Glauben Sie, dass das Meer blau ist? Ihre Augen haben Sie getäuscht.

Ist der Ozean wirklich blau?

In einer diese Woche in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Studie berichten Wissenschaftler des MIT und des britischen National Oceanography Center, dass sich die Farbe des Ozeans in den letzten 20 Jahren erheblich verändert hat . Diese Farbveränderungen sind für das menschliche Auge zwar kaum wahrnehmbar, treten jedoch auf 56 Prozent der Weltmeere auf – einer Fläche, die größer ist als die gesamte Landfläche des Planeten.

Insbesondere stellten die Forscher fest, dass tropische Meeresgebiete in Äquatornähe im Laufe der Zeit immer grüner geworden sind . Veränderungen der Meeresfarbe weisen darauf hin, dass sich auch das Ökosystem an der Meeresoberfläche verändert , da die Farbe des Ozeans ein getreues Spiegelbild der Organismen und Materialien in seinem Wasser ist.

Derzeit können die Forscher noch nicht genau sagen, wie sich die Ökosysteme der Ozeane verändern, um den Farbwechsel widerzuspiegeln. Doch in einem Punkt sind sie sich ziemlich sicher: Die Ursache liegt wahrscheinlich im vom Menschen verursachten Klimawandel .

„Simulationen, die ich seit Jahren durchführe, sagten mir, dass diese Veränderungen der Ozeanfarbe eintreten würden“, sagt die Co-Autorin der Studie, Stephanie Dutkiewicz, eine leitende Wissenschaftlerin in der Abteilung für Erd-, Atmosphären- und Planetenwissenschaften und im Zentrum für Globale Veränderungswissenschaften des MIT. Dass dies tatsächlich passiert, ist nicht überraschend, aber beängstigend. Diese Veränderungen stehen im Einklang mit dem vom Menschen verursachten Klimawandel.

„Dies liefert zusätzliche Beweise dafür, wie menschliche Aktivitäten das Leben auf der Erde über riesige räumliche Skalen hinweg beeinflussen“, fügte der Hauptautor Dr. BB Cael vom National Oceanography Centre in Southampton, Großbritannien, hinzu. „Es ist eine weitere Art und Weise, wie der Mensch die Biosphäre beeinflusst.“

Die Farbe des Ozeans ist ein visuelles Produkt des Materials in der oberen Schicht des Ozeans. Im Allgemeinen weist dunkelblaues Wasser auf wenig Leben hin, während grüneres Wasser auf das Vorhandensein von Ökosystemen hinweist, vor allem auf Phytoplankton – pflanzenähnliche, mikroskopisch kleine Organismen, die Chlorophyll enthalten und in den oberen Schichten des Ozeans in großen Mengen vorkommen.

Phytoplankton bildet die Grundlage des Nahrungsnetzes der Ozeane und ernährt zunehmend komplexere Organismen, darunter Krill, Fische, Seevögel und Meeressäugetiere. Im Ozean spielt Phytoplankton auch eine wichtige Rolle bei der Bindung und Speicherung von Kohlendioxid. Wissenschaftler sind daher sehr daran interessiert, das Phytoplankton an der Meeresoberfläche zu überwachen und zu beobachten, wie diese wichtigen Gemeinschaften auf den Klimawandel reagieren. Dazu verfolgten sie Veränderungen im Chlorophyll anhand des Verhältnisses von blauem zu grünem Licht, das von der Meeresoberfläche reflektiert wurde.

Doch vor etwa zehn Jahren veröffentlichten Stephanie Henso und andere Mitarbeiter des National Oceanography Center eine Abhandlung, in der sie feststellten, dass es mindestens 30 Jahre kontinuierlicher Überwachung bräuchte, um Trends zu erkennen, die speziell durch den Klimawandel bedingt sind, wenn man nur den Chlorophyllgehalt verfolgen würde. Das Team ist davon überzeugt, dass der Grund darin liegt, dass die enormen natürlichen Schwankungen des Chlorophyllgehalts von Jahr zu Jahr jeden menschlichen Einfluss auf die Chlorophyllkonzentrationen übersteigen.

Im Jahr 2019 veröffentlichten Dutkiewicz und Kollegen eine weitere Arbeit, in der sie mithilfe eines neuen Modells zeigten, dass die natürliche Variation anderer Meeresfarben viel geringer ist als die des Chlorophylls. Daher sollte jedes Signal einer durch den Klimawandel verursachten Veränderung leichter zu erkennen sein als kleinere normale Schwankungen anderer Meeresfarben. Sie gehen davon aus, dass diese Veränderungen erst nach 20 und nicht erst nach 30 Jahren der Überwachung sichtbar werden.

„Also dachte ich, wäre es nicht sinnvoll, nach Trends in all diesen anderen Farben zu suchen, anstatt nur im Chlorophyll?“ Sagte Cael. „Es lohnt sich, das gesamte Spektrum zu betrachten, anstatt nur zu versuchen, eine Zahl aus einem kleinen Teil des Spektrums zu schätzen.“

Für die aktuelle Studie analysierten Cael und sein Team Messungen der Meeresfarbe vom Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) auf dem Aqua-Satelliten, der seit 21 Jahren die Meeresfarbe überwacht. MODIS misst sieben sichtbare Wellenlängen, darunter die beiden Farben, die Forscher traditionell zur Schätzung des Chlorophyllgehalts verwenden.

Die von Satelliten erfassten Farbunterschiede sind für das menschliche Auge zu subtil, um sie zu erkennen. Für unsere Augen erscheint der Ozean überwiegend blau, seine wahre Farbe besteht jedoch wahrscheinlich aus einer Mischung subtilerer Wellenlängen von Blau über Grün bis hin zu Rot.

Cael führte eine statistische Analyse aller sieben Ozeanfarben durch, die zwischen 2002 und 2022 von Satelliten gemessen wurden. Er beobachtete zunächst die Veränderungen der sieben Farben in verschiedenen Regionen im Laufe des Jahres, um sich ein Bild von ihren natürlichen Variationen zu machen. Dann zoomte er heraus, um zu sehen, wie sich die jährliche Veränderung der Meeresfarbe über einen Zeitraum von 20 Jahren veränderte. Diese Analyse zeigt einen klaren Trend – höhere Schwankungen von Jahr zu Jahr als normal.

Um herauszufinden, ob der Trend mit dem Klimawandel zusammenhängt, untersuchte Cael anschließend ein Modell, das Dutkiewicz 2019 erstellt hatte. Das Modell simulierte die Ozeane der Erde unter zwei Szenarien: eines mit und eines ohne erhöhte Treibhausgase. Treibhausgasmodelle sagten voraus, dass sich innerhalb von 20 Jahren ein signifikanter Trend herausbilden würde, der dazu führen würde, dass sich auf etwa 50 Prozent der weltweiten Meeresoberflächen die Farbe ändert – fast genau das, was Cael bei der Analyse realer Satellitendaten herausfand.

Die modellierten Rrs ToEs für 20 Jahre oder weniger ähneln in Lage und Reichweite denen der beobachteten 20-Jahres-Daten

„Dies deutet darauf hin, dass es sich bei den von uns beobachteten Trends nicht um zufällige Schwankungen im Erdsystem handelt“, sagte Cael. „Dies steht im Einklang mit dem vom Menschen verursachten Klimawandel.“
Die Erkenntnisse des Teams lassen darauf schließen, dass die Beobachtung der Meeresfarben über das Chlorophyll hinaus den Wissenschaftlern eine klarere und schnellere Möglichkeit bieten könnte, durch den Klimawandel bedingte Veränderungen in den Meeresökosystemen zu erkennen.

„Die Farbe des Ozeans hat sich verändert“, sagte Dutkiewicz. „Der Farbwechsel spiegelt Veränderungen in der Planktongemeinschaft wider, die sich auf alle Organismen auswirken, die sich von Plankton ernähren. Dadurch ändert sich auch die Menge an Kohlenstoff, die der Ozean aufnimmt, da verschiedene Planktonarten unterschiedliche Aufnahmekapazitäten haben. Wir möchten daher, dass die Menschen dies ernst nehmen, nicht nur, weil die Modelle diese Veränderungen vorhersagen, sondern weil wir jetzt sehen können, dass sich der Ozean verändert.“

Quellen:

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06321-z