Seen reagieren unterschiedlich auf Klimawandel

Der Klimawandel wird sich auf Seen in wärmeren und kälteren Regionen der Erde unterschiedlich auswirken. Das schließen japanische und deutsche Forscher aus Untersuchungen an tiefen Kraterseen in Japan. Die Wissenschaftler haben in ihrer neuen Studie aktuelle Messungen mit denen vor 70 Jahren verglichen. Dabei bestätigte sich ein Anstieg der Temperaturen in den tiefen Wasserschichten im Süden Japans, während die Tiefentemperaturen von Seen im Norden gleichblieben.

Steigende Temperaturen können dazu führen, dass sich Stoffaustausch und Stoffumsetzungen im Wasser verändern, so das Team der Hokkaido Universität, des Hokkaido Institute of Environmental Sciences, der Kagoshima Universität und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ).

Unter bestimmten Umständen wird das Zirkulationsverhalten im Winter so weit durch steigende Temperaturen und weitere Klimafaktoren beeinträchtigt, dass der Sauerstoffnachschub in die Tiefe für viele Organismen nicht ausreicht und es zu einer Akkumulation von Stoffen im Tiefenwasser kommt, schreiben die Forscher im Fachblatt Geophysical Research Letters.

Verteilung gelöster Stoffe untersucht

Messungen der Jahre 2005 und 2007 in tiefen japanischen Kraterseen geben Aufschluss über die Verteilung gelöster Stoffe im Wasser. Zwei Gründe machen diese Kette von Seen zu einem hervorragenden Studienobjekt für generelle Aussagen zur Zirkulation unter veränderlichen Klimabedingungen, die auch für Seen außerhalb des Untersuchungsgebiets gültig sind: Zum einen überdecken diese Seen einen Klimagradienten vom Süden Japans bis auf die Nordinsel Hokkaido, zum anderen wird der Austausch von Sauerstoff und Nährstoffen zwischen Tiefenwasser und Oberfläche in den untersuchten Seen fast ausschließlich durch Temperaturunterschiede gesteuert.

Die Forscher fanden bei ihren Untersuchungen, dass fast alle untersuchten Seen trotz der enormen Tiefe von bis zu 423 Metern – Tazawa-See, Honshu – eine gute Verteilung der gelösten Stoffe aufweisen. Generell lassen sich die Seen auf Grund ihrer klimatischen Lage in Hinsicht auf ihre Tiefenzirkulation in zwei Klassen teilen.

Temperaturen im Tiefenwasser kälterer Seen würden durch – in Grenzen – wärmere Winter unverändert bleiben (beispielsweise Shikotsu-See, Hokkaido), so die Wissenschaftler, wohingegen Tiefentemperaturen in wärmeren Seen steigen sollten. Das sei durch Vergleiche mit Punktmessungen aus den 1930er Jahren bestätigt worden.

untersuchten Kraterseen. © Bertram Boehrer / UFZ

Bleibt die Tiefenmischung aus?

Die Wissenschaftler warnen, dass bei einem sehr steilen Anstieg der Wintertemperaturen über die Jahre die niedrigeren Wassertemperaturen der Vorjahre nicht annähernd erreicht werden und die Tiefenmischung völlig ausbleiben kann (Ikeda-See, Kyushu). Sauerstoffnachschub und Nährstoffverteilung würden unter solchen Umständen unterbrochen, was Auswirkungen auf Organismen nach sich ziehen wird.

Die Wasserqualität in Seen ist ein wichtiger Wirtschaftsfaktor für den Tourismus, Wasserversorger oder Fischereibetriebe. Zusammen mit Kollegen in Australien, Kanada und Spanien arbeiten UFZ-Wissenschaftler deshalb an numerischen Modellen zur Simulation von Seen. Damit sollen Vorhersagen zur Wasserqualität unter veränderten Bedingungen ermöglicht werden.

(idw – Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ, 22.10.2008 – DLO)