Die Farbe der Meere: Ozeane reflektieren mehr grünes Licht

Die Ozeane werden grüner. Mit bloßem Auge ist die Entwicklung nicht zu erkennen, doch Satellitenaufnahmen über einen Zeitraum von 20 Jahren ergeben einen statistisch bedeutsamen Trend, insbesondere in den tropischen und subtropischen Meeren. Der Grund für die Farbänderung liegt sehr wahrscheinlich in der Veränderung der Zusammensetzung des Phytoplanktons, das unter anderem aus verschiedenen Algen, Dinoflagellaten und Cyanobakterien besteht. Die Studie einer Forschergruppe um B. B. Cael vom National Oceanography Centre (NOC) in Southampton (Großbritannien) ist in der Fachzeitschrift „Nature“ erschienen.

Die grüne Farbe des pflanzlichen Planktons stammt vom Chlorophyll, dem Farbstoff, mit dessen Hilfe es Photosynthese betreibt. Änderungen in der Chlorophyllmenge können per Satellit über das Verhältnis von grünem zu blauem Licht bestimmt werden. Doch wie Stephanie Henson vom NOC schon vor rund zehn Jahren herausfand, sind die natürlichen Schwankungen bei der Menge des Chlorophylls so groß, dass man Beobachtungsdaten über einen Zeitraum von 30 Jahren benötigen würde, um einen klaren Trend zu erkennen.

2019 zeigten Stephanie Dutkiewicz vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge (USA) und ihre Kollegen, dass die natürlichen Schwankungen weniger groß sind, wenn man mehr Farben als Grün und Blau in die Analyse einbezieht. „Also dachte ich, ist es nicht sinnvoll, bei all diesen anderen Farben nach einem Trend zu suchen, anstatt nur bei Chlorophyll?“, wird Cael in einer Mitteilung des Instituts zitiert. Henson und Dutkiewicz sind die Haupt-Autorinnen der aktuellen Studie.

Es ist jedoch bekannt, dass Sensoren für Meeresfarben sehr unterschiedliche Ergebnisse bringen. Deshalb half es den Forschern, dass sie auf Messdaten eines einzigen Instruments zurückgreifen konnten: das bildgebendes Spektroradiometer „Modis“ des Satelliten „Aqua“. So erhielten die Wissenschaftler einheitliche Messdaten für den Zeitraum Juli 2002 bis Juni 2022. Das Ergebnis zeigt, dass sich das von den Ozeanen reflektierte Licht deutlich verändert hat. Vor allem im Bereich zwischen 40 Grad nördlicher und südlicher Breite, den Tropen und Subtropen, ist der Trend zu mehr grünem Licht klar zu erkennen. Insgesamt ist er auf 56 Prozent der Meeresoberfläche zu beobachten.

Als die Forscher die Entwicklung durch ein Modell eines komplexen globalen Ozeanökosystems und der damit verbundenen biogeochemischen Kreisläufe simulierten, kamen sie auf ein ähnliches Ergebnis, wenn sie den Anstieg der Treibhausgase berücksichtigten. In einer Kontrollsimulation ohne diesen Anstieg ergaben sich keine Änderungen des reflektierten Lichts. Auf diese Weise zeigten die Forscher, dass das Ergrünen der Ozeane eine Folge der Freisetzung von Treibhausgasen ist.

Wie der Farbwechsel zustande kommt, können die Wissenschaftler derzeit nicht genau sagen. „Aber wir können sagen, dass Farbveränderungen Veränderungen in Planktongemeinschaften widerspiegeln, die sich auf alles auswirken, was sich von Plankton ernährt“, sagt Dutkiewicz. Plankton ist die Hauptbasis der Nahrungsketten in den Ozeanen. Den Studienautoren zufolge könnten die Ergebnisse nützlich sein, um Regionen des offenen Ozeans zu identifizieren, in denen Meeresschutzgebiete im Rahmen des Hochseevertrags der Vereinten Nationen über die biologische Vielfalt eingerichtet werden sollen.