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Wärmer und sauerstoffarm
Höhere Temperaturen in Binnengewässern haben fatale Folgen
Weltweit nimmt der Sauerstoffgehalt in den Gewässern und Meeren in besorgniserregendem Ausmaß ab. Das trifft auch für hiesige Seen zu, wie jetzt eine Studie unter Leitung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) in Berlin, veröffentlicht im Fachjournal »Ambio«, ergeben hat. Betroffen sind vor allem die tieferen Schichten, wie die Auswertung der Daten von 46 Seen zeigt.
Mindestens 30 Jahre umfassten die verwendeten Messreihen. Zusätzlich wurde die Datenanalyse mit Computersimulationen unterstützt. Das Ergebnis: Zwischen 1990 und 2020 ist die Oberflächentemperatur im Jahresmittel über alle Seen um 0,5 Grad Celsius pro Dekade angestiegen. Die Luft hat sich in dieser Zeit hierzulande hingegen mit 0,43 Grad pro Jahrzehnt etwas langsamer erwärmt. Ganz anders sieht es in den tieferen Schichten der Seen aus. Dort wurde keine Erwärmung registriert. Für die Versorgung mit Sauerstoff ist das bedenklich. Wärmeres Wasser ist leichter und liegt über dem kühleren. Je mehr sich das Oberflächenwasser erwärmt, desto weniger kann von ihm absinken. Für die Sauerstoffversorgung der unteren Schichten wird das zum Problem, denn Sauerstoff wird dem Wasser nur in den oberen Schichten zugeführt, die das Licht noch erreichen kann. Nur hier können Pflanzen Photosynthese betreiben und dabei das lebenswichtige Gas als Abfallprodukt ausscheiden. Außerdem wird Sauerstoff an der Wasseroberfläche aus der Atmosphäre aufgenommen.
Entsprechend nimmt die Sauerstoffkonzentration in den Seen aufgrund der stabileren Schichtung ab. Zwischen 1990 und 2020, so die Autorinnen und Autoren, lag sie bei 51 Prozent der Sommermessungen und sogar bei 62 Prozent der Herbstmessungen unter zwei Milligramm pro Liter. Letzteres gilt als kritischer Schwellenwert für viele von Sauerstoff abhängige Tiere und andere Organismen, so das IGB in einer Pressemitteilung. »Das Auftreten von sauerstoffarmen Bedingungen hat parallel zu den wärmeren Temperaturen zugenommen, insbesondere im Herbst, weil aufgrund der wärmeren Oberflächentemperaturen die Temperaturschichtung länger stabil bleibt«, resümiert der Studien-Erstautor und IGB-Mitarbeiter Robert Schwefel.
Die Forscherinnen und Forscher haben zudem mittels mathematischer Seemodelle einen Blick in die Zukunft geworfen. Anhand verschiedener Szenarien für die künftige Entwicklung haben sie die potenzielle Entwicklung der Temperaturen und der Sauerstoffversorgung in 12 Seen untersucht. Diese Auswahl wurde getroffen, weil aus diesen Seen besonders gute und hochaufgelöste Messungen vorlagen, mit denen die Modelle kalibriert werden konnten.
Heraus kam erwartungsgemäß, dass eine ungebremste globale Erwärmung für die Seen am schlechtesten wäre. Die Seen würden sich besonders an der Oberfläche weiter erwärmen aber in der Tiefe deutlich weniger, wodurch im Sommer und frühen Herbst die Schichtung immer länger stabilisiert würde.
2099 wäre die sommerliche Schichtung im pessimistischsten Szenario mit ungebremsten Treibhausgasemissionen um bis zu 38 Tage länger, als es zwischen 2006 und 2016 der Fall war. In einem mittleren Szenario wäre die Periode stabiler Schichtung um 22 Tage verlängert. In einem optimistischeren Szenario, mit einer Begrenzung der globalen Temperatur auf zwei Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Niveau, wären es noch immer 13 Tage.
Sauerstoffmangel ist nicht nur eine Folge des Klimawandels, sondern auch des Eintrags von Nitraten und Phosphaten durch diverse Abwässer. Dieser kurbelt das Algenwachstum und damit Sauerstoff zehrende Fäulnisprozesse an. Simulationen der IGB-Forschenden haben jedoch ergeben, dass eine Verminderung der Düngung durch Abwässer den Effekt des Klimawandels teilweise kompensieren würde. Selbst im pessimistischsten Szenario wäre die Sauerstoffkonzentration ohne die zusätzlichen Nährstoffe höher. »Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die negativen Auswirkungen des Klimawandels auf den Sauerstoffhaushalt von Seen durch noch mehr Anstrengungen zur Reduzierung der Nährstoffeinträge abgemildert werden können«, meint IGB-Mitarbeiter Michael Hupfer.
Je mehr sich das Oberflächenwasser erwärmt, desto weniger Sauerstoff kann absinken.
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