Der globale Kohlenstoffkreislauf im Anthropozän. Betrachtung aus meereschemischer Perspektive.

Körtzinger, Arne (2010) Der globale Kohlenstoffkreislauf im Anthropozän. Betrachtung aus meereschemischer Perspektive. Chemie in unserer Zeit, 44 (2). pp. 118-129. DOI 10.1002/ciuz.201000507.

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Abstract

Durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe werden durch die Menschheit jährlich über 8 Milliarden Tonnen Kohlenstoff (Gt C) in Form von CO2 in die Atmosphäre emittiert. Die kumulativen Emissionen seit Beginn der industriellen Revolution haben zu einem Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration geführt, die einen zusätzlichen anthropogenen Treibhauseffekt zur Folge hat. Von den drei auf der Zeitskala von Jahrhunderten austauschenden Kohlenstoffreservoiren Atmosphäre, terrestrische Biosphäre und Ozean ist der Ozean bei weitem das größte. Das CO2-System des Meerwassers umfasst die chemischen Spezies HCO3–, CO32– und CO2(aq). Daraus resultiert die pH-puffernde Eigenschaft des Meerwassers sowie seine hohe Aufnahmekapazität für anthropogenes CO2. Mit Hilfe von vier chemischen Messgrößen kann das marine CO2-System analytisch sehr präzise beschrieben werden. Diese Messgrößen dienen als sensitive “Sensoren” für physikalische, chemische und biologische Vorgänge im Meer.

Im marinen Kohlenstoffkreislauf sind größere natürliche Prozesse aktiv, die Kohlenstoff mit der Atmosphäre austauschen und im Innern der Ozeans umverteilen. Diese Prozesse werden auch als “Pumpen” bezeichnet und sowohl durch physikalische als auch biologische Faktoren angetrieben. Während die “physikalische Pumpe” unmittelbar durch die Aufnahme von anthropogenem CO2 aus der Atmosphäre verstärkt wird, ist dieses für die beiden “biologischen Pumpen” bisher ungeklärt. Eine Vielzahl von potenziellen Konsequenzen des globalen Wandels (Temperaturanstieg, marine CO2-Aufnahme, Ozeanversauerung) auf marine Ökosysteme sind identifiziert worden. Diese werden gegenwärtig intensiv hinsichtlich ihrer Klimasensitivität sowie ihres Rückkopplungspotenzials auf das Klima untersucht. Es ist jedoch kaum vorstellbar, dass die “biologischen Pumpen” sich unter dem Einfluss des globalen Wandels nicht verändern werden.

By burning of fossil fuels humankind emits more than 8 billion tons of carbon (Gt C) in the form of CO2 to the atmosphere. Since the onset of the industrial revolution the cumulative emissions have led to an increase of the atmospheric CO2 concentration which corresponds to an additional radiative forcing in the atmosphere. Of the three reservoirs which exchange carbon on the time scale of centuries – atmosphere, terrestrial biosphere, and ocean – the ocean is by far the largest. The marine CO2 system comprises the chemical species HCO3–, CO32–, and CO2(aq). This gives rise to the pH-buffering nature of seawater as well as its high uptake capacity for anthropogenic CO2. Four measurement parameters of the marine CO2 system are available for an accurate analytical characterization. These parameters also provide a means of sensing the role of physical, chemical, and biological drivers for the marine carbon cycle.

The marine carbon cycle features major natural processes that exchange carbon with the atmosphere and re-distribute it throughout the ocean. These are known as “pumps” and driven by physical and biological factors. While the “physical pump” is inevitably enhanced by the oceanic uptake of anthropogenic CO2, even the sign of the response is currently not clear for the “biological pumps”. A host of potential consequences of global change (temperature rise, ocean carbonation, ocean acidification) have been identified. These are currently studied intensively with respect to their climate sensitivity as well as the climate feedback potential.

Document Type: Article
Keywords: Marine chemistry; Biogeochemistry; Klimawandel; Ozean; Kohlenstoffkreislauf; Kohlendioxid; fossile Brennstoffe; Treibhauseffekt
Research affiliation: OceanRep > GEOMAR > FB2 Marine Biogeochemistry > FB2-CH Chemical Oceanography
Refereed: Yes
Open Access Journal?: No
DOI etc.: 10.1002/ciuz.201000507
ISSN: 0009-2851
Projects: Future Ocean
Date Deposited: 25 Nov 2010 14:18
Last Modified: 21 Jan 2019 15:37
URI: http://oceanrep.geomar.de/id/eprint/10146

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