangen Material ab, das von der Meeresoberfläche absinkt, was dazu führt, dass der Kohlenstoff in diesem Material im Ozean und nicht in der Atmosphäre gespeichert wird.

Es ist derzeit bekannt, dass die Effizienz des Kohlenstofftransports aus der Atmosphäre durch die Dämmerungszone entscheidend für die Regulierung des atmosphärischen CO2-Gehalts ist. Allerdings sind die Prozesse, die die Effizienz der biologischen Speicherung von Kohlenstoff in der Tiefsee kontrollieren, nicht gut bekannt, was ein Hindernis für die Vorhersage ist, wie sie vom Klimawandel betroffen sein könnten.

NOC-Wissenschaftlerin Dr. Stephanie Henson, die diese Expedition leiten wird, sagte: "Während das Phytoplankton durch die Dämmerungszone sinkt, entzieht es dem Wasser Sauerstoff. Dieses Gebiet des Südatlantiks ist besonders interessant, da wir der Meinung sind, dass diese Atmosphäre mit geringem Sauerstoffgehalt die Fähigkeit des Ozeans, Kohlenstoff zu speichern, beeinflussen könnte. Zum Beispiel können die Tiere, die normalerweise das organische Material verbrauchen, das durch die Dämmerungszone absinkt, möglicherweise nicht in der Lage sein, bei niedrigen Sauerstoffbedingungen zu überleben.

Im Rahmen von COMICS führen wir Expeditionen in Regionen mit sehr unterschiedlichen Sauerstoffgehalten, Temperaturen und Phytoplankton-Populationen durch, um herauszufinden, wie sich diese Eigenschaften auf das Einsinken von Kohlenstoff in die Dämmerung auswirken. "

Bis zum letzten Jahr schien es, dass die Tiere, die in der Dämmerungszone lebten, sechsmal mehr Kohlenstoff benötigten, um zu überleben und zu wachsen, als ihnen zur Verfügung gestellt wurde. Eine bahnbrechende Studie, die von NOC-Wissenschaftlern in Nature veröffentlicht wurde, war jedoch in der Lage, das "Kohlenstoffbudget" in dieser Zone auszugleichen und so diese Diskrepanz zu erklären.

Professor Richard Sanders, Principal Investigator des COMICS-Projekts, fügte hinzu: "Diese neue Theorie wurde durch eine weltweit führende Technologie ermöglicht, die hier im NOC entwickelt wurde. Die Sedimentfallen, die wir gebaut haben, ermöglichten uns, den absinkenden Kohlenstoff viel näher an der Oberfläche zu messen, als dies bisher möglich war. Das bedeutete, dass unsere Messungen des Kohlenstoffeintrags in die Dämmerungszone genauer waren. "

Die von NOC entwickelten Sedimentfallen messen das Sedimentvolumen, das in einem bestimmten Zeitraum absinkt. Dieses Sediment wird oft als "Meeresschnee" bezeichnet, weil es sanft durch den Ozean fällt. Die Sedimentfallen werden während des COMICS-Projekts in verschiedenen Regionen eingesetzt, so dass Wissenschaftler die Menge des in das globale Ozeansystem eindringenden Kohlenstoffs genauer berechnen können.

Das COMICS-Projekt vergleicht außerdem die Menge an Kohlenstoff, die in das System eindringt, mit der Kohlenstoffmenge, die von biologischen Prozessen in der Dämmerungszone verbraucht wird, indem es die Geschwindigkeit misst, mit der Tiere wie Quallen und Krill atmen.

Hat COMICS erst einmal verstanden, wie die Dämmerungszone funktioniert, wird das erste Modell des Kohlenstofftransports in der Dämmerungszone entwickelt, das auf direkten ökologischen Messungen basiert. Bisher basierten Modelle auf indirekten Messungen der Ökologie, wie der Temperatur, die die beobachtete Effizienz des Kohlenstofftransports allein nicht erklären kann. Ein einfaches mathematisches Modell der Dämmerungszone wird zuerst erstellt und dann in globalen Klimamodellen angewendet.

Das COMICS-Projekt wird vom NOC geleitet und ist eine Kooperation zwischen dem British Antarctic Survey und den Universitäten von Queen Mary London, Liverpool, Oxford, Heriot-Watt und Southampton. Das Projekt wurde vom Natural Environmental Research Council (NERC) finanziert.