Schwarzes Meer: Schichtung verändert sich

Das Schwarze Meer wird von sechs Ländern begrenzt und erhält Wasser aus vielen großen europäischen Flüssen.

[Bild: NASA-Bild, erstellt von Jesse Allen, Earth Observatory, unter Verwendung von Daten aus dem Goddard Earth Sciences DAAC.]

Gemeinsame Pressemeldung der American Geophysical Union (AGU) und des Helmholtz-Zentrums Geesthacht

Die Analyse von Wassertemperatur, Dichte und Salzgehalt im Schwarzen Meer von 2005 bis 2019 zeigt, dass sich die mittlere Wasserschicht des Schwarzen Meeres, die sogenannte kalte Zwischenschicht, die zwischen dem sauerstofffreien Tiefenwasser und dem sauerstoffhaltigen Oberflächenwasser besteht, erwärmt. Diese Erwärmung führt dazu, dass sich die kalte Zwischenschicht mit Oberflächen- und Tiefenwasser vermischt. Dies geht aus einer neuen Studie hervor, die jetzt im AGU Journal of Geophysical Research veröffentlicht wurde.

In der Vergangenheit schwankte die Temperatur der Zwischenschicht, doch in den letzten vierzehn Jahren hat sich ihre Kerntemperatur um 0,7 Grad Celsius erwärmt. Die veränderte Schichtung könnte es den Wassermassen aus den tieferen Schichten des Meeres ermöglichen, schließlich in die oberste Schicht einzudringen, was zu unbekannten Auswirkungen auf das Leben im Meer führen würde. Die neue Studie legt nahe, dass der Klimawandel die Zwischenschicht erwärmt und verändert, aber auch natürliche Schwankungen könnten eine Rolle spielen, so die Autoren der Studie.

Untersuchungen der Veränderungen im Schwarzen Meer dienen Wissenschaftlern exemplarisch dazu herauszufinden, wie sich große Gewässer in Zukunft entwickeln könnten. Ihre Ergebnisse zeigen, was mit den Ozeanen der Erde passiert, wenn sich das Klima weiter erwärmt, so die Forscher. Denn Wasserschichten beeinflussen das Erdklima und bewegen Nährstoffe in den Weltmeeren. Veränderungen in der Zusammensetzung der ozeanischen Gewässer könnten die globalen Strömungen verändern und das Klima und die Ökosysteme des Planeten beeinflussen.

Veränderte Wassermassen

Diese Grafik zeigt die Positionen der Messsysteme, die durch die Farbe in der rechten Ecke gekennzeichnet sind, die von 2005 bis 2018 gemessen wurden. Die Buchstaben V, E, B und S markieren Stellen, an denen eine Wetterstation Oberflächendaten sammelte. Forscher verglichen diese Messungen mit dem Erwärmungstrend der kalten Zwischenschicht des Schwarzen Meeres.

[Grafik:: AGU]

Da es schwierig ist solch massive Wasserkörper in den Ozeanen zu untersuchen, verwenden Wissenschaftler regionale Wassermassen wie die im Schwarzen Meer, um herauszufinden, wie der Klimawandel die Wassermassen in den Ozeanen beeinflussen könnte. „Wir wollen wissen, was unter verschiedenen globalen Klimaszenarien passieren könnte", sagt dazu Prof. Dr. Emil Stanev.

Das Schwarze Meer liegt zwischen dem Balkan und Osteuropa und bekommt Zufluss aus vielen großen europäischen Flüssen. Wasseraustausch erfolgt zudem durch den Bosporus, der das Schwarze Meer mit dem Mittelmeer verbindet. Die Schichtung im Schwarzen Meer entsteht durch die Mischung der Wassermassen aus den verschiedenen Quellen.

Wassermassen haben unterschiedliche Temperaturen, Salzgehalte und Dichten, die in der Regel durch ihre horizontale und vertikale Position in Gewässern gekennzeichnet sind. Die Tiefe der kalten Zwischenwassermasse des Schwarzen Meeres variiert je nach Entfernung vom Ufer. Neben dem unterschiedlichen Sauerstoffgehalt, trennt diese Schicht salzarmes Oberflächenwasser vom salzreichen Tiefenwasser. Jede der Wasserschichten des Meeres beherbergt spezifische Organismen, die an die jeweiligen ozeanischen Bedingungen angepasst sind.

Schon zuvor haben Wissenschaftler die kalte Zwischenschicht des Schwarzen Meeres untersucht, aber es wurde noch nie analysiert, wie sie sich im Laufe der Zeit verändert hat. „Sie haben der Entwicklung der Wassermassen nicht allzu viel Aufmerksamkeit geschenkt", erklärt Stanev.

Klimawandel könnte das Meer erwärmen

Prof. Dr. Emil Stanev
Foto: privat

In der neuen Studie haben Stanev und seine Kollegen aufgezeichnet, wie sich die kalte Zwischenwassermasse des Schwarzen Meeres über vierzehn Jahre entwickelt hat und den Verlauf mit den Klimatrends der Region verglichen. Sie benutzten autonome Messgeräte, um die Temperatur, Dichte und den Salzgehalt von der Meeresoberfläche bis in 1000 Meter Tiefe an verschiedenen Punkten während unterschiedlicher Jahreszeiten zu messen.

Diese Daten verglichen sie mit Lufttemperaturen, um zu erkennen, ob es einen Zusammenhang zwischen wärmeren Wintern und Veränderungen der Temperatur und des Salzgehalts der Zwischenwassermasse gibt. Sie fanden heraus, dass Schwankungen des Winterwetters die Temperatur und den Salzgehalt der kalten Zwischenschicht veränderten, doch die Dichte der Wassermasse blieb fast unverändert: Die kalte Zwischenschicht des Schwarzen Meeres wurde wärmer, sodass sich seine Kanten mit der oberen und unteren Schicht des Meeres vermischen konnten.

Wenn sich dieser Trend fortsetzt, könnte er nach Ansicht der Autoren der Studie die Schichtung des Meeres verändern. Die Umschichtung könnte Sulfide, korrosive und schädliche Chemikalien vom Meeresboden bis an die Oberfläche befördern und sich auf die Meerestiere und letztlich den Tourismus auswirken.

Der Klimawandel könnte das Meer erwärmen, aber auch die natürliche Variabilität könnte dafür verantwortlich sein, so James Murray, Ozeanograph an der University of Washington, der nicht in dieser Studie geforscht hat. Frühere Forschungen sowohl von Murray als auch anderen Wissenschaftlern haben gezeigt, dass die Wasserschichten des Schwarzen Meeres seit den 1950er Jahren warme und kühle Perioden erlebt haben. Die kalte Zwischenschicht des Schwarzen Meeres sei jedoch noch nie so warm gewesen, fügte Murray hinzu.

Stanev und Murray sind sich einig, dass mehr Forschung über die Entwicklung der Schichten des Schwarzen Meeres notwendig ist. Die weitere Untersuchung der kalten Zwischenschicht des Schwarzen Meeres und ihrer Schwankungen könnte zeigen, ob der Klimawandel für das allmähliche Verschwinden der Schichten verantwortlich ist.