#Klimawandel verändert Farbe der Ozeane

Die typische Farbe der Meeresoberfläche kann je nach Wasserqualität, Untergrund und Lichteinfall variieren, auch die Algendichte spielt eine Rolle. Jetzt belegt eine Studie, dass die irdischen Ozeane immer grüner werden. Die anhand von Satellitenaufnahmen und statistischen Analysen festgestellten subtilen Farbveränderungen deuten darauf hin, dass sich die Ökosysteme an der Meeresoberfläche wandeln, wahrscheinlich in Folge der menschengemachten globalen Erwärmung. Unklar ist bislang, wie sich dieser Wandel auf die marinen Nahrungsnetze auswirkt sowie auf die Fähigkeit der Ozeane, CO2 zu binden.

Die Farbe des Ozeans gibt Aufschluss darüber, was sich in seinen oberen Schichten abspielt. Tiefblaue Gewässer deuten auf wenige Kleinstlebewesen hin, eine grünliche Färbung dagegen stammt meist von Phytoplankton. Diese winzigen einzelligen Algen betreiben mit Hilfe des grünen Farbstoffs Chlorophyll Fotosynthese und binden dabei nicht nur reichlich CO2 aus der Atmosphäre, sondern liefern auch die Grundlage des marinen Nahrungsnetzes. Verschiebungen in der Art und Anzahl der Planktongemeinschaften können allerdings die Ökosysteme aus dem Gleichgewicht bringen. Farbveränderungen können auf diese Verschiebungen hinweisen. Da allerdings der Chlorophyllgehalt und damit die Grünfärbung des Ozeans starken saisonalen Schwankungen unterliegt, waren langfristige Trends bislang schwer zu erfassen.

Satellitendaten zur Ozeanfarbe

Ein Team um B. B. Cael vom National Oceanography Centre in Southampton hat nun anhand von Satellitendaten nachgewiesen, dass sich die Farbe der Ozeane im Laufe der letzten 20 Jahre tatsächlich verändert hat. Dabei griffen die Wissenschaftler auf Aufnahmen zurück, die der NASA-Forschungssatellit Aqua zwischen Juli 2002 und Juni 2022 von den Weltmeeren erstellt hat. Der Satellit erfasste sieben Wellenlängen des von der Wasseroberfläche reflektierten Lichts und ermöglichte es damit, auch subtile Veränderungen, die für das menschliche Auge unsichtbar bleiben, zu erkennen.

Bisherige Studien hatten sich üblicherweise auf das Verhältnis von grünem zu blauem Licht fokussiert, da dieses am besten Aufschluss über den Chlorophyll-Gehalt und damit die Phytoplanktonkonzentration des Meerwassers gibt. Doch während sich kurzfristige Schwankungen damit gut abbilden lassen, bleiben langfristige Trends verborgen, weil der Chlorophyllgehalt starken saisonalen Schwankungen unterliegt. „Ich fragte mich also, ob es nicht sinnvoller wäre, nach einem Trend in all den anderen Farben zu suchen als nur im Chlorophyll“ sagt Cael. „Es lohnt sich, das gesamte Spektrum zu betrachten.“

Subtile Verschiebung ins Grüne

Auf diese Weise fanden die Forschenden signifikante Trends für 56 Prozent der gesamten Ozeanfläche – eine Fläche, die größer ist als die gesamte Landfläche der Erde. Den Daten zufolge hat sich die Farbe dieser Meeresgebiete in den letzten 20 Jahren subtil verändert. Insbesondere die tropischen Ozeanregionen in Äquatornähe sind demnach mit der Zeit immer grüner geworden. „Nur für zwölf Prozent der Ozeanfläche zeigen sich dagegen auch signifikante Trends beim Chlorophyll“, berichtet das Team.

Die Ergebnisse stimmen überein mit Modellrechnungen, die entsprechende Veränderungen im Farbspektrum prognostiziert hatten. „Ich habe jahrelang Simulationen durchgeführt, die mir sagten, dass diese Veränderungen in der Farbe der Ozeane eintreten werden“, sagt Co-Autorin Stephanie Dutkiewicz vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge. „Zu sehen, dass es tatsächlich passiert, ist nicht überraschend, aber erschreckend. Und diese Veränderungen stehen im Einklang mit den vom Menschen verursachten Veränderungen unseres Klimas.“

Auswirkungen bislang unklar

Mit der Oberflächentemperatur des Wassers waren die Farbänderungen allerdings nicht direkt assoziiert. „Sie gehen also wahrscheinlich auf andere Einflussfaktoren zurück, darunter die Dicke und die Durchmischung der verschiedenen Wasserschichten“, schreiben die Forschenden. „Von diesen Faktoren ist bekannt, dass sie sich auf die Struktur und die Biomasse der Planktongemeinschaft auswirken, und es wird erwartet, dass sie sich mit dem Klima verändern.“ Da diese Parameter allerdings weniger genau und kontinuierlich gemessen werden als die Oberflächentemperatur, ist es für sie schwieriger, über den relativ kurzen Zeitraum von 20 Jahren hinweg Trends zu erkennen.

Was genau die Farbveränderungen für die Ökosysteme in den Ozeanen bedeuten und wie sich das auf die Fähigkeit der Weltmeere auswirkt, CO2 zu speichern, müssen nun zukünftige Studien klären. „Bisher können wir nicht sagen, was genau zu den Farbveränderungen geführt hat“, so Dutkiewicz. „Aber wir können sagen, dass die Farbveränderungen entsprechende Veränderungen in den Planktongemeinschaften widerspiegeln, die sich auf alles auswirken werden, was sich von Plankton ernährt. Es wird sich auch ändern, wie viel Kohlenstoff der Ozean aufnehmen wird, denn verschiedene Planktonarten haben unterschiedliche Fähigkeiten, dies zu tun. Wir hoffen also, dass die Menschen dies ernst nehmen.“

Quelle: B. B. Caen (National Oceanography Centre, Southampton, UK) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-023-06321-z

© wissenschaft.de – Elena Bernard