Für das globale Klima spielt CO2 eine massgebliche Rolle. Insbesondere kann der tiefe Ozean mehr Kohlenstoff speichern als die Atmosphäre. Bisher konnten Wissenschaftler jedoch nicht erklären, weshalb Klimaänderungen während der Vergletscherungen in den letzten Jahrtausenden immer durch schnelle Änderungen des CO2-Gehalts in der Atmosphäre begleitet wurden.
Bekannt ist, dass der CO2-Gehalt in Ozeanen an den Sauerstoffgehalt gekoppelt ist. Forschende der Universität Bern und Cambridge haben zum ersten Mal den Gehalt an Sauerstoff im Tiefenwasser anhand von Sedimentkernen des tiefen Südatlantiks für die letzten Vergletscherungen und Zwischeneiszeiten bestimmt. Die Messungen zeigen, dass der Sauerstoffgehalt im Tiefenwasser beträchtlich während der letzten 65'000 Jahre geändert hat. Gleichzeitig änderte sich auch der CO2-Gehalt der Atmosphäre.
Die Leiterin der Forschung, Dr. Julia Gottschalk meint „Der Sauerstoffgehalt im tiefen Ozean ist ein wichtiger Schlüssel, der darüber Aufschluss gibt, wie viel CO2 der Ozean in der Vergangenheit aufgenommen hat. Dadurch gewinnen wir wertvolle Einsichten, wie der Ozean zum CO2-Haushalt der Atmosphäre in der Vergangenheit beigetragen hat“.
Die Forschenden verglichen physikalische und biologische Prozesse miteinander. Ozeanströmungen und der CO2-Austausch zwischen der Atmosphäre und der Ozeanoberfläche tragen als physikalische Phänomene zum Kohlenstoffkreislauf bei. Wohingegen im Wasser lebende Organismen wie z.B. Algen und Bakterien biologisch auf den Kohlenstoffkreislauf Einfluss nehmen. Sterben die Organismen ab, sinken sie auf den Meeresgrund und werden dort als Sediment abgelagert. Beim Zersetzungsprozess ihrer organischen Überreste wird dem Ozean Sauerstoff entzogen und umgekehrt Kohlenstoff in den Ozean freigesetzt.
Während Kaltzeiten nimmt dieser biologische Effekt stark zu und die biologische Pumpe sorgt dafür, dass der CO2-Gehalt im Tiefenwasser ansteigt. Gleichzeitig verlangsamt sich in Kaltzeiten der Transport von Tiefenwasser in höhere Schichten. Dadurch transportiert die physikalische Pumpe weniger CO2 an die Ozeanoberfläche, was dazu führt, dass weniger CO2 in die Atmosphäre gelangen konnte. Dieser Effekt bewirkte, dass die Atmosphäre in den Kaltzeiten bis zu 30 Prozent weniger CO2 enthielt.
Dr. Julia Gottschalk: „Mit unserer Forschung zeigen wir, dass zukünftige Änderungen der CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre stark davon abhängen können, wie die hohen Breiten im Süden auf zukünftige natürliche und menschgemachte Änderungen im Klimasystem reagieren werden“.
