Stellen Sie sich vor, für a Moment, dass Sie auf einem Pier am Meer stehen und etwas unerklärlicherweise eine Bowlingkugel halten. Plötzlich verlieren Sie den Halt und es stürzt mit einem entscheidenden Schlag in die Wellen unten. Stellen Sie sich nun vor, dass die Bowlingkugel aus Gas besteht – Kohlendioxid, um genau zu sein, komprimiert auf die vertraute Größe und das vertraute Gewicht. Das ist ungefähr Ihr Anteil, grob pro Kopf, an den vom Menschen verursachten Kohlenstoffemissionen, die täglich vom Meer absorbiert werden: Der Wert Ihrer Bowlingkugel an zusätzlichem CO2, plus die 8 Milliarden oder so von allen anderen. Seit der industriellen Revolution haben die Ozeane 30 Prozent dieses zusätzlichen Gases aufgesaugt.
Der Grund für so viel CO2 in den Ozeanen landet, liegt daran, dass dieses Molekül extrem hydrophil ist. Es liebt es, mit Wasser zu reagieren – viel mehr als andere atmosphärische Gase wie Sauerstoff. Das erste Produkt dieser Reaktion ist eine Verbindung namens Kohlensäure, die bald ihr Wasserstoffion abgibt. Das ist ein Rezept für eine ätzende Lösung. Je mehr Wasserstoffionen eine Lösung hat, desto saurer ist sie, weshalb als CO2 in der Erdatmosphäre zugenommen hat, ist auch ihr Wasser saurer geworden. Modelle sagen voraus, dass die Ozeane bis zum Ende des Jahrhunderts einen noch nie dagewesenen Säuregehalt erreichen werden gesehen in Millionen von Jahren. Frühere Versauerungs- und Erwärmungsperioden waren mit dem Massensterben einiger aquatischer Arten verbunden und verursachten das Aussterben anderer. Wissenschaftler glauben, dass diese Runde der Versauerung viel schneller vonstatten geht.
Diese Veränderung schlägt am härtesten und schnellsten in den nördlichsten Gewässern des Planeten zu, wo die Auswirkungen der Versauerung bereits akut sind, sagt Nina Bednaršek, Forscherin am Slowenischen Nationalen Institut für Biologie. Sie studiert Pteropoden, winzige Meeresschnecken, die aufgrund ihrer durchsichtigen, schimmernden Gehäuse, die unheimlich wie Flügel aussehen, auch als „Meeresschmetterlinge“ bekannt sind. Aber schöpfen Sie diese Schnecken aus arktischen Gewässern, und ein genauer Blick auf ihre Exoskelette offenbart eine langweiligere Realität. In aggressiverem Wasser werden die einst makellosen Muscheln abgeblättert und pockennarbig – ein Vorbote eines frühen Todes. Diese Viecher sind „die Kanarienvögel in der Kohlemine“, wie Bednaršek es ausdrückt – ein kritischer Teil der Nahrungskette, der größere Fische, Krabben und Säugetiere ernährt, und ein Zeichen dafür, dass mehr Arten in Bedrängnis geraten, wenn die Ozeane ätzender werden.
Die eisigen arktischen Gewässer sind aus mehreren Gründen ein Sonderfall, sagt Wei-Jun Cai, Ozeanograph an der University of Delaware. Einer davon ist, dass das Eis schmilzt. Es fungiert typischerweise als Deckel auf dem darunter liegenden Wasser und verhindert den Austausch von Gasen zwischen der Atmosphäre und dem Ozean. Wenn es weg ist, saugt das Wasser das zusätzliche CO auf2 in der Luft darüber. Außerdem verdünnt dieses Schmelzwasser Verbindungen, die die Säure neutralisieren könnten. Und dann sitzt es normalerweise einfach da und vermischt sich nicht viel mit dem tieferen Wasser darunter. Das führt zu einem Wasserbecken nahe der Oberfläche, das extra sauer ist. In einer Studie kürzlich in der Zeitschrift erschienen Wissenschaft, Cais Team untersuchte Daten von arktischen Seefahrtsmissionen zwischen 1994 und 2020 und kam zu dem Schluss, dass die Versauerung drei- bis viermal so schnell stattfand wie andere Ozeanbecken. „Die Versauerung würde schnell gehen, das wussten wir. Aber wir wussten es nicht wie schnell“, sagt Cai. Sie vermuten, dass der Schuldige die rapide Abnahme der Reichweite des Sommereises in diesen Jahren ist. Zwischen 1979 und 2021, das Eis am Ende des Sommers schrumpfte um durchschnittlich 13 Prozent pro Jahrzehnt.
Es ist jedoch schwierig, konkrete Zahlen zu den Versauerungsraten in der gesamten arktischen Meereslandschaft anzugeben. An manchen Stellen ist das Wasser seicht und vermischt sich stark mit Schmelz- und Süßwasser der umliegenden Kontinente. An anderen Stellen ist es tiefer und derzeit das ganze Jahr über mit Eis eingeschlossen. Im Idealfall möchten Forscher alles im Blick haben: Daten, die von Jahr zu Jahr konsistent sind, ein weites Gebiet und unterschiedliche Jahreszeiten abdecken und die manchmal jahrzehntelangen Schwankungen der Meeresströmungen erfassen. Kurzfristiges Timing ist ebenfalls von großer Bedeutung, da sich die örtlichen Bedingungen von Woche zu Woche drastisch ändern können, abhängig von Faktoren wie der Aktivität von Phytoplankton, das im Sommer in einem Gebiet kurz blühen und plötzlich einen Teil des Überschusses aufsaugen kann CO2. Aber es ist schwierig, dort an Daten zu kommen. Wissenschaftler wie Cai, die die Versauerung untersuchen, spähen durch ein schmales Periskop – in seinem Fall verlassen sie sich auf Sommerreisen über einen relativ kleinen Teil des Meeres, der immer noch größtenteils von Eis eingeschlossen ist.
Aber es gibt andere Möglichkeiten, die größeren Trends zu entschlüsseln. James Orr, leitender Wissenschaftler bei der französischen Atomenergiekommission, verwendet globale Klimamodelle, die Trends im Salzgehalt der Ozeane, der Temperatur und der Bewegung biologischer Kräfte im Wasser wie Algen verfolgen. Dann kann sein Team Vorhersagen treffen, wohin die Versauerung führt. In einer Studie, die kürzlich erschienen in Natur, Orr und seine Koautoren fanden heraus, dass diese Modelle darauf hindeuten, dass das übliche saisonale Muster der Ozeansäure bis zum Ende dieses Jahrhunderts auf den Kopf gestellt werden könnte. Algenblüten reduzieren normalerweise den Säuregehalt im Sommer. Aber da das Eis Wochen früher als zuvor schmilzt und zurückschrumpft, ist die Sommerzeit bereit, das ganze Jahr über die Zeit mit dem höchsten Säuregehalt zu werden, anstatt eine Atempause zu bieten. Für Orr war das eine überraschende Schlussfolgerung. „Wir dachten, es wäre ziemlich langweilig, das könnte bis zu einer Verschiebung des Musters um einen Monat bedeuten“, sagt er. „Aber es könnte bis zu sechs Monate dauern.“