Der Bau von Stauseen könnte die Kohlenstoffspeicherung in Meeresedimenten verringern.

26. November 2023 Funktion

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von Hannah Bird, Phys.org

Die Speicherung von Kohlenstoff hat in den letzten Jahren eine Schlüsselrolle gespielt, um natürliche und anthropogene Quellen von Kohlendioxid abzubauen und den Kampf gegen die globale Erwärmung zu unterstützen. Dabei konzentriert man sich insbesondere auf terrestrische Wälder und Böden sowie auf Feuchtgebiete wie Mangroven und Seegraswiesen. 

Ein alternativer Kohlenstoffspeicher befindet sich in marinen Sedimenten, zum Beispiel auf marginalen Kontinentalschelfen. Diese machen zwar nur 8% des Weltmeeres aus, können jedoch 80% des organischen Kohlenstoffs der Erde (126,2 Teragramm pro Jahr) speichern. Der marine organische Kohlenstoff stammt von Phytoplankton und dem Stoffwechsel von Mikroben in den Sedimenten, während terrestrische Quellen wie Flusstransporte und Küstenerosion ebenfalls kohlenstoffreiches Material auf den Meeresboden bringen.

In einer neuen Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift "Frontiers in Marine Science", wurde die Kohlenstoffspeicherung im westlichen Pazifik seit 1855 berechnet und insbesondere der negative Einfluss des Staudammbaus auf die Kohlenstoffvorräte festgestellt.

Dr. Haili Ma von der Ocean University of China und ihre Kollegen entnahmen 17 Sedimentkerne aus dem Südgelben Meer und dem Ostchinesischen Meer und maßen den Gesamtgehalt an organischem Kohlenstoff (die Konzentration von organischem Kohlenstoff in einer Probe, der zum Beispiel natürlicherweise durch Pflanzen entsteht).

In den Daten wurden mehrere wichtige Trends identifiziert: 1) ein Rückgang der Kohlenstoffvorräte zwischen 1855 und 1950, der auf extreme Überschwemmungen in den Jahren 1851 bis 1855 zurückzuführen ist, die dazu führten, dass der Gelbe Fluss seinen Verlauf änderte und die mündende Mündung verlegte; 2) ein Anstieg der Kohlenstoffvorräte nach 1950 aufgrund des windverstärkten Transports von Sedimenten durch den Süd-Shandong-Küstenstrom während der Wintermonsune; und 3) ein Rückgang der Kohlenstoffvorräte seit 1990 aufgrund des geringeren Sedimenttransports entlang des Jangtse-Flusses durch Stauseen und Dämme, die stromaufwärts gebaut wurden.

Das Forschungsteam errechnete den weltweiten Durchschnitt der Kohlenstoffspeicherung in marinen Sedimenten zu 66,6 Tonnen pro Hektar (t/ha), während der Wert im Südgelben Meer um 32% auf 45,2 t/ha reduziert wurde. Trotzdem sind die Sedimentakkumulationsraten in der Region vergleichsweise höher (2,7 mm/Jahr), was zu einer Kohlenstoffspeicherakkumulationsrate von 0,31 t/ha/Jahr führt.

In Kombination mit der großen Fläche des marginalen Meeresgebiets auf dem Kontinentalschelf hier (4,7 Millionen km2) schätzen die Wissenschaftler, dass dort beeindruckende 0,75 Petagramm Kohlenstoff gespeichert werden könnten. Dies ist jedoch nur ein Bruchteil des jährlichen Wachstums des atmosphärischen Kohlenstoffs, das auf 5,4 ± 0,2 Petagramm pro Jahr berechnet wurde, von dem nur 40% von den Ozeanen aufgenommen werden können.

In den 17 Sedimentkernen lag der Gesamtgehalt an organischem Kohlenstoff zwischen 0,12% und 1,31%, wobei eine allgemeine leichte Abnahme in Richtung der Tiefe und eine negative Korrelation mit der Trockenrohdichte festgestellt wurden. Dies deutet auf die Verdichtung der Sedimente und den Einfluss der Korngröße auf Gewicht und Volumen hin. Es gibt einen deutlichen Trend zu einem Rückgang des Gesamtgehalts an organischem Kohlenstoff von Nord nach Süd im Untersuchungsgebiet, was einer Zunahme der Sedimentkorngröße entspricht.

Gleichzeitig variierten die Kohlenstoffvorräte in der Studienregion zwischen 0,12 und 0,83 t/ha, zeigten jedoch seit den frühen 1990er Jahren einen deutlichen Rückgang, nachdem die Reservoirs in der Or-Fluss-Basin in den Jahren 1988 und 1989 gebaut wurden, deren Verlauf in den untersuchten Meeren endet. Seitdem wurde der Yangtze River mit dem Bau des Drei-Schluchten-Damms im Jahr 2003 weiter ausgebaut, wodurch der Sedimenttransport um 63% im Vergleich zu 1950 reduziert wurde und somit die Kapazität zur Kohlenstofftransport für die Ablagerung auf dem marginalen Meeresboden verringert wurde.

Diese Forschung ist wichtig, da sie aufzeigt, dass die Eingriffe der Menschheit in andere Bereiche der Umwelt unvorhergesehene Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf haben. Bei der Standortwahl von Dämmen und Reservoirs in Zukunft muss der negative Einfluss auf die Kohlenstoffvorräte und somit die globale Erwärmung durch den organischen Kohlenstoff in der Atmosphäre sowie lokale Auswirkungen berücksichtigt werden.

Zeitschrifteninformation: Frontiers in Marine Science

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