Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes für Meteorologie (MPI-M), Dr. Katharina Six, Dr. Silvia Kloster, Dr. Tatiana Ilyina, der kürzlich verstorbene Dr. Ernst Maier-Reimer und zwei Koautoren aus den USA, haben in ihrer neuen Studie gezeigt, dass es durch die Ozeanversauerung zu einer Abnahme der biogenen Produktion der marinen Schwefelkomponente Dimethylsulfid (DMS) kommen und dieses eine Verstärkung der globalen Erderwärmung bedingen kann.


Abb. 1 : Beobachtung der Reduktion der DMS-Konzentration bei abnehmendem pH-Wert im Meerwasser aus drei verschiedenen Mesokosmosexperimenten. (Grafik: © MPI-M)

Es ist allgemein bekannt, dass fossile CO2-Emissionen zu einer globalen Erwärmung führen. Der Ozean verringert die Wirkung dieser anthropogenen Störung durch die Aufnahme von erheblichen Mengen an CO2. Der "Preis" für die CO2-Speicherung ist allerdings eine kontinuierliche Abnahme des pH-Wertes des Meerwassers (Ozeanversauerung) 1), ein Prozess, der verschiedenartige, meist nachteilige Auswirkungen auf die marinen Lebewesen, die Nahrungsketten und die Ökosysteme hat. Bis jetzt wurden Klimawandel und Ozeanversauerung jedoch weithin als voneinander unabhängige Folgen der anthropogenen CO2-Störung betrachtet. 2)

Meeresbiologen haben kürzlich in Mesokosmosstudien 3) beobachtet, dass in Meerwasser mit niedrigem pH-Wert deutlich niedrigere DMS-Konzentrationen zu finden sind (Abb. 1). Wenn DMS in die Atmosphäre gelangt, oxidiert es zu gasförmiger Schwefelsäure, aus der neue Aerosolpartikel gebildet werden können. Aerosolpartikel wiederum ändern die Wolkenalbedo und kühlen somit die Erdoberfläche. Da marine DMS-Emissionen die größte natürliche Quelle für atmosphärischen Schwefel sind, können Konzentrationsänderungen den globalen Strahlungshaushalt merklich beeinflussen.


Abb. 2: Zonal gemittelte Veränderungen im Strahlungsantrieb(a) verursacht durch die prognostizierten Veränderungen der DMS-Emission(b) für drei Sensitivitätsexperimente (high, medium, low), die auf den in Abb.1 dargestellten Beziehungen basieren (gleiche Farbwahl). Zusätzlich sind die Ergebnisse des Referenzlaufs (Ref) gezeigt. (Grafik: © MPI-M)

Basierend auf den Ergebnissen der Mesokosmosstudien haben die Forscher des MPI-M einen Zusammenhang zwischen pH-Änderungen und DMS-Konzentrationen im Meerwasser erstellt. Anhand einer Klimaszenariorechnung mit dem MPI-M-Erdsystemmodell 4) (MPI-ESM) prognostizierten sie die Änderungen der DMS-Emissionen als Folge der Ozeanversauerung. Wie in der Fachzeitschrift Nature Climate Change berichtet wird, verringern sich die DMS-Emissionen im Modell bis zum Jahr 2100 im Vergleich zur vorindustriellen Zeit um rund 18 (± 3)% bedingt durch die kombinierten Auswirkungen der Ozeanversauerung und des Klimawandels. Die reduzierten DMS-Emissionen verursachen einen deutlichen positiven Strahlungsantrieb, von dem im Klimamodell 83% (0,4 W/m2) allein auf die Auswirkungen der Ozeanversauerung zurückgeführt werden können (Abb. 2). Im Vergleich zu der Erderwärmung, die von einer Verdopplung des atmosphärischen CO2 zu erwarten ist, entspricht dies einer Erhöhung der Gleichgewichtstemperatur zwischen 0,23 und 0,48 K.

Oder anders ausgedrückt: Die Versauerung der Ozeane hat das Potenzial zur wesentlichen Beschleunigung der globalen Erwärmung.

Referenzen:
1. Gattuso, J-P. & Hansson, L. in Ocean Acidification (eds Gattuso, J-P. & Hansson, L.) 1_20 (Oxford Univ. Press, 2011).
2. Doney, S. C., Fabry, V. J., Feely, R. A. & Kleypas, J. A. Ocean acidification: The other CO2 problem. Annu. Rev. Mar. Sci. 1, http://dx.doi.org/10.1146/annurev.marine.010908.163834, 169-192 (2009).
3. Archer, S. D. et al. Contrasting responses of DMS and DMSP 102
to ocean acidification in Arctic waters. Biogeosciences 10, 103, http://dx.doi.org/10.5194/bg-10-1893-2013 (2013).
4. Jungclaus, J. H. et al. Climate and carbon-cycle variability over the last millennium. Clim. Past 6, http://dx.doi.org/10.5194/cp-6-723-2010, 723-737 (2010).

Originalveröffentlichung:
Katharina D. Six, Silvia Kloster, Tatiana Ilyina, Stephen D. Archer, Kai Zhang and Ernst Maier-Reimer (2013): Amplified global warming by altered marine sulfur emissions induced by ocean acidification, nature climate change. doi: 10.1038/NCLIMATE1981.


Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M)