Quantifizierung der Ozonablagerung über dem offenen Ozean
Die Weltmeere bedecken über 70 % der Erdoberfläche und enthalten etwa 97 % des Wassers der Erde. Sie unterstützen die marinen Ökosysteme, produzieren lebenswichtigen Sauerstoff und regulieren das Klima. Sie dienen auch als natürliche Senke für Ozon (O3), ein Treibhausgas und Luftschadstoff, der schädlich für die menschliche Gesundheit, die Pflanzenökosysteme, die Ernährungssicherheit und die Wirtschaft ist. Dies geschieht durch trockene Deposition, d. h. die direkte, nicht niederschlagsbedingte Übertragung von atmosphärischen Partikeln und Gasen auf die Meeresoberfläche. „Die trockene Deposition auf der Meeresoberflächen-Mikroschicht hat das Potenzial, die Mischungsverhältnisse von bodennahem Ozon um mehrere Teile pro Milliarde (parts per billion, ppb) zu reduzieren – ein Ausmaß, das die menschliche Exposition begrenzen und die Auswirkungen des Gases auf Ökosysteme und Ernteerträge beeinflussen kann“, erklärt Lucy Carpenter, Professorin für Atmosphärenchemie an der Universität York(öffnet in neuem Fenster). Mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts O3-SML(öffnet in neuem Fenster) leitet Carpenter ein Projekt zur Quantifizierung der O3-Ablagerung über den offenen Ozeanen. „Wir wollen neue Erkenntnisse zum ozeanischen Ozonfluss liefern, ein besseres Verständnis seiner wichtigsten biogeochemischen Steuerungsfaktoren gewinnen und darauf aufbauend eine verbesserte numerische Darstellung für Chemie-Transportmodelle entwickeln“, fügt sie hinzu. Die ozeanische Oberflächenmikroschicht (SML) besteht aus den obersten paar Millimetern der Meeresoberfläche, die große chemische, physikalische sowie biologische Gradienten aufweisen, die sie vom darunter liegenden Meerwasser trennen. Der ozeanische O3-Fluss ist die Rate, mit welcher sich O3 in der SML ablagert.
Eine Kombination aus Laborexperimenten und Feldbeobachtungen
Um seine Ziele zu erreichen, setzte das vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) unterstützte Projekt eine Kombination aus Laborexperimenten und Feldbeobachtungen ein. Dazu gehörten Feldmessungen der ozeanischen Ablagerungsflüsse von O3 mittels Eddy-Kovarianz sowie die Durchführung von Strömungsrohrstudien zur O3-Aufnahme im Meerwasser an verschiedenen Orten. „Unsere Studie war die erste, die diese Techniken mit umfassenden Beobachtungen der ozeanischen Biogeochemie kombinierte“, merkt Carpenter an. Laut Carpenter war die Messung des O3-Flusses über dem Ozean mithilfe der Wirbelkovarianz eine besondere Herausforderung. Sie mussten nicht nur per Schiff durchgeführt werden, sondern auch mit sehr wenig Grundlagenforschung, auf der man aufbauen konnte. „Ich bin sehr stolz darauf, dass das Team die erweiterten Fähigkeiten und das Fachwissen erworben hat, die notwendig waren, um solche Messungen erfolgreich über mehrere Forschungskampagnen hinweg durchzuführen und langfristige Daten von zwei Küstenstationen zu sammeln“, sagt sie.
Ozeanische Prozesse sind ein wichtiger Faktor für die Ablagerung
Auch wenn die Ergebnisse des Projekts noch nicht in vollem Umfang vorliegen, wird erwartet, dass sie die Art und Weise, wie ozeanische O3-Flüsse in globalen atmosphärischen Chemiemodellen parametrisiert werden, grundlegend verändern werden. „Diese Messungen haben die verfügbaren Beobachtungsschätzungen der O3-Depositionsflüsse erheblich erweitert und gezeigt, dass ozeanische biologische Prozesse ein wichtiger Treiber der Deposition sind“, schließt Carpenter. Die Forschenden arbeiten derzeit an einem Modell zur Berechnung der trockenen O3-Deposition über den Weltmeeren, das eine genauere Bewertung der Rolle der O3-Konzentration in der Troposphäre ermöglicht.