Hitzewellen im Ozean – ein Risiko für Ökosysteme?

Wussten Sie, dass Hitzewellen nicht nur auf dem Land, sondern auch im Meerwasser vorkommen? Der Hitzesommer 2003 ist uns allen noch gut in Erinnerung. W?lder brannten, Fl¨¹sse trockneten aus, und mehrere zehntausend Menschen in Europa erlagen den enorm hohen Temperaturen. [1] Auch die Meereswelt und insbesondere deren Bewohner leiden unter enormer Hitze. Zwei aussergew?hnliche Hitzewellen im Ozean w?hrend den letzten Jahren haben uns Wissenschaftler aufhorchen lassen. Deren Folgen sind langfristig auch f¨¹r den Menschen sp¨¹rbar.

Hitzewellen im Nordostpazifik ¡­

Eine ungew?hnlich lang andauernde Warmwasserblase ¨C mit dem Spitznamen ?The Blob? ¨C hatte sich vom Winter 2013/2014 bis Ende 2015 auf der Wasseroberfl?che des Nordpazifiks ausgebreitet. [2] Die Warmwasserblase mass zeitweise einen Durchmesser von bis zu 1600 Kilometern und hatte Wassertemperaturen von mehr als drei Grad Celsius ¨¹ber dem langj?hrigen Durchschnitt. Aufgrund der geringeren Dichte des warmen Oberfl?chenwassers durchmischte sich dieses weniger mit kaltem und n?hrstoffreichem Tiefenwasser, insbesondere entlang der Westk¨¹ste Nordamerikas. Dies hatte weitreichende Folgen f¨¹r die Meeresbewohner und ?kosysteme: Die reduzierte N?hrstoffzufuhr schw?chte das Wachstum von Phytoplankton; die W?rme und der Nahrungsmangel f¨¹hrten dazu, dass einige Zooplankton- und Fischarten in k¨¹hlere Regionen abwanderten. Hingegen hatten Forscher im Nordpazifik l?nger als ¨¹blich Zwerggrindwale beobachtet. Diese tropische Walart ist normalerweise 2500 Kilometer weiter s¨¹dlich zu Hause.

¡­ und an der Westk¨¹ste Australiens

Eine st?rkere, aber k¨¹rzere Hitzewelle traf die australische Westk¨¹ste um die Jahreswende 2010/2011. Die Meerestemperaturen lagen bis zu sechs Grad Celsius ¨¹ber den Normalwerten f¨¹r diese Jahreszeit. Der Meeresboden an der K¨¹ste Westaustraliens ist bekannt f¨¹r riesige Ansammlungen von Braunalgen. Diese marinen ?Algenw?lder? haben ?hnliche Funktionen wie terrestrische W?lder: Sie bieten vielen Tierarten Lebensraum und Nahrungsgrundlage, insbesondere einer Vielzahl von Fischen. Australische Forscher haben gezeigt, dass die meisten Best?nde dieser Algenw?lder in k¨¹rzester Zeit w?hrend dieser Hitzewelle verschwunden sind. [3] Insgesamt ging eine Fl?che von 1000 Quadratkilometer Algenwald verloren ¨C dies entspricht zweimal der Fl?che des Bodensees. Bis heute haben sich die Algenbest?nde nicht erholt. Anstelle der Algenw?lder hat sich ein neues ?kosystem mit tropischen Fischen und Seegr?sern gebildet.

Risiken f¨¹r marine ?kosysteme?

Wir wissen seit einiger Zeit, dass auf dem Land Extremereignisse wie Hitzewellen die Struktur, die Biodiversit?t und die biogeochemische Funktion von biologischen Systemen stark beeinflussen. Es ist auch bekannt, dass Hitzewellen viele biologische Systeme einschliesslich des Menschen st?rker beeinflussen als langsame Ver?nderungen in der Durchschnittstemperatur. Dies hat damit zu tun, dass solche Extremereignisse die Organismen und ?kosysteme an die Grenzen ihrer Belastbarkeit und dar¨¹ber hinaus dr?ngen, so dass sie Schaden nehmen.

Die zwei Extremereignisse im Nordpazifik und an der Westk¨¹ste Australiens haben uns erstmals im Detail vor Augen gef¨¹hrt, dass Hitzewellen auch im Ozean zu einer Reihe von unabsehbaren ?kologischen und sozio?konomischen Folgen f¨¹hren k?nnen. Zum Beispiel haben sie gezeigt, dass viele Fische wenn m?glich in k?ltere n?rdlichere Gefilde abziehen. Ein Ausweichen in k¨¹hlere Meerestiefen ist f¨¹r viele Fische keine Option, da in tieferen Bereichen das Sonnenlicht, Sauerstoff und pflanzliche Nahrung fehlt. Dies f¨¹hrt letztendlich auch zu Einbussen in der Fischerei, aber auch in der Tourismusbranche.

Blick in die Zukunft

Wenn sich die Weltmeere weiter erw?rmen, werden auch marine Hitzewellen immer wahrscheinlicher. Es ist also anzunehmen, dass es k¨¹nftig nicht nur auf dem Land zu vermehrten und st?rkeren Hitzewellen kommt, sondern auch im Ozean. Beobachtungen und Modellsimulation zeigen zudem, dass auch andere Faktoren wie Ozeanversauerung und Sauerstoffverlust die marinen Lebewesen und ?kosysteme unter Druck setzen (siehe dazu diesen Beitrag im Klimablog).

Bis vor kurzem waren Klimamodelle nicht in der Lage, die relevanten physikalischen und biogeochemischen Prozesse richtig abzubilden, um Extremereignisse im Ozean zu simulieren und zuk¨¹nftige ?nderungen vorauszusagen. Die Unsicherheiten in Zukunftsprognosen, vor allem auf regionaler Skala, waren einfach zu gross. [4] Neue Modellsimulationen, die den globalen Kohlenstoff- und Sauerstoffkreislauf mit hochaufl?senden physikalischen Prozessen verkn¨¹pfen, erlauben uns nun aber erstmals, quantitative Aussagen ¨¹ber die H?ufigkeit, St?rke und r?umliche Verteilung von zuk¨¹nftigen Extremereignissen im Ozean zu machen. Und genau dies steht in meinem wissenschaftlichen Fokus. Um jedoch die Auswirkungen solcher Extremereignisse auf einzelne Arten oder ganze ?kosysteme und deren sozio?konomische Dienste zu verstehen, braucht es eine verst?rkte interdisziplin?re Zusammenarbeit. Die Forschung zum Verst?ndnis solcher Ereignisse steht erst am Anfang.