Eine neue Studie verbindet die schnelle Desoxygenierung im Golf von St. Lawrence mit zwei starken Strömungen: dem Golfstrom und dem Labradorstrom.

Die breite, biologisch reiche Wasserstraße im Osten Kanadas, die die großen Seen Nordamerikas entwässert und bei Fischerbooten, Walen und Touristen beliebt ist, hat schneller Sauerstoff verloren als fast überall sonst in den Weltmeeren.

Das Papier, das in erscheint Nature Climate Change, erklärt, wie großflächiger Klimawandel bereits dazu führt, dass der Sauerstoffgehalt in den tieferen Teilen dieses Wasserwegs sinkt.

"Das Gebiet südlich von Neufundland ist eine der am besten beprobten Regionen im Ozean", sagt die Erstautorin Mariona Claret, wissenschaftliche Mitarbeiterin am gemeinsamen Institut der Universität Washington für das Studium der Atmosphäre und des Ozeans. "Es ist auch ein sehr interessantes Gebiet, weil es an der Kreuzung liegt, wo zwei große, größere Strömungen zusammenwirken."

In der Nähe von Hypoxie

Kanadas Fischereibehörde hat seit 1920 steigende Salzgehalt und Temperatur in der St. Lawrence Region verfolgt. Sie haben seit 1960 nur Sauerstoff überwacht, und der rückläufige Trend gibt Anlass zur Sorge.

"Beobachtungen im sehr inneren Golf von St. Lawrence zeigen einen dramatischen Sauerstoffabfall, der hypoxische Bedingungen erreicht, was bedeutet, dass er das marine Leben nicht vollständig unterstützen kann", sagt Claret.

Laut Claret wird beobachtet, dass Sauerstoffmangel den atlantischen Wolffish beeinflusst und auch den Atlantischen Kabeljau, die Schneekrabben und den Schwarzen Heilbutt bedroht, die alle in der Tiefe leben.

Der Golfstrom und der Labradorstrom trennten sich beide in der Nähe des Laurentian Channel, eines tiefen Kanals im Golf von St. Lawrence, den beide Strömungen versorgen. Der Golfstrom wiederum reagiert sensibel auf Veränderungen der atlantischen meridionalen Umwälzbewegung. (Foto: Mariona Claret / U. Washington)

"Der Sauerstoffrückgang in dieser Region wurde bereits berichtet, aber was vorher nicht erforscht wurde, war die zugrunde liegende Ursache", sagt Claret, der die Arbeit an der McGill University gemacht hat.

Die Ergebnisse bestätigen eine aktuelle Studie, die zeigt, dass sich der Golfstrom nach Norden verlagert hat und der Labradorstrom geschwächt ist, da der Kohlendioxidgehalt im vergangenen Jahrhundert aufgrund von menschlichen Emissionen anstieg. Die neue Studie stellt fest, dass dadurch mehr warmes, salziges und sauerstoffarmes Wasser des Golfstroms in den St. Lawrence Seaway gelangt.

Riesige Simulation

Die Forscher nutzten das Modell des geophysikalischen Fluiddynamiklabors der National Oceanic and Atmospheric Administration, ein hochauflösendes Computermodell, das die Weltmeere mit einem Datenpunkt alle 8-Kilometer (5-Meilen) simuliert. Die Simulation dauerte neun Monate, um mit 10,000-Rechenknoten zu arbeiten - riesig, sogar nach den Standards globaler Klimamodelle.

Mit dieser Präzision erscheinen Wirbel und Details der Küstenlinie, die die Ozeanzirkulation beeinflussen können. Die Modellproduktion in Verbindung mit den historischen Beobachtungen zeigt, dass mit steigendem Kohlendioxidgehalt das Wasser des Golfstroms das Labrador-Meerwasser in den tieferen Teilen des St. Lawrence-Golfs ersetzt.

Stürme in der Labradorsee haben das Wasser, das der Labradorstrom trägt, aufgewühlt, und so vermischt sich die an der Oberfläche absorbierte Luft weit unter der Oberfläche. Der Golfstrom ist jedoch mehr in stabilen horizontalen Schichten geschichtet; Die obere Schicht enthält Sauerstoff aus der Luft, aber das Meeresleben hat den Sauerstoff der unteren Schichten verbraucht.

Was als nächstes kommt, ist unbekannt

Darüber hinaus ist der wärmere Golfstrom in größerer Tiefe ebenso dicht, so dass tiefere, sauerstoffärmere Schichten aus dem Golfstrom dem gleichen Dichtepfad folgen wie sauerstoffreiches oberflächennahes Wasser aus dem Labrador-Strom.

"Wir beziehen eine Veränderung des Sauerstoffs an der Küste auf eine Veränderung der Ströme im offenen Ozean", sagt Claret.

In dem Modell entspricht die Verschiebung der großräumigen Ozeanzirkulation, die eine Erwärmung und Desoxygenierung im Sankt-Lorenz-Golf verursacht, auch einem Rückgang der atlantischen meridionalen Umwälzbewegung, einem Ozeanumlaufmuster, von dem bekannt ist, dass es das Klima der nördlichen Hemisphäre stark beeinflusst.

"Es ist ziemlich aufregend, in der Lage zu sein, die Veränderungen an der Küste mit der Atlantic Meridional Overturning Circulation zu verbinden", sagt Claret.

Die Analyse zeigt, dass die Hälfte des Sauerstoffabfalls im St. Lawrence River nur auf das wärmere Wasser zurückzuführen ist, das nicht so viel Sauerstoff aufnehmen kann. Die andere Hälfte ist wahrscheinlich auf andere Faktoren zurückzuführen, wie biologische Aktivität in den zwei Strömen und innerhalb des Kanals.

Was als nächstes passieren wird, ist unbekannt, sagt Claret. Der Sauerstoffgehalt im St. Lawrence wird von viel größeren Fragen abhängen, sagt sie, wie viel Kohlendioxid Menschen in den kommenden Jahrzehnten in die Atmosphäre emittieren und wie großräumige Meeresströmungen reagieren werden.

Der Europäische Forschungsrat, das spanische Ministerium für Wirtschaft und Wettbewerbsfähigkeit, die kanadische Stiftung für Innovation und NOAA haben die Arbeiten finanziert. Weitere Co-Autoren sind von der Autonomen Universität von Barcelona; die Universität von Rhode Island; die Universität von Kalifornien, Los Angeles; Dalhousie Universität in Neuschottland; Fischerei und Ozeane Kanada; und NOAAs Geophysical Fluid Dynamics Laboratory.

Quelle: Universität von Washington

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