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Arbeitspaket 1

Das pelagische Reich

Die Veränderungen in Nord- und Ostsee während des Anthropozäns und deren Auswirkungen auf ihre Kohlenstoffspeicher und den Kohlenstoffaustausch sollen in Arbeitspaket 1 (AP 1) untersucht werden. Eine Erhöhung der Gesamtalkalinität (TA) kann die saisonale oder langfristige (> 1 Jahr) CO2-Aufnahme erleichtern. Dies hat zur Folge, dass die Kohlenstoffspeicherung und der Export in die Tiefsee über die Schelfpumpe erhöht sowie der Effekt der atmosphärisch bedingten Meeresversauerung abgeschwächt werden kann.

In AP 1 sollen neue Methoden angewandt werden, die die CO2-Flüsse an der Küste direkt erfassen. Hierdurch soll die Unsicherheit bei der Parametrisierung des Gastransfers umgangen sowie ein zeitlich repräsentativer Datensatz erstellt werden (einschließlich der Variabilität von stündlichen bis saisonalen Skalen). Zudem soll die Darstellung für das Modell erleichtert werden, so dass die an diesem Standort gemessenen CO2-Flüsse auf die gesamte Küstenregion hochskaliert werden können.

Hierfür stellt die Forschungsstelle Küste des NLWKN unter anderem schiffsgestützte Daten für die Nordsee, Wattenmeer und Ästuare zur Verfügung. Zusätzlich werden präzise und hochaufgelöste schiffsgestützte Transektdaten des Fahrtgebietes zu Biogeochemie, Nährstoffen und insbesondere relevanten Parametern des Karbonatsystems erhoben und validiert.

Ziele


  • Verständnis der Rolle anthropogener Einflüsse auf physikalische und biogeochemische Faktoren, die die Aufnahme- und Speicherfähigkeit von CO2 in der Wassersäule regulieren
  • Einfluss der TA-Änderungen auf die Kohlenstoffaufnahme
  • Charakterisierung des Einflusses der Assimilation von Schwefel auf die Kohlenstoffspeicherung als abbauresistenteres, gelöstes organisches Material
  • Einspeisung von Daten der Naturmessungen in das bidirektional gekoppelte hydrodynamisch‐biogeochemische Modellsystems FVCOM/ERGOM (u.a. für die Kalibrierung) (AP 3)

Koordinatorin Arbeitspaket 1

Dr. Yoana Voynova

Helmholtz-Zentrum Hereon

Tel: +49 4152 87 2377

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Koordinator Arbeitspaket 1

Prof. Dr. Gregor Rehder

Leibniz-Institut for Ostseeforschung Warnemünde (IOW)

Tel: +49 381 5197 336

E-Mail Kontakt

Gründe für die Änderung der TA in der Ostsee sowie vergangene und zukünftige Auswirkungen auf Kohlenstoffspeicherung und -export sowie den Gasaustausch mit der Atmosphäre

Arbeitspaket 1.1 befasst sich im Detail mit den potentiellen Triebkräften der kürzlich identifizierten langfristigen Veränderungen der Gesamtalkalinität (TA), einschließlich der anthropogenen Eutrophierung und der potentiell verstärkten Verwitterung. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf den Prozessen entlang der Gradienten von Land zu Meer und den Gradienten an den Redox-Grenzflächen.

Ziele


  • Aktualisierung der verfügbaren Daten über anorganischen Kohlenstoff und Eintrag in die Ostsee
  • Durchführung von Trendanalysen der Gesamtalkalinität (TA) zur Klärung der Bedeutung externer vs. interner Alkalinitätsquellen
  • Bewertung der Daten über das Kohlenstoffsystem in Hinblick auf die veränderte Speicherkapazität und der induzierten Veränderung des Kohlendioxidaustausches mit der Atmosphäre
  • Untersuchung des Kohlenstoffsystems durch Feldexpeditionen, das Beobachtungsnetzwerk in der Ostsee sowie Probenahmen als Ergänzung zu regelmäßigen Überwachungsfahrten (Ostseemonitoring und IOW-Langzeitdatenerhebung)
  • Identifikation von Inkonsistenzen (z.B. systematische Fehler durch den Beitrag der organischen Alkalinität) durch eine Überbestimmung des CO2-Systems sowie der Charakterisierung stabiler Isotope
  • Bewertung und Verbesserung der Funktionsweise und möglicher Mängel der Beschreibung des anorganischen Kohlenstoffsystems und der Quellenbeschreibung im derzeitigen ERGOM-Modell (in Kooperation mit AP 3)
  • Betrieb des Modells in einem Umfeld mit und ohne Szenario anthropogen verursachter Änderungen der Alkalinität (in Kooperation mit AP 3)
  • Bewertung von Veränderungen und Variabilität des Oberflächen-pCO2 mit Potenzial für eine bessere Verifizierung des Modellrahmens von AP3

Trennung langfristiger Trends der Gesamtalkalinität (TA) von saisonalen Produktivitätsmustern

Sulfurierung als Mechanismus zur Speicherung von Kohlenstoff als resistentes gelöstes organisches Material (DOM)

Das gelöste organische Material (DOM) im Meer ist einer der größten Kohlenstoffspeicher im Meer. DOM enthält mehr Kohlenstoff als die gesamte Vegetation auf unserem Planeten. Sulfurisierung, d.h. die abiotische Reaktion von reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen mit organischen Material, ist ein Prozess, der die Stabilität von DOM im Meer erhöht.

Hauptziel dieses Arbeitspaketes ist es zu klären, wie umfangreich Sulfurisierung in den sulfidischen Sedimenten der Ost- und Nordsee und den sulfidischen Becken der Ostsee stattfindet, und ob die hier entstandenen organischen Schwefelverbindungen zur großräumigen Anreicherung von DOM beitragen. Insbesondere sollen zwei übergeordnete Fragen geklärt werden. Wie wirkt sich der benthische Schwefelzyklus auf die DOM-Sulfurisierung und die Bildung und Stabilität von refraktärem gelösten organischen Material (RDOM) als Kohlenstoffspeicher aus, und wie wirken sich Prozesse des Klimawandels auf den Export von RDOM in den Nordatlantik und ihren Austausch zwischen Ost- und Nordsee aus? Zur Klärung dieser Fragen werden experimentelle Ansätze mit großräumigen Beprobungen und Zeitserien kombiniert.

Verständnis der Rolle physikalischer Prozesse beim CO2-Austausch zwischen Atmosphäre und Ozean entlang des Gradienten vom Land zum Meer und seiner Empfindlichkeit gegenüber Klimaveränderung

In-situ pelagische Prozesse und pelagisch-benthische Kopplung als Modulator der Alkalinität