Forschungsschwerpunkt 2: Küstenmeere im Wandel -
Gegenwart, Vergangenheit und Zukunftsperspektiven
Unsere Küstenmeere sind keine statischen Systeme. Die Ostsee zum Beispiel ist seit der letzten Eiszeit natürlichen Schwankungen unterworfen, die auf Veränderungen der Beckengeometrie und des Klimas im Laufe von Jahrzehnten, Jahrhunderten und Jahrtausenden zurückzuführen sind. Nur wenn wir diese natürliche Variabilität mit all ihren Implikationen erkennen, können wir die vom Menschen verursachten Veränderungen des späten Holozäns und insbesondere des Anthropozäns identifizieren, die den natürlichen Hintergrund überlagern. Gemeinsam adressieren wir zwei Schwerpunkte, die thematisch die Anwendung verschiedener IOW-Disziplinen erfordern: die Ausweitung unseres Langzeitbeobachtungsprogramms und unserer Modellierungsaktivitäten auf Hotspots der Reaktion auf den Klimawandel: die nördliche Ostsee und die Flachwasserregionen, sowie die Rekonstruktion vergangener Ökosystembedingungen, um Informationen für die Zukunft zu gewinnen (Box 2).
Ausweitung des Langzeitbeobachtungsprogramms und der Modellierungsaktivitäten in der Ostsee auf die Hotspots der Reaktion auf den Klimawandel: die nördliche Ostsee und die Flachwasserregionen
Das Langzeitbeobachtungsprogramm ist eines der Kernstücke unserer Forschung: Auf fünf Fahrten pro Jahr werden wichtige Umweltparameter in verschiedenen Wassertiefen an einem festen Stationsnetz erfasst, das sich bis ins zentrale Gotlandbecken erstreckt. Die daraus resultierenden Daten zeigen die Variabilität dieser Parameter auf jährlicher Ebene sowie Trends auf der Dekadenskala. Dieses Programm ermöglichte es beispielsweise, die rasche Erwärmung des Oberflächenwassers der Ostsee zu erkennen und deutete auf die in letzter Zeit beschleunigte Sauerstoffzehrung trotz des insgesamt abnehmenden Nährstoffeintrags hin. Es bildet ein wesentliches Rückgrat für unsere hydrodynamische und Ökosystem-Modellierungsarbeit sowie für viele verschiedene angewandte Projekte, die die Auswirkungen von anthropogenen Aktivitäten und des Klimawandels untersuchen. In den kommenden Jahren wollen wir unsere gemeinsamen Beobachtungs- und Modellierungsaktivitäten auf zwei Regionen ausweiten: die nördliche Ostsee, die aufgrund des Rückgangs der saisonalen Eisbedeckung drastischen Veränderungen unterliegt, und die Flachwassergebiete, die besonders anfällig für Extremereignisse wie Hitzewellen oder Sturmfluten sind.
Rekonstruktion vergangener Ökosystembedingungen zur Information über die Zukunft
Um qualitativ hochwertige Klima- und Umweltrekonstruktionen auf hochaufgelösten saisonalen Zeitskalen zu erhalten und diese Ergebnisse mit Modellsimulationen für interglaziale Perioden wie das Holozän zu verknüpfen, ist eine Zusammenarbeit zwischen Sedimentologen, Geochemikern, Paläozeanographen, Biologen und Modellierern erforderlich. Die Verknüpfung von proxy-basierten Schätzungen mit Überwachungsbeobachtungen und Hindcast-Simulationen zusammen mit einer präzisen Ablagerungs-Chronologie wird es uns ermöglichen, den Zeitpunkt und die Geschwindigkeit zu erkennen, mit der Klima- und Ökosystemveränderungen in der Vergangenheit stattgefunden haben. Mit Hilfe dieser können wir lokale Sedimentaufzeichnungen mit regionalen und globalen Aufzeichnungen synchronisieren, um die Dynamik, die Mechanismen und die Muster zu bewerten, die an Klima- und Umweltveränderungen auf hemisphärischer und sogar planetarischer Ebene beteiligt sind. Hier muss der Nordatlantik, die Schlüsselregion der Klimavariabilität in Nordeuropa, einbezogen werden, um die Verbindung zwischen den verschiedenen nordatlantischen Variabilitätsmustern (AMV, NAO, AMOC) und der Ostseeregion in der Vergangenheit und in der Zukunft zu verstehen.
Box 2: Wissenschaftliche Schwerpunkte des Forschungsschwerpunkt (FS) 2.
Besonderer Forschungsbedarf wurde für vier Unterthemen identifiziert: Die ersten drei davon sind der gegenwärtige Zustand des Ostseesystems, die Rekonstruktion vergangener Ökosystembedingungen und Zukunftsprojektionen unter veränderten Klimabedingungen und menschlichem Einfluss. Mit dem Beginn des Anthropozäns muss jede Erdsystemforschung den Menschen als wichtigen Einflussfaktor einbeziehen. Neben der Vielzahl negativer Auswirkungen, die zu der dreifachen planetarischen Krise des Klimawandels, der Umweltverschmutzung und des Verlusts der biologischen Vielfalt führen, ist der Mensch auch ein Akteur, wenn es um Maßnahmen zur Eindämmung und Wiederherstellung geht. Diese Aspekte werden im vierten Unterthema „Die Zukunft des Küstenmeeres gestalten“ beleuchtet.