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02/16/10

COST 735 | Wie Wasser und Luft das Klima formen

Knapp 362 Millionen Quadratkilometer: So groß ist die Fläche, die auf der Erde mit Wasser bedeckt ist. Das ist mehr als 1000-mal die Fläche Deutschlands. Kein Wunder also, dass solche Wassermengen auch eine wichtige Rolle für das Klima auf der Erde spielen. Vor allem, wenn es darum geht, klimaschädliche Gase aus der Luft aufzunehmen. Die Ozeane sind ein riesiger Gasspeicher. Wie genau die Aufnahme von Gasen funktioniert und wie lange das noch so weitergehen kann, untersuchen Wissenschaftler im Projekt COST 735.

Von Maike Krause

Hintergrund | Ozeane als Klimamüllschlucker
© EPA

Der blaue Planet – unsere Erde heißt nicht umsonst so: Mehr als 70 Prozent der Oberfläche sind von Ozeanen bedeckt. Das Wasser bietet Lebensraum für unzählige Lebewesen, es spielt aber auch eine wichtige Rolle für unser Klima: All die klimaschädlichen Gase, die wir Menschen so produzieren, landen teilweise auch im Meer. Und damit tun die Ozeane uns einen riesigen Gefallen – denn sonst würden Kohlenstoffdioxid, Methan und Co. direkt in die Atmosphäre aufsteigen und den Treibhauseffekt deutlich verstärken. Dann hätten wir ein (noch) ernsteres Problem.

Wissenschaftler schätzen, dass ein Drittel der gesamten bis heute von Menschen produzierten Menge an CO2 in den Ozeanen gespeichert ist. Nur: Wie lange können die Ozeane noch unsere Abgase schlucken? Was richten diese Gase im Ozean an? Was passiert, wenn sie irgendwann wieder entweichen? Diese Fragen sollen mit dem Projekt COST-735 erforscht werden.

Ziele | Eine komplizierte Beziehung

Damit die Forscher vorhersagen können, was in Zukunft mit den im Wasser gespeicherten Klimagasen passiert, müssen sie erst einmal die komplizierte Beziehung zwischen Luft und Meer verstehen. Das gehört zu den wichtigsten Zielen des Projekts. Erst, wenn dieses Ziel erreicht ist, können die Forscher das zweite Ziel in Angriff nehmen: ein Modell zu erstellen, mit dem sie den Gasaustausch zwischen Meer und Luft vorhersagen können – und zwar überall auf der Welt und unter ganz verschiedenen Bedingungen.

Vorgehensweise | Klimakiller unter Beobachtung
Karten wie diese über die Verteilung von Dimethylsufid in der Atmosphäre wollen die Forscher für verschiedene klimarelevante Gase erstellen. © Kettle et al. (1999)

Im Projekt COST-735 arbeiten Experten aus unterschiedlichen Fachbereichen zusammen und bilden dabei drei große Arbeitsgruppen. Eine davon nimmt sogenannte kurzlebige Spurengase unter die Lupe. Das sind Gase, die, wie der Name andeutet, schon nach relativ kurzer Zeit in der Atmosphäre wieder abgebaut werden – also deutlich schneller als zum Beispiel CO2, bei dem das erst nach 120 Jahren passiert. Beispiele für solche kurzlebigen Spurengase sind Dimethylsulfid (DMS), das für die Entstehung von Wolken sorgt, oder Bromoform, das Ozon abbaut. DMS entsteht hauptsächlich, wenn Bakterien eine leckere Algenmahlzeit verdauen: Es ist das, was wir als typischen Meeresgeruch wahrnehmen. Bromoform entsteht auf natürlichem Weg aus dem Meerwasser, aber auch bei der industriellen Wasseraufbereitung. Diese Gase kommen zwar nur in ziemlich kleinen Mengen in der Atmosphäre und den Ozeanen vor, sie haben aber zusammen einen wichtigen Einfluss auf das Klima.

Die Forscher werten Daten aus, in welchen Konzentrationen die Spurengase über längere Zeiträume hinweg in der Atmosphäre und der Ozeanoberfläche vorkamen und wie diese Vorkommen untereinander oder mit den Umweltbedingungen zusammenhängen. Für DMS haben die Wissenschaftler sogar Daten aus den 1970er Jahren zur Verfügung. Mit ihren Analysen wollen die Forscher feststellen, wodurch die Konzentrationen dieser Gase beeinflusst werden, also welche biologischen oder chemischen Prozesse dahinter stecken. Und dann natürlich die Frage klären, was genau mit diesen Prozessen passiert, wenn noch viel mehr Gase von oben, aus der Atmosphäre, dazu kommen, sprich wenn wir Menschen so weitermachen wie bisher und immer mehr Treibhausgase produzieren. Für die Beispiele DMS und Bromoform bedeutet das zu untersuchen, was die Zersetzung von Algen und damit die Entstehung von DMS positiv oder negativ beeinflusst oder wie, wann und warum genau Bromoform in die Atmosphäre gelangt.

Jeden Tag gelangen große Mengen Abgase in unsere Atmosphäre. Durch regen Austausch zwischen Luft und Wasser landen sie irgendwann auch im Meer. ©

Dmitry Klimenko/flickr

Eine zweite Arbeitsgruppe untersucht, wie sich Wind und Temperatur auf den regen Gasaustauch zwischen Luft und Meer auswirken. Dabei ist es auch wichtig, in welcher Konzentration ein Gas im Wasser und in der Luft vorkommt.

Die dritte Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit den sogenannten langlebigen Klimagasen Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Stickstoffmonoxid (N2O). Das sind Gase, die sehr lange (oft mehrere Jahrzehnte) in der Atmosphäre bleiben, bevor sie abgebaut werden. Die Forscher arbeiten dafür ähnlich wie bei den kurzlebigen Spurengasen: Sie sammeln Daten über das Vorkommen in der Luft und im Meer und versuchen zu erfahren, wodurch dieses Vorkommen beeinflusst wird.


Interview | Drei Fragen an Tom Bell

© privat

Umweltwissenschaftler, Forschungsgebiet: Biogeochemische Ozeanographie und Atmosphärenchemie, University of East Anglia, Großbritannien

science-guide.eu: Was macht das Projekt COST 735 einzigartig?

Tom Bell: Ziel des Projekts ist es, den Austausch von chemischen Verbindungen und Partikeln zwischen Luft und Meer besser zu verstehen. Dazu sichten wir weltweit gesammelte Daten und ordnen sie ein. Bei diesen Daten handelt es sich um Messungen von Chemikalien an der Ozeanoberfläche und in der unteren Atmosphäre. Die Datenbanken, die wir so erstellen, helfen uns, Modelle für die Prozesse zu erarbeiten, denen diese chemischen Verbindungen unterliegen. So können wir unser Verständnis für das globale System verbessern, besonders im Hinblick auf zukünftige Klimaveränderungen und Luftverschmutzung.

science-guide.eu: Was war Ihrer Meinung nach bisher die spannendste oder überraschendste Entdeckung?

Bell: Diese Frage ist schwierig zu beantworten, da wir gerade (Anfang 2009, Anm. d. Red.) erst damit anfangen, Ergebnisse zu produzieren. Aber ein neuer und interessanter Aspekt ist, dass wir ein neues Modell für das Vorkommen von Dimethylsulfid (DMS) in der Atmosphäre entwickeln konnten. DMS soll an der Entstehung von Wolkenpartikeln beteiligt sein und spielt so eine wichtige Rolle für das Erdklima.

science-guide.eu: Was erhoffen Sie sich von dem Projekt für die Zukunft?

Bell: Wir hoffen, in Zukunft ähnliche Produkte wie eben beschrieben für eine ganze Reihe von Gasen und Partikeln zu erstellen. Insbesondere wollen wir die Kreisläufe von klimarelevanten Gasen vorhersagen, genau wie die Abgabe von nährstoffreichen Partikeln aus der Luft in die Ozeane, die das Algenwachstum stimulieren und so die Aufnahme von Kohlenstoffdioxid fördern. Wenn diese Modelle erstellt sind, wollen wir dabei helfen, bestehende Klimamodelle zu überarbeiten. So ließen sich dann künftige Umweltveränderungen besser vorhersagen.


Dieser Beitrag entstand im Zuge des EuroScience Open Forum (ESOF) 2008.


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© NASA Goddard Space Flight Center


Facts

Abkürzung:
COST
= (European) CoOperation in Science and Technology

Koordinator:
Dr. Emily Breviere, Chemieingenieurin

Forschungsgebiet:
Surface Ocean / Lower Atmosphere Study (SOLAS) (Ozeanoberfläche / untere Atmosphäre Studie), University of East Anglia, Großbritannien

Herkunftsland:
Frankreich

Beteiligte Länder:
Großbritannien (Koordination), Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Italien, Polen, Spanien, Schweden, Schweiz, Norwegen, Ungarn, Türkei, Zypern

Finanzierung:
60 Mio. €

Laufzeit:
2006 bis 2011

Website:
 www.cost-735.org

Kontakt:
e.breviere@uea.ac.uk



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