… und deren Verbreitung durch regionale Wassermassen heute und in der geologischen Vergangenheit
In der Meeresforschung wird untersucht, wie sich Wassermassen in den Ozeanen bewegen, um zentrale Prozesse im Ozean zu verstehen und Veränderungen zu erkennen. Eine Wassermasse unterscheidet sich durch ihre Eigenschaften (beispielsweise Temperatur, Salzgehalt, Sauerstoffgehalt) vom umgebenden Wasser.
Der die Antarktis umgebende Südozean ist ein extrem großes Meeresbecken, in welchem Wassermassen unterschiedlichster Herkunft aufeinandertreffen. Starke Winde und große Temperaturunterschiede der einzelnen Wassermassen führen dabei zu einer sehr dynamischen Ozeanzirkulation. In Antarktisnähe kühlt sich in mehreren Regionen Oberflächenwasser so stark ab, dass es absinkt und neues sauerstoffreiches Antarktisches Bodenwasser bildet. Dieser Prozess ist ein entscheidender Antrieb für die globale Ozeanzirkulation und wirkt sich auch auf die Speicherung von Kohlenstoffdioxid im Ozean aus. Spurenmetalle, die Mikroorganismen als Nährstoffe dienen, werden so ebenfalls in den tiefen Ozean eingetragen. Es gibt aber auch andere regionale Wassermassen, die für den Sauerstoff- und Nährstoffeintrag des Südozeans wichtig sind.
Innerhalb der Forschungseinheit Marine Geosysteme am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel untersuchen wir, ob und wie sich die Herkunft einzelner Wassermassen des Südozeans aufgrund ihres Spurenmetallgehaltes unterscheiden lassen. Auch interessiert uns dabei, welche Mengen an Spurenmetallen und Nährstoffen unter dem antarktischen Eis in den Südozean eingetragen werden. Durch den Vergleich des heutigen Spurenmetallgehalts des Südozeans mit Daten aus marinen Sedimenten können wir außerdem einschätzen, wie stark sich die Ozeanzirkulation des Südozeans in der Vergangenheit von der heutigen unterscheidet. Aus diesen Vergleichsstudien können wir auch schlussfolgern, wann es Zeiten großer Gletscherschmelzen in der Antarktis gab, und was dieser zeitweilige verstärkte Rückzug antarktischen Eises für die Zirkulation des Südozeans bedeutete.
Forschungsfragen
- Wie gut lässt sich die Herkunft einzelner Wassermassen des heutigen Südozeans anhand von Spurenmetall-Isotopensignaturen unterscheiden?
- Inwieweit können wir diese Informationen auch aus marinen Sedimenten oder anderen marinen Archiven gewinnen für das Verständnis vergangener ozeanischer Zirkulationsmuster?
- Wie groß ist der menschliche Einfluss auf den Spurenmetallgehalt antarktischer Gewässer? Wie stark verunreinigt ist die Antarktis zum Beispiel mit dem Schwermetall Blei?
Methoden
- Messung und Interpretation von Spurenmetall-Isotopenverhältnissen im Meerwasser und marinen Archiven wie zum Beispiel Sedimenten oder Eisenmangankrusten
- Bestimmung der Haupteintragsquellen bestimmter Spurenmetalle und deren Einbau in marine Archive
- Unsere Arbeiten finden im Südozean und im Reinraumlabor statt, wo wir unter sehr sauberen Bedingungen Proben aufbereiten und messen
Verantwortlicher
Dr. Marcus Gutjahr, GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel