Wie viel CO₂ speichern Meere & Ozeane?

Unsere Ozeane gelten als wichtigster natürlicher CO₂-Speicher. Sie lagern Kohlenstoff ein und ziehen damit Kohlendioxid aus der Atmosphäre. Wie funktioniert das? Und wie verändert der Klimawandel diese chemischen Prozesse?

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Klimawandel: Wie viel CO₂ speichern die Ozeane?

Eine internationale Studie kam 2019 zu dem Ergebnis, dass die Meere und Ozeane jedes Jahr rund 2,6 Gigatonnen Kohlendioxid aufnehmen. Das entspricht etwa 31 Prozent (ca. einem Drittel) aller menschengemachten CO₂-Emissionen in diesem Zeitraum.

Zwischen 1994 und 2007 nahmen die Weltmeere insgesamt 34 Milliarden Tonnen CO₂ auf. Seit der Industrialisierung wirken sie als „Klimapuffer“, weil die Ozeane das durch Menschen zusätzlich ausgestoßene Kohlendioxid absorbieren und damit einen beträchtlichen Teil der Emissionen schlucken. Die Ozeane werden auch als „natürliche Kohlenstoffsenken“ bezeichnet.

Wie speichern Ozeane Kohlendioxid?

Unsere Weltmeere speichern Kohlendioxid auf zwei Wegen: direkt im Wasser (chemisch) und mithilfe von Lebewesen (biologisch). Beides ist Teil des Kohlenstoffkreislaufs der Natur.

1. CO₂-Speicherung im Wasser

Kohlendioxid aus der Atmosphäre löst sich mithilfe chemischer Prozesse automatisch im Oberflächenwasser unserer Weltmeere. Strömungen und die Zirkulation der Wassermassen sorgen dafür, dass das CO₂-angereicherte Oberflächenwasser in die Tiefsee gelangt. Damit solche Wasserumwälzungen stattfinden können, braucht es kaltes und besonders salzhaltiges Wasser. Diese beiden Faktoren machen die Flüssigkeit nämlich dichter und damit auch schwerer. Infolgedessen sinkt das Wasser hinab in die Tiefsee und nimmt das gelöste Kohlendioxid mit.

„Dort, wo das Wasser besonders kalt ist, vor allem im Nordatlantik und im Bereich der Antarktis, ist es auch besonders dicht. Es kann zudem zur Eisbildung kommen, das macht es salzreicher und führt dazu, dass diese Wassermassen die dichtesten sind, die wir haben. Diese Wassermassen neigen dazu, abzusinken. Damit gelangt das CO₂ in die Tiefe.“ – Gregor Rehder, Professor für Meereschemie am Leibniz Institut für Ostseeforschung

2. CO₂-Speicherung durch Biomasse

Doch auch Meeresbewohner tragen maßgeblich dazu bei, dass die Ozeane CO₂ speichern. Eine besonders wichtige Rolle bei der Kohlenstoff-Speicherung spielen Algen. Durch ihre Photosynthese ziehen sie zusätzlich CO₂ aus der Atmosphäre. Sie spalten das Kohlendioxid (CO₂) in Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O₂). Wenn die Algen sterben, sinken sie in die Tiefsee. Auf dem Weg hinab in die Dunkelheit verbinden sie sich mit anderen organischen „Überresten“ und landen als sogenannter „Meeresschnee“ auf dem Grund. Dieser marine Schneefall sorgt dafür, dass Nährstoffe in die ansonsten sehr karge und nährstoffarme Tiefsee gelangen. Dort wird der Kohlenstoff permanent im Meeresboden eingelagert.

Hier kannst du dir in einem Video ansehen, wie Meeresschnee wirklich aussieht:

Ein Kilogramm Algen kann durchschnittlich 1,8 Kilogramm CO₂ aufnehmen, so Wissenschaftler der Swansea University. Durch Photosynthese speichern auch Pflanzen an Land große Mengen Kohlendioxid bzw. (richtiger ausgedrückt) Kohlenstoff.

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Wie verändert der Klimawandel die CO₂-Speicherung in den Ozeanen?

Zwischen 1994 und 2007 haben die Weltmeere etwa 20 Prozent weniger Kohlendioxid aufgenommen, als es eigentlich der Fall gewesen sein müsste. Das liegt wahrscheinlich daran, dass die Wassermassen in den Ozeanen aufgrund steigender Temperaturen und Süßwassereinträgen durch schmelzendes Eis (Polkappen, Gletscher und Permafrost) immer schlechter zirkulieren. Es fehlt das kalte, dichte und salzhaltige Wasser, das absinkt und dadurch zum Beispiel die Atlantische Umwälzzirkulation antreibt. Diese ist maßgeblich an der Aufrechterhaltung des Golfstroms beteiligt, der in Europa für ein mildes Klima sorgt. Ohne den Golfstrom könnte es hierzulande um einige Grad kälter werden. Der Klimawandel bringt also tiefgreifende und komplexe Folgen mit sich.

Hinzu kommt, dass der pH-Wert des Wassers sinkt, je mehr CO₂ darin gelöst wird. Mit anderen Worten: Die Ozeane versauern, wenn die Kohlendioxid-Konzentration unserer Atmosphäre zu hoch ist. Diese „Ozeanversauerung“ macht sich bereits bemerkbar – besonders bei kalkbildenden Meereslebewesen. Das beeinflusst wiederum die Fähigkeit der Ozeane, weiter Treibhausgase zu speichern. Kalkalgen binden im Rahmen ihrer Photosynthese große Mengen CO₂. Doch je saurer das Meerwasser wird, desto schwieriger ist es für die kleinen Algen (und zahlreiche andere Arten) zu überleben.

Können Ozeane auch CO₂ ausstoßen?

Wenn die Weltmeere zu warm werden, könnte das im Wasser gelöste Kohlendioxid wieder in die Atmosphäre abgegeben werden, so eine Studie aus dem Jahr 2022. Israelische und britische Forscher haben festgestellt, dass das östliche Mittelmeer teilweise bereits mehr CO₂ abgibt als es aufnimmt. Das liegt an den hohen Wassertemperaturen, die im Sommer teilweise mehr als 30 Grad Celsius betragen. Aber auch die Tatsache, dass es im östlichen Mittelmeer aufgrund von Nährstoffarmut weniger CO₂-bindende Algen gibt, spielt bei diesen Ergebnissen eine Rolle.

Laut den Wissenschaftlern kann man sich diese chemischen Prozesse wie eine Flasche Limonade vorstellen, die an einem heißen Sommertag im Auto vergessen wurde. Wenn man die Flasche dann öffnet, schießt die Kohlensäure nach draußen und das Gas entweicht.