Eisenisotope als Zwangsbedingung zur Bestimmung des globalen ozeanischen Eisenbestandes, der Produktivität und der Sauerstoffverarmung

• Antragsteller: Christopher Somes, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 523177429

Gelöstes Eisen ist ein wichtiger Mikronährstoff, der sich limitierend auf die Primärproduktion in den Ozeanen auswirken kann. Die wesentlichen drei Quellen des globalen ozeanischen Eisenbestandes umfassen den Niederschlag aus der Atmosphäre, die Freisetzung aus Sedimenten sowie die Zufuhr aus hydrothermalen Quellen. Die jeweiligen Mengen dieser verschiedenen Eiseneinträge in den Ozean sind jedoch nur unzureichend quantifiziert. Ein neu entstehender Datensatz, bestehend aus Eisenisotopmessungen im Ozean, liefert zusätzliche Hinweise über die wichtigsten Eisenquellen, vornehmlich weil die Isotopensignaturen hinsichtlich ihres Ursprungs bekannt sind und sich diese unterscheiden. In diesem Forschungsprojekt sollen Eisenisotope prognostisch modelliert werden, mit dem Ziel, unter Berücksichtigung des neuen Datensatzes, die drei dominanten Eisenquellen besser quantifizieren zu können. In diesem Rahmen soll insbesondere ein verbessertes Modul zur Beschreibung des Austauschs von Eisen zwischen dem Meerwasser und dem Sediment entwickelt werden, weil dieser Prozess derzeit eine der größten Unsicherheiten darstellt. Eine wichtige Verbesserung eines solchen Sediment-Eisenmoduls besteht darin, explizit zwischen nicht-reduktivem und reduktivem Austausch von Eisen zu unterscheiden. Am Meeresboden hängt der reduktive Eisenaustausch von der Sauerstoffkonzentration im Bodenwasser ab. Beobachtungsdaten weisen auf eine erhöhte Eisenzufuhr in den Ozean hin sobald niedrige Sauerstoffkonzentrationen im Bodenwasser erreicht werden. Entsprechend soll im Sediment-Eisenmoduls die Beschreibung des reduktiven Eisenaustauschs als eine Funktion der Sauerstoffkonzentration des Bodenwassers entwickelt werden. In der Modellstudie soll gezeigt werden, in welcher Weise die klimabedingte Sauerstoffverarmung des Ozeans und die gleichzeitige Erhöhung atmosphärischer Eiseneinträge in den Ozean die Produktivität beeinflussen. Die Hypothese dieses Antrages ist, dass die Ursache für die Unterschätzung der Abnahme des Sauerstoffgehaltes im Ozean in gegenwärtigen Klimamodellen, des Intergovernmental Panel on Climate Change, zurückzuführen ist auf unzureichende Beschreibungen der Rückkopplungseffekte zwischen Sauerstoffverarmung des Ozeans und der Eisenfreisetzung aus Sedimenten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Dr. Tim M. Conway