„Salzgehaltskampf“: Atlantik gegen Pazifik, die Salzgehaltslücke vergrößert sich still und leise!

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Keke (populärwissenschaftlicher Autor)

Hersteller: China Science Expo

Anmerkung des Herausgebers: Um die Grenzen des Wissens zu erweitern, hat Chinas Spitzentechnologieprojekt eine Artikelserie mit dem Titel „Unbekanntes Gebiet“ gestartet, die einen Überblick über die Erkundungsergebnisse bietet, die die Grenzen im Weltraum, in der Tiefsee, in der Tiefsee und in anderen Bereichen durchbrochen haben. Begeben wir uns auf eine wissenschaftliche Entdeckungsreise und lernen wir die erstaunliche Welt kennen.

Der Ozean bedeckt 71 % der Erdoberfläche und ist das größte Wassersystem der Erde. Im Meerwasser gelöstes Salz verleiht dem Ozean einzigartige physikalische und chemische Eigenschaften, die das globale Klima, die Meeresökosysteme und die menschlichen Aktivitäten beeinflussen.

Eine Studie des Teams um Wang Fan vom Institut für Ozeanologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften brachte vor kurzem eine überraschende Entdeckung zutage: Der Unterschied im Salzgehalt zwischen dem Atlantik und dem Pazifik hat im letzten halben Jahrhundert zugenommen. Diese Entdeckung stellt nicht nur unser traditionelles Verständnis der Veränderungen der Ozeane in Frage, sondern bietet auch eine neue Perspektive für das Verständnis des globalen Klimawandels.

Der Salzgehalt der Ozeane: ein Schlüsselfaktor für das globale Klima

Der Salzgehalt des Ozeans bezieht sich auf den Gehalt an gelösten Salzen im Meerwasser und wird normalerweise in Teilen pro Tausend (‰) oder praktischen Salzgehaltseinheiten (PSU) ausgedrückt. Als eine der grundlegenden Eigenschaften des Meerwassers hat der Salzgehalt einen wichtigen Einfluss auf die Meeresströmungen, das Klimasystem und die Verbreitung des Meereslebens.

Der Atlantik und der Pazifik sind die beiden größten Ozeane der Erde und der Unterschied im Salzgehalt zwischen ihnen ist besonders auffällig. Der Salzgehalt des Atlantischen Ozeans ist im Allgemeinen höher als der des Pazifischen Ozeans. Dieser Unterschied beeinflusst die Wassermasseneigenschaften, die Zirkulationsstruktur und die biogeochemischen Kreisläufe der beiden Ozeane und hat somit Auswirkungen auf das globale Klimasystem.

Vor dem Hintergrund des globalen Klimawandels unterliegt der Salzgehalt der Ozeane jedoch tiefgreifenden Veränderungen.

Die von Wang Fans Team durchgeführte Forschung hat zum ersten Mal den verstärkten Trend und die räumliche Struktur des Salzgehaltskontrasts zwischen Atlantik und Pazifik (APSC) seit Mitte des 20. Jahrhunderts quantitativ aufgedeckt und damit eine neue Perspektive für unser Verständnis der Veränderungen der Ozeane eröffnet. Diese Studie zeigt nicht nur die Komplexität der Veränderungen des Salzgehalts der Ozeane, sondern unterstreicht auch die entscheidende Rolle der Ozeane im globalen Klimasystem.

Salzgehalt verschiedener Gewässer

(Bildquelle: Wikipedia)

Überraschende Entdeckung: Unterschiede im Salzgehalt nehmen zu

Durch die Analyse von Beobachtungsdaten aus einer Meerestiefe von 0 bis 2.000 Metern stellte das Forschungsteam fest, dass der Unterschied im Salzgehalt zwischen Atlantik und Pazifik seit 1965 einen deutlichen Trend zur Verstärkung aufweist . Insbesondere hat der Salzgehalt im Atlantik allgemein zugenommen, während er im Pazifik allgemein abgenommen hat . Dieser Trend weist eine klare meridionale Struktur auf, die insbesondere in den subtropischen Regionen der nördlichen und südlichen Hemisphäre ausgeprägt ist. Insbesondere zwischen 20° und 40°N nahm der Salzgehaltsunterschied um 5,9±0,6 % zu.

Die Entdeckung bedeutet, dass sich die „Salzgehaltslücke“ zwischen dem Atlantik und dem Pazifik vergrößert. Solche Veränderungen wirken sich nicht nur auf die physikalischen Eigenschaften des Ozeans aus, sondern können auch tiefgreifende Auswirkungen auf das globale Klimasystem haben. Die Zunahme der Salzgehaltsunterschiede kann zu erheblichen Veränderungen beim Wassermassenaustausch, der Wärmeübertragung und den biogeochemischen Kreisläufen zwischen den beiden Ozeanen führen und dadurch das globale Klimamuster beeinflussen.

Globaler durchschnittlicher Salzgehalt der Ozeane

(Bildquelle: Wikipedia)

Ursachen für Salzgehaltsänderungen: mehr als nur Oberflächen-Süßwasserflüsse

Traditionell ging man davon aus, dass Süßwasserflüsse von der Meeresoberfläche (wie Niederschlag und Verdunstung) die Hauptfaktoren sind, die Veränderungen des Salzgehalts beeinflussen. Untersuchungen des Teams um Wang Fan zeigen jedoch, dass neben diesen bekannten Faktoren auch Windfelder und die Erwärmung des Ozeans eine wichtige Rolle bei der Veränderung des Salzgehalts spielen . Durch innovative Analysemethoden (thermodynamische Modalzerlegung) und Modensimulationen konnte das Forschungsteam eine Reihe wichtiger Erkenntnisse gewinnen.

Erstens führen langfristige Änderungen der Windfelder zu Schwankungen der windgetriebenen Meeresströmungen, was wiederum die Salzverteilung im Meer verändert. Solche Veränderungen könnten in manchen Gebieten zu einem höheren und in anderen zu einem niedrigeren Salzgehalt führen. Zweitens führt die Erwärmung der Meeresoberfläche dazu, dass die Quelle der Wassermassenbildung in höhere Breitengrade wandert, was die Salzgehaltsverteilung weiter beeinflusst. Diese Migration könnte die traditionellen Prozesse der Wassermassenbildung und -mischung verändert und dadurch die Salzgehaltsstruktur des gesamten Ozeans beeinflusst haben.

Das Zusammenspiel dieser Prozesse führt zu einem Effekt der „Salzgehaltsumverteilung“, der ein Schlüsselfaktor für die zunehmende Tendenz der Salzgehaltsunterschiede und die Bildung ihrer meridionalen Struktur ist. Es ist anzumerken, dass diese Prozesse zwar sowohl im Atlantik als auch im Pazifik auftreten, aufgrund der Unterschiede in der klimatischen Salzgehaltsverteilung der beiden Ozeane jedoch letztlich unterschiedliche Auswirkungen haben und zu einer weiteren Vergrößerung des Salzgehaltunterschieds führen. Diese Entdeckung unterstreicht die Bedeutung der Ozeandynamik für Veränderungen des Salzgehalts und eröffnet eine neue Perspektive für unser Verständnis der Veränderungen der Ozeane.

Veränderung des durchschnittlichen Salzgehalts der Ozeane von 0 bis 2000 m seit 1965 basierend auf Beobachtungsdaten (Einheit: psu)

(Bildquelle: Referenz 1)

Weitreichende Auswirkungen des Salzgehaltswandels: vom Meeresspiegel bis zur Meeresökologie

Die Verstärkung von Salzgehaltsunterschieden ist nicht nur ein interessantes wissenschaftliches Phänomen, sondern kann auch weitreichende Auswirkungen auf die globalen Ozean- und Klimasysteme haben. Die Studie ergab, dass dieser erhöhte Salzgehaltsunterschied den Anstieg des Meeresspiegels im Pazifischen Ozean verschärfen könnte. Da Süßwasser eine geringere Dichte als Salzwasser hat, könnte es in einem weniger salzhaltigen Pazifik zu einem stärkeren Anstieg des Meeresspiegels kommen, was eine potenzielle Bedrohung für Küstengebiete und tiefliegende Inseln darstellen würde.

Darüber hinaus können Veränderungen des Salzgehalts die Schichtung der Ozeane verstärken (das Phänomen, dass die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des Meerwassers mit der Tiefe geschichtet sind) und die vertikale Durchmischung des Meerwassers beeinträchtigen. Eine verstärkte Schichtung der Ozeane kann den Austausch zwischen Oberflächen- und Tiefenwasser verringern und so den Nährstofftransport und das Gleichgewicht der Meeresökosysteme beeinträchtigen. Solche Veränderungen könnten tiefgreifende Auswirkungen auf die marinen Nahrungsketten und Fischereiressourcen haben.

Noch beunruhigender ist die Tatsache, dass die Zunahme der Unterschiede im Salzgehalt die Hypoxie- und Versauerungsprobleme der unterirdischen Gewässer des Pazifiks verschlimmern könnte. Die verstärkte Schichtung des Meerwassers kann die Sauerstoffversorgung in tiefen Gewässern verringern und in bestimmten Gebieten zur Bildung hypoxischer Zonen führen, die das Überleben des Meereslebens bedrohen. Gleichzeitig kann eine zunehmende Versauerung der Meere negative Auswirkungen auf kalkbildende Organismen (wie Korallen und Schalentiere) haben und dadurch die Stabilität des gesamten marinen Ökosystems beeinträchtigen.

Diese potenziellen Auswirkungen unterstreichen, wie wichtig es ist, die Veränderungen des Salzgehalts der Ozeane zu untersuchen. Durch ein tieferes Verständnis dieser Veränderungen und ihrer Ursachen können Wissenschaftler künftige Veränderungen der Ozeane besser vorhersagen und eine wissenschaftliche Grundlage für die Reaktion auf den Klimawandel und den Schutz der Meeresökosysteme schaffen.

Abschluss

Diese Arbeit zeigt nicht nur den Trend zu stärkeren Salzgehaltsunterschieden zwischen Atlantik und Pazifik, sondern verdeutlicht auch die wichtige Rolle windbedingter Schwankungen der Meeresströmungen und der Migration von Wassermassenquellen bei Salzgehaltsänderungen. Diese Erkenntnisse sind von großem Referenzwert für die Verbesserung von Klimamodellen und die Erweiterung der Möglichkeiten zur Klimavorhersage.

Allerdings ist die Erforschung der Veränderungen des Salzgehalts der Ozeane noch weit entfernt. Zu den Forschungsarbeiten, die Wissenschaftler künftig durchführen können, gehören: eingehende Untersuchung der langfristigen Auswirkungen von Salzgehaltsänderungen auf Meeresökosysteme und das globale Klima; Verbesserung der Klimamodelle, um die Genauigkeit von Simulationen von Veränderungen des Salzgehalts der Ozeane zu erhöhen; und die Entwicklung neuer Beobachtungstechnologien und -methoden, um umfassendere und genauere Daten zum Salzgehalt der Ozeane zu erhalten.

Darüber hinaus wird die interdisziplinäre Zusammenarbeit eine Schlüsselrolle spielen. Die gemeinsamen Anstrengungen von Ozeanographen, Klimaforschern und Ökologen werden uns helfen, die Veränderungen des Salzgehalts der Ozeane und ihre Auswirkungen auf das Erdsystem besser zu verstehen.

Generell bieten uns die Fortschritte bei der Erforschung der Veränderungen des Salzgehalts der Ozeane neue Perspektiven und Instrumente zur Bekämpfung des globalen Klimawandels. Durch ein tieferes Verständnis der Veränderungen der Ozeane können wir künftige Umweltprobleme besser vorhersagen und darauf reagieren und zur nachhaltigen Entwicklung der Erde beitragen.

Quellen:

1.Ying Lu et. al., Der Salzgehaltskontrast zwischen Nordatlantik und Pazifik wird durch Wind und Meereserwärmung verstärkt

2.Natur Klimawandel, Ozeandynamik tragen zum verstärkten Salzgehaltskontrast zwischen Atlantik und Pazifik bei