Seeberge lösen die wichtigste wissenschaftliche Herausforderung der Ozeanzirkulation
Seeberge spielen eine wichtige Rolle bei der Speicherung von Kohlenstoff und Wärme, und das Verständnis der Ozeanzirkulation kann sich auf die Vorhersage künftiger Klimaänderungen auswirken.
Der Ozean ist ständig in Bewegung: Warmes Wasser bewegt sich langsam von den Tropen zu den Polen, wo es abkühlt und absinkt, wobei es Kohlenstoff, Wärme und gespeicherte Nährstoffe mitnimmt. Wo dieses kalte, schwere Wasser die Energie findet, um wieder aufzutauchen, ist eine große wissenschaftliche Herausforderung.
Wissenschaftler glauben, dass Seeberge, riesige Reliefs, die Tausende von Metern hoch sind, Tiefseeströmungen auslösen können, die die Art und Weise beeinflussen, wie der Ozean Wärme und Kohlenstoff speichert.
Der aufgewühlte Ozean
Die Wissenschaftler glauben, dass Seeberge die "Rührstäbchen des Ozeans" sein könnten, und untersuchten die sie umgebenden Gewässer, um die turbulente Strömung direkt zu messen. Sie verwendeten numerische Modelle, um zu quantifizieren, wie unterseeische Turbulenzen um Seeberge die Ozeanzirkulation beeinflussen, und identifizierten einen wichtigen Mechanismus der Ozeanumwälzung, der in Klimamodellen fehlt. Die Ergebnisse könnten genutzt werden, um die Modellvorhersagen darüber zu verbessern, wie der Ozean auf die globale Erwärmung reagieren wird.
"Uns fehlte ein Maß für die Bedeutung dieses Prozesses auf globaler Ebene", fügt Mitautor Professor Alberto Naveira Garabato von der University of Southampton hinzu. "Der einzige Grund, warum wir diesen Test durchführen konnten, ist, dass wir erst kürzlich eine ausreichende Anzahl von Meeresböden kartiert haben." Die Zahl der Seeberge dürfte noch größer sein, so dass unsere Schätzungen ihrer Bedeutung für die Durchmischung noch konservativ sind."
Unterwasser-Hindernisse
Auf dem Meeresboden gibt es Zehntausende von Seebergen, die ein Hindernis für Tiefseeströmungen darstellen: Das Wasser stürzt über ihre steilen Hänge und erzeugt spiralförmige Wirbel, die das Wasser an die Oberfläche tragen.
"Die tiefen Gewässer um einen Seamount sind chaotisch und turbulent", erklärt Mashayek. "Dieses Rühren kann das schwere, tiefe Wasser an die Oberfläche ziehen, wodurch sich ein Kreislauf schließt, der den Ozean in Bewegung hält.
Die Turbulenz in der Tiefe wurde in der Vergangenheit um Seeberge herum gemessen, aber es war nicht klar, wie wichtig dieser Prozess für die Ozeanzirkulation ist, wenn man ihn auf den gesamten Ozean hochrechnet. Die Turbulenz um Seeberge trägt weltweit etwa ein Drittel zur Durchmischung des Ozeans bei, im Pazifischen Ozean, wo es mehr Seeberge gibt, waren es jedoch etwa 40 Prozent.
Der Pazifik ist der größte Wärme- und Kohlenstoffspeicher. Man geht davon aus, dass es mehrere tausend Jahre dauert, bis das tiefe Wasser hier wieder auftaucht, "aber wenn Seeberge die Durchmischung erhöhen, insbesondere in großen Kohlenstoffvorkommen wie dem Pazifik, könnten die Speicherzeiten kürzer sein und die frühzeitige Freisetzung von Kohlenstoff könnte den Klimawandel beschleunigen", sagte Koautorin Laura Cimoli, ebenfalls aus Cambridge.
Das internationale Forscherteam will nun die Physik der durch Seeberge verursachten Turbulenzen in Klimamodelle einbeziehen, um die Vorhersage der Auswirkungen des Klimawandels auf die Kohlenstoff- und Wärmespeicherung im Ozean zu verbessern.
"Um zu wissen, wie sich der Ozean an den Klimawandel anpasst, brauchen wir eine realistische Darstellung der Tiefseezirkulation. Diesem Ziel sind wir nun einen Schritt näher gekommen", so Mashayek abschließend.
Quellenhinweis:
Mashayek, A. et al. (2024) On the role of seamounts in upwelling deep-ocean waters through turbulent mixing, Earth, Atmospheric and Planetary Sciences.