A7 Versauerung und Veränderung der physikalisch-chemischen Eigenschaften

Thema

Die Ozeanversauerung ist eine direkte Folge der Aufnahme von Kohlendioxid durch die Ozeane, das durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre freigesetzt wird. Dieses gelöste Kohlendioxid reagiert mit Wasser zu Kohlensäure, die dissoziiert und dabei Wasserstoffionen freisetzt. Genau dieser Anstieg freier Wasserstoffionen führt zur Versauerung des Meerwassers. Seit der vorindustriellen Zeit ist der durchschnittliche Säuregehalt der Ozeane von etwa 8,18 auf etwa 8,8 im Jahr 2024 gesunken – eine Veränderung, die zwar im großen Maßstab gering erscheint, aber einer Zunahme der Wasserstoffionenkonzentration im Meerwasser um 26 Prozent entspricht.

Diese Ozeanversauerung wiederum verringert die Kalziumkarbonat-Sättigung des Wassers, sowohl in Form von Aragonit als auch von Kalzit – jenem Mineral, das kalkbildende Organismen wie Korallen, Weichtiere und Stachelhäuter zum Aufbau ihrer Skelette und Schalen benötigen. Je geringer die Kalziumkarbonatsättigung, desto schwieriger wird es für kalkbildende Organismen, das benötigte Mineral aus dem Wasser zu gewinnen. Diese zunehmende Schwierigkeit macht die Ozeanversauerung zu einer direkten Bedrohung für ihr Überleben.

Die Ozeanversauerung verändert nicht nur die chemische Zusammensetzung, sondern auch die physikalischen Eigenschaften des Ozeans. Die Schallgeschwindigkeit im Meerwasser steigt mit jedem Grad Temperaturanstieg um etwa 4,6 Meter pro Sekunde, verändert sich aber auch mit der Versauerung selbst, da diese die Zustandsgleichung des Meerwassers verändert. Zudem verringert der Anstieg des gelösten Kohlendioxids die Wasserdichte, da gelöstes Kohlendioxid Molekül für Molekül weniger Volumen einnimmt als als Teil eines Karbonat-Ions. Diese Dichteabnahme führt letztendlich dazu, dass die Versauerung die Schichtung des Ozeans beeinflusst.

Der Zusammenhang zwischen der Ozeanversauerung und dem Kohlenstoffkreislauf ist ein sich selbst verstärkender Rückkopplungsmechanismus. Der Ozean absorbiert Kohlendioxid aus der Atmosphäre, und genau diese Absorption führt zu seiner Versauerung. Ein saurerer Ozean hat jedoch wiederum eine geringere Fähigkeit, zusätzliches Kohlendioxid aufzunehmen, was sich im sogenannten Revelle-Faktor widerspiegelt. Dadurch kann sich in diesem bereits versauerten Ozean mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre anreichern, was die globale Erwärmung beschleunigt. Dieselbe globale Erwärmung erwärmt auch den Ozean selbst und verringert dessen Fähigkeit, Kohlendioxid aufzunehmen, weiter, da warmes Wasser weniger Gase löst als kaltes. Diese verringerte Aufnahmefähigkeit setzt dann mehr Kohlendioxid wieder in die Atmosphäre frei und schließt so den Kreislauf, der sowohl die globale Erwärmung als auch die Ozeanversauerung, die sie verursacht hat, weiter beschleunigt.

Prognosen zufolge könnte der durchschnittliche Säuregehalt des Ozeans bei hohen Emissionen bis zum Ende dieses Jahrhunderts auf etwa 7,8 sinken und den Ozean damit saurer machen als seit Millionen von Jahren. Es wird erwartet, dass in diesem Szenario die Zone, in der das Wasser noch mit Aragonit gesättigt ist, zunächst in den Polargebieten und dann in immer flacheren Tiefen des restlichen Ozeans verschwindet, bis zu einem Punkt, an dem bestimmte kalkbildende Organismen kein Skelett mehr bilden können. Somit folgt die Ozeanversauerung, von dem Kohlendioxid, das der Ozean aufnimmt, bis hin zur endgültigen Unmöglichkeit für eine Koralle oder ein Weichtier, ein eigenes Skelett zu bilden, der gleichen Kette, die in der grundlegendsten Chemie des Wassers beginnt und letztendlich darüber entscheidet, welche Formen des Meereslebens weiterhin existieren können.

ID:2178