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06. Oktober 2025/Kiel. Der Südozean rund um die Antarktis spielt eine entscheidende Rolle für den globalen Kohlenstoffkreislauf – und damit für das Klima. Das zeigt eine neue Studie unter Beteiligung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel, die heute in Nature Communications erscheint. Ein internationales Team konnte nachweisen, dass eine stärkere Schichtung des Südozeans vor 800.000 bis 430.000 Jahren dazu führte, dass weniger Kohlendioxid aus der Tiefe in die Atmosphäre gelangte. Die Folge waren deutlich niedrigere Temperaturen als in späteren Warmzeiten.
Das Klima der Erde schwankt seit Millionen von Jahren zwischen Kalt- und Warmzeiten. Während der sogenannten „lauwarmen Zwischeneiszeiten“ – Warmphasen zwischen 800.000 und 430.000 Jahren vor unserer Zeit – lagen die CO2-Konzentrationen nur bei rund 240 bis 260 ppm (parts per million, Maßeinheit für Moleküle pro einer Million Luftmoleküle). Spätere Zwischeneiszeiten erreichten Werte um 280 bis 300 ppm. Zum Vergleich: Heute liegt die Konzentration durch menschliche Emissionen bereits bei über 420 ppm. Warum diese frühen Warmzeiten kühler ausfielen, war bislang unklar. Eine neue Studie rückt den Südozean, also das Meer rund um den Südpol, als entscheidenden Faktor in den Mittelpunkt.
„Unsere Daten zeigen erstmals, dass eine stärkere Schichtung des Südozeans entscheidend für die vergleichsweise kühlen Zwischeneiszeiten vor dem Mittel-Brunhes-Ereignis war“, sagt Erstautor Dr. Huang Huang, der 2019 am GEOMAR promoviert hat und inzwischen am chinesischen Laoshan Laboratory in Qingdao arbeitet. Das so genannte Mittel-Brunhes-Ereignis bezeichnet einen markanten Klimawandel vor rund 430.000 Jahre, nach dem die Zwischeneiszeiten deutlich wärmer wurden, länger anhielten und höhere atmosphärische CO2-Werte aufwiesen. „Mit unserem neuen methodischen Ansatz konnten wir sogar kurzfristigere Schwankungen im Ozean erkennen – das eröffnet uns einen viel detaillierteren Blick auf die Dynamik des Südozeans.“
Blick in die Vergangenheit mit neuartiger Lasertechnik
Um ihre Forschungsfrage zu beantworten, analysierte das Team eine Mangankruste vom antarktischen Kontinentalrand aus rund 1.600 Metern Tiefe. Diese Krusten wachsen extrem langsam und speichern über Hunderttausende Jahre hinweg die chemische Signatur des Meerwassers.
Mithilfe einer neuartigen Laser-Technik – der sogenannten 2D-Laserablation, bei der winzige Materialproben punktgenau verdampft und anschließend analysiert werden – konnten die Forschenden die Isotopenzusammensetzung von Blei in den Lagen der Mangankruste untersuchen. Die Blei-Isotope verraten, wie stark die Wasserschichten im Ozean in der Vergangenheit durchmischt waren. Eine neue Methode ermöglicht zudem auch eine genaue Datierung der Krustenlagen. So lassen sich Klimaveränderungen mit hoher zeitlicher Auflösung rekonstruieren.
„Diese neue Lasermethode eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Klimarekonstruktion“, sagt Dr. Jan Fietzke, Physiker und Leiter des LA-ICP-MS.Labors (laser-ablation inductively coupled plasma mass spectrometry) am GEOMAR. „So können wir die Rolle des Südozeans im globalen Kohlenstoffkreislauf besser verstehen – ein Wissen, das auch für die Einschätzung künftiger Klimaentwicklungen relevant ist.“
Stärkere Schichtung: Ozeanprozesse bestimmen das Klima
Die Daten zeigen, dass der Südozean während der frühen Zwischeneiszeiten stärker geschichtet war, sich die oberen und unteren Wasserschichten also weniger durchmischt haben. Dadurch blieb mehr Kohlenstoff in der Tiefe gespeichert und gelangte nicht in die Atmosphäre. Weniger CO2 in der Luft führte wiederum zu einem geringeren Treibhauseffekt, kühleren Temperaturen in der Antarktis und vermutlich auch zu einer größeren antarktischen Eisbedeckung. Damit zeigen die Ergebnisse, welche Rolle Veränderungen im Ozean im empfindlichen Klimasystem spielen.
Huang, H., Fietzke, J., Gutjahr, M., Frank, M., Kuhn, G., Zhang, X., Hillenbrand, C.-D., Li, D., Hu, J., & Yu, J. (2025). Enhanced deep Southern Ocean stratification during the lukewarm interglacials. Nature Communications.
https://doi.org/10.1038/s41467-025-63938-6
https://www.geomar.de/n10030 Bildmaterial zum Download
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Meer / Klima, Umwelt / Ökologie
überregional
Forschungsergebnisse
Deutsch
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