Klimaarchive des Ozeans

Professorin Julia Gottschalk kann im Sediment des Meeresbodens den Zustand des Ozeans bis zu mehrere Millionen Jahre in die Vergangenheit zurückverfolgen. Die Prozesse im jetzigen Ozean stehen im Zentrum einer Sommerschule, die sie mitorganisiert.

Personen mit Schutzhelmen an Bord eines Schiffes
© Andreas Pohlmann

Wichtig für Studierende sind die praktischen Erfahrungen, die sie bei Schiffsexkursionen sammeln können, hier an Bord der Alkor.

Die kleine schwedische Insel Bornö, etwa 100 Kilometer nördlich von Göteborg, ist ein idealer Platz für eine Sommerschule in den Meereswissenschaften. »Auf dieser einsamen Insel gibt es eine marine Forschungsstation, und da sind dann wirklich nur wir. Das Schöne ist, man ist eng mit der Natur verbunden und ist mitten im System Ozean«, betont Professorin Julia Gottschalk vom Institut für Geowissenschaften. Sie organisiert die Sommerschule des meereswissenschaftlichen Forschungsschwerpunkts Kiel Marine Science (KMS) an der CAU gemeinsam mit Partnern der Universitäten Kopenhagen, Dänemark, und Bergen, Norwegen. Vom 7. bis 13. August kommen hier Promovierende in den Meereswissenschaften aus allen drei Hochschulen zusammen, um Einblicke und praktische Erfahrungen in der Biogeochemie des Ozeans zu erlangen. Der Schwerpunkt liegt auf praktischen Messungen, Schiffsexkursionen und numerischer Modellierung. Meerwasser- und Sedimentproben werden im Gullmar-Fjord über eine Hängebrücke an der Steilküste der Insel und mit dem Forschungsschiff Alice entnommen und vor Ort analysiert. Neben diesen praktischen Erfahrungen sei aber auch die soziale Komponente nicht zu vernachlässigen. »Für Doktorandinnen und Doktoranden ist es wichtig, mal rauszukommen und Kontakte zu knüpfen – innerhalb der CAU und auch außerhalb«, sagt Gottschalk.

Frau zeigt in einem Labor zwei Bohrkernproben
© Christina Rieselmann, Otago Universität

Mit Bohrkernen wie diesen gewinnt Julia Gottschalk Einblick in die Umwelt- und Klimageschichte des Ozeans.

Ihr Forschungsgebiet ist die Paläoklimaforschung. Dabei geht es zum Beispiel um die Frage, wie sich die CO2-Konzentrationen in Atmosphäre und Ozean in der Vergangenheit entwickelt haben und wie das mit Klimaveränderungen zusammenhängt. »Ich bin Paläozeanographin, das heißt, ich untersuche, wie sich der Ozean, oder das Ozeansystem mit allen seinen dynamischen und biologischen Komponenten, in der Vergangenheit verändert hat.« Um die Vergangenheit zu erforschen und zu verstehen, muss zunächst der aktuelle Zustand des Ozeans mit all seinen biologischen und chemischen Prozessen verstanden werden. »Dabei geht es zum Beispiel auch um methodische Ansätze. Es müssen Indikatoren entwickelt werden, die zum Beispiel die Temperatur des Ozeans in der Vergangenheit widerspiegeln. Und diese Indikatoren können wir anhand des modernen Systems besser verstehen«, so Gottschalk.

Umwelt- und Klimageschichte des Ozeans

Derzeit untersucht die Wissenschaftlerin vor allem geologische Zeitintervalle in der Vergangenheit, von denen bekannt ist, dass sie viel wärmer waren als heute, wie zum Beispiel das sogenannte Marine Isotopenstadium 5.5 vor etwa 130.000 Jahren. »Das war die letzte Warmzeit vor unserer heutigen. Da war der globale Meeresspiegel etwa sechs Meter höher als heute. Uns interessiert in diesem Zusammenhang zum Beispiel, wieviel CO2 im Ozean gespeichert wurde, welche Temperatur das Wasser hatte und wie viel Schmelzwasser in den Ozean freigesetzt wurde.« Um diese Fragen zu beantworten, wertet die Wissenschaftlerin zwischen 10 und 300 Meter lange Sedimentkerne aus verschieden Ozeanregionen aus, die unter anderem mittels Bohrungen aus dem Meeresboden gewonnen wurden. »Man muss sich das so vorstellen, der Ozean ist eigentlich ein Becken, wo sich alles ablagert, was über Winde, Flüsse und Ozeanzirkulation vom Land eingetragen wird beziehungsweise im Ozean gelebt hat und überliefert wird. Und anhand dieser marinen Sedimente kann man viele Prozesse des Erdsystems für viele vergangene Zeitintervalle rekonstruieren«, erklärt die Wissenschaftlerin.

Die Sedimente und biogenen Skelette speichern die geochemischen und dynamischen Eigenschaften des Ozeans zur Zeit der Ablagerung. Gottschalk: »Das ist auch das, was mich so fasziniert an meiner Arbeit, dass man mit diesen marinen Sedimenten tatsächlich in die Vergangenheit der Erdgeschichte zurückgehen kann.« Ihre Arbeitsgruppe nutzt diese Sedimentarchive, um die Rolle des Ozeans im Klimasystem besser zu verstehen. Das wird zunehmend relevant, um die Ozeanveränderungen in der Zukunft abschätzen zu können. Ihre nächste Expedition geht 2024 in den Antarktischen Ozean vor der östlichen Antarktis. Sie wird an der dritten Ausfahrt innerhalb des EASI-Programms (East Antarctic Ice Sheet Instabilities) teilnehmen, das von Forschenden des Schwerpunkts KMS initiiert wurde. Im EASI-Programm geht es darum, zu erforschen, wie instabil der antarktische Eisschild in der Vergangenheit war, wann und warum er vielleicht weniger ausgedehnt war als heute, und welchen Einfluss der vermehrte Schmelzwassereintrag auf den Ozean hatte.

Autorin: Kerstin Nees

Über Kiel Marine Science (KMS)

Kiel Marine Science (KMS), das Zentrum für interdisziplinäre Meereswissenschaften an der CAU widmet sich der interdisziplinären Erforschung der Meere an der Schnittstelle von Mensch und Ozean. Dabei bündeln die Forschenden ihre Expertise aus unterschiedlichen natur- und gesellschaftswissenschaftlichen Disziplinen und untersuchen die Risiken und Chancen, die das Meer für den Menschen bereithält und bilden die nächste Generation fachübergreifend aus. Gemeinsam mit Akteuren außerhalb der Wissenschaft arbeiten sie weltweit und transdisziplinär an Lösungen für eine nachhaltige Nutzung und den Schutz des Ozeans.

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