Mikrozyklus des Kohlenstoffes: CO2-Gradienten an der Meeresoberfläche

• Antragstellerin: Mariana Ribas Ribas, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427614800

Das Karbonatsystem nimmt eine entscheidende Rolle in marinen biogeochemischen Stoffkreisläufen ein. Es ist von zentraler Bedeutung für den Austausch von CO2 zwischen dem Ozean und der Atmosphäre, und bestimmt die atmosphärische Belastung von diesem Treibhausgas und das Ausmaß der Ozeanversauerung. Dennoch wurde die Erforschung des Karbonatsystems in den obersten 5 Metern des Ozeans sowie im Oberflächenfilm, d.h. der obersten Schicht der Ozeane, vernachlässigt, vor allem weil eine routinemäßige Beprobung dieser Schicht durch Forschungsschiffe und Kranzwasserschöpfer nicht möglich ist, ohne deren Integrität zu stören. Ich schlage deshalb vor das Karbonatsystem und pCO2 Gradienten im oberflächennahen Ozean (obersten 5 Meter) zu untersuchen, sowie den potentiellen Einfluss biologischer und physikalischer Prozesse bei ihrer Entstehung besser zu verstehen. Oberflächenfilme sind im direkten Kontakt mit der Atmosphäre, und meine Hypothese ist, dass die partiellen Drücke von CO2 in den Oberflächenfilmen die „wahren“ Austauschraten mit der Atmosphäre bestimmen, im Gegensatz zu Raten, die auf Daten aus 5 Metern oder tiefer basieren. Dafür werde ich einen hochmodernen Forschungskatamaran anpassen um hochauflösend in situ Parameter des Karbonatsystems im oberflächennahen Ozean und in Oberflächenfilmen zu erfassen. In kontrollierten Tankexperimenten werde ich Ungenauigkeiten etablierter Probenahmetechniken untersuchen, die bei Messungen von Gasen in Oberflächenfilmen und direkt darunterliegenden dünnen Wasserschichten auftreten können, um die Probenahme anzupassen. Mit dem angepassten Katamaran und einer Treibkammer, die autonom CO2 Austauschraten in situ misst, werde ich an einer Expedition im Südpazifik teilnehmen um Felddaten zu erheben und die Ausbildung von pCO2 Gradienten im oberflächennahen Ozean und in Oberflächenfilmen zu bestimmen. Mit diesen hochauflösenden Daten werde ich ein mechanistisches Verständnis für die Entstehung der Gradienten beschreiben können. Darüber hinaus wird mir möglich sein, die Bedeutung wesentlicher Umweltfaktoren für die Ausbildung der Gradienten partieller Drücke von CO2 näher zu bestimmen. Auf diesen Ergebnissen basierend, werden CO2-Austauschraten errechnet und mit Raten, die von Daten aus darunterliegenden Wassermassen ermittelt werden, verglichen. Dieses Projekt wird zukünftige Bewertungen von globalen Austauschraten von Treibhausgasen zwischen dem Ozean und der Atmosphäre unterstützen. Darüber hinaus werde ich der Europäischen Weltraumbehörde einen Datensatz zur Verfügung stellen können, dessen Auflösung zum ersten Mal ausreichend hoch ist, um die Möglichkeit einer globalen Erfassung des Karbonatssystem mittels Satelliten zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen