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Wissen Wie Vulkanausbrüche den Ozean düngen und die Folgen fürs Klima dämpfen
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10:46 07.09.2019
Ein Ausbruch des Kilauea auf Hawaii ging im Sommer 2018 mit einer massiven Blüte von Phytoplankton einher, die das Meer grün färbte. Quelle: USGS coastguard
Honolulu

Ein Vulkanausbruch auf Hawaii hat Forscher auf eine bislang unbekannte Ursache von Planktonblüten gebracht. Der Ausbruch des Kilauea auf der Hauptinsel des Archipels ging im Sommer 2018 mit einer massiven Blüte von Phytoplankton einher, die das Meer grün färbte. Die Ursache erläutern Forscher um Samuel Wilson von der University of Hawaii at Manoa im Fachblatt „Science“. Dieser Prozess könnte nach Ansicht von Fachleuten die Folgen solcher Vulkanausbrüche für das Klima deutlich dämpfen.

Hawaii: Vulkanausbruch lässt Insel wachsen

Der Kilauea ist keine 1250 Meter hoch, zählt aber zu den aktivsten Vulkanen der Erde. Im April 2018 brach er erneut aus. Vom 3. Juni bis zum 6. August flossen den Forschern zufolge pro Sekunde 50 bis 100 Kubikmeter Lava ins Meer und ließen die Insel im Südosten um 3,5 Quadratkilometer wachsen. Bilder zeigen Dutzende weiß aufsteigende Dampfsäulen an jenen Stellen, an denen die Lavaströme ins Meer fließen.

Phytoplanktonblüte: Chlorophyll färbt Wasser grün

Schon drei Tage nach dem Eindringen der Lava ins Meer färbte sich das Wasser grün – Ursache waren hohe Konzentrationen des Farbstoffs Chlorophyll durch eine massive Phytoplanktonblüte. In den folgenden Wochen dehnte sich diese grüne Zone Hunderte Kilometer entlang der Meeresströmung aus. Nach dem Ende des Lavaflusses am 6. August verschwand die Färbung binnen einer Woche. Bis dahin hatte der Vulkan 0,8 Kubikkilometer Lava ausgestoßen.

Während der Eruption starteten die Forscher eine Expedition, um die genaue Ursache der Planktonblüte zu ermitteln. In dem eigentlich nährstoffarmen Wasser fanden sie zwar erhöhte Werte von Spurenmetallen, seltenen Erden und anorganischen Nährstoffen, wie sie in der Lava vorkommen. Rätselhaft waren jedoch hohe Nitratwerte, die nicht von dem Gestein stammen konnten.

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Blüte entsteht durch Nitratkonzentration

Analysen des Phytoplanktons deuteten darauf hin, dass allerdings gerade dieses Nitrat eine Schlüsselrolle bei der Blüte spielte. „Auch wenn es klare Belege für die biologische Bedeutung hoher Nitratkonzentrationen im von der Lava beeinflussten Wasser gab, war die Quelle der Nitratzufuhr nicht klar“, schreibt das Team.

Nach Analysen gehen die Forscher von einem indirekten Effekt der Lava aus: Sie sank vor der extrem steil abfallenden Küste Hunderte Meter – stellenweise bis zu 725 Meter – in die Tiefe. Dort habe sie das kalte Wasser erwärmt und so einen starken Aufstrom von itratreichem Tiefenwasser erzeugt, das dann die Planktonblüte angekurbelt habe. Dafür sprechen unter anderem die in dem Wasser gefundenen Stickstoff- und Sauerstoffisotope.

Ozean wird durch die Nitratgabe gedüngt

Die Forscher sprechen von einer einmaligen Gelegenheit, eine solche natürliche Ozeandüngung direkt zu beobachten: „Reaktionen mariner Ökosysteme auf solche substanziellen Nitratgaben werden in Echtzeit selten beobachtet.“

In einem „Science“-Kommentar schreiben Hugh Ducklow und Terry Plank von der Columbia University in New York von einem bislang unbekannten Mechanismus. Zwar sei bekannt gewesen, dass Lava etwa mit ihrem hohen Eisengehalt Meerwasser in Strömungsrichtung über Hunderte Kilometer düngen könne. Der von Wilson und Kollegen beschriebene Mechanismus beschreibe aber eine indirekte Düngung.

Klimabilanz bei Vulkanausbrüchen ausgeglichen

Die dadurch ausgelöst Blüte von Phytoplankton könne die Klimabilanz derartiger Vulkanausbrüche verändern, betonen sie. Zwar stoßen solche Eruptionen große Mengen CO₂ in die Atmosphäre aus. Allerdings seien der Atmosphäre durch die Planktonblüte pro Tag etwa 10.000 Tonnen CO₂ entzogen worden. Das entspreche etwa den geschätzten Kohlenstoffemissionen beim Ausbruch des Kilauea.

Im Jahr 2019 seien bislang 16 Eruptionen an der Erdoberfläche registriert worden, schreiben die beiden Experten. Zwei davon erfolgten in Meeresnähe, etwa die des Piton de la Fournaise im Indischen Ozean. Dieser Vulkan auf der Insel La Réunion sei ebenfalls von nährstoffarmem Wasser umgeben, was eine Düngung wahrscheinlicher mache. Der Vulkan zählt wie der Kilauea zu den aktivsten der Erde und brach allein im vorigen Jahrzehnt neunmal aus.

Generell seien die Tropen voller Vulkaninseln, betonen die Experten und verweisen auf die Marianen, die Antillen und Tonga. Bei den wenig untersuchten submarinen Vulkanen könnten die Auswirkungen auf Planktonblüten sogar noch stärker sein. „Vielleicht dämpfen Phytoplanktonblüten die Folgen von Vulkanausbrüchen für die globale Erwärmung“, folgern die Forscher.

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RND/dpa

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