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Detaillierter blick aus dem All - Meeresalgen global betrachtet

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Bracher, A. (2009): Detaillierter blick aus dem All - Meeresalgen global betrachtet , Konferenz "Klima im System Erde", dbb forum Berlin. November 2009. .
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Marines Phytoplankton ist die Basis des marinen Nahrungsnetzes und spielt als biologische Pumpe eine bedeutende Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Die am AWI in Zusammenarbeit mit dem Institut für Umweltphysik entwickelte Methode PhytoDOAS (siehe [1]) ermöglicht es, aus Satellitendaten nicht nur die allgemeine Verteilung des Phytoplanktons weltweit zu ermitteln, sondern durch die Nutzung spektral hochaufgelöster Daten auch deren Zusammensetzung nach unterschiedlichen funktionalen Gruppen. Mit den neuen Satellitenkarten können zeitliche Veränderungen unterschiedlicher Algengruppen global beobachtet und Auswirkungen des Klimawandels besser eingeschätzt werden. Bisher war es nur möglich, die allgemeine Verteilung von Phytoplankton im Meer quantitativ zu bestimmen. Verschiedene Algengruppen haben aber unterschiedliche Funktionen sowohl für das Nahrungsnetz im Meer als auch für unser weltweites Klima. Die PHYTODOAS-Methode nutzt Daten des Sensors SCIAMACHY, der seit sieben Jahren kontinuierlich an Bord des europäischen Umweltsatelliten Envisat vom Weltraum aus die Farbe der Weltmeere detektiert. Aus den Bildern können die Verteilungen von zwei bedeutenden Phytoplankton-Gruppen, Kieselalgen und Blaualgen, quantitativ abgeleitet werden. Algen gewinnen die Energie, die sie für die Photosynthese benötigen, durch die Absorption des Sonnenlichts mit bestimmten Pigmenten, wie dem Chlorophyll. Die aufgenommene Strahlung wird als so genanntes Absorptionsspektrum ermittelt und ist für verschiedene Algengruppen aufgrund ihrer Pigmentzusammensetzung spezifisch. Die unterschiedlichen Spektren können aus den SCIAMACHY- Daten bestimmt werden. Bei der Auswertung der Algengruppen muss aber auch die Absorption anderer Stoffe berücksichtigt werden: Auch das Wasser selbst und die Spurengase in der Luft wie z.B. Ozon und Stickoxide absorbieren Licht. Allerdings gibt es auch Grenzen für den Satelliten. Bei schlechtem Wetter und Wolken kann die Farbe des Ozeans nicht vom Satelliten gesehen werden, also können auch keine Algenkarten erstellt werden. Dann helfen nur die Messungen vor Ort. Die Absorptionseigenschaften der Algen werden dann direkt im Wasser ermittelt und mit den Satellitendaten verglichen. Solche Messungen wurden auf verschiedenen mehrwöchigen Schiffsexpeditionen mit dem deutschen Forschungsschiff Polarstern im Atlantischen Ozean durchgeführt. Die Validierung der Satellitendaten (sog. ground truthing - Überprüfung am Boden) und der Vergleich mit einem globalen biogeochemischen Modell haben gezeigt, dass die Satellitenkarten die Verteilung der Algengruppen mit großer Genauigkeit wiedergeben können. Algen produzieren mit Hilfe von Photosynthese Nahrung und Sauerstoff. Dabei nehmen sie Kohlendioxid auf und entziehen es der Atmosphäre. Ein Teil der Algen wird gefressen und gelangt in die Nahrungskette, andere sinken an den Meeresboden und versenken auf diese Weise Kohlendioxid. Unterschiedliche Gruppen von Phytoplankton spielen ganz unterschiedliche Rollen für Klima und marines Nahrungsnetz: Kieselalgen sind mit ihren Silikatschalen zum Beispiel am wesentlich am Aufbau von Material biologischen Ursprungs beteiligt, das unten am Ozeanboden abgelagert wird biogenem Material beteiligt. Blaualgen können im Gegensatz zu anderen Algen die organischen Stickstoff zum wachsen benötigen, selbst elementaren Stickstoff fixieren. Um Auswirkungen des Klimawandels genauer studieren zu können, sind daher Langzeitdatensätze über die Verteilung und Produktivität verschiedener Phytoplankton-Gruppen von größter Bedeutung.

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