Belebende Kur aus der Nordsee

Atlantik-Salzwasser beatmet die Ostsee-Tiefen.

Schon in der Sonderausgabe „Ostsee“ 2015 der Neuen Thüringer Illustrierten wurde über den drittgrößten Salzwassereinbruch in die Ostsee seit Beginn der Messungen im Jahr 1880 berichtet: Vom 13. bis 26. Dezember 2014 strömten 358 Kubikkilometer Wasser in die Ostsee, davon waren 198 mit etwa vier Gigatonnen Salz sehr salzreich. Dr. Michael Naumann vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), Sektion Physikalische Ozeanographie und Meßtechnik, spricht von einem für das Ökosystem der Ostsee wichtigen, aber sehr seltenen Phänomen: „Sauerstoffhaltiges Salzwasser strömte über mehrere Tage aus der Nordsee in die Ostsee ein und verbesserte damit meßbar den Zustand des Binnenmeeres.“

Und auch die Unterwasser-Fauna belebte sich recht schnell durch die salz- und sauerstoffhaltige Kur aus der Nordsee. „Nur fünf Monate nach der Einströmung wurden in der zentralen Ostsee, im Gotland-Tief, erstmals wieder höhere Organismen wie Sprotte, Dorsch und Polychaeten – Bylgides sarsi, Ringelwürmer, auch als Vielborster bekannt – nach zehn von Sauerstoffmangel geprägten Jahren nachgewiesen.“ Die Ostsee-Tiefen weisen zumeist keine oder eine nur sehr spärliche Kolonisierung durch den Polychaeten aus.

Vom 14. bis 22. November 2015 strömten erneut große Mengen sauerstoffhaltigen Nordseewassers in die Ostsee. Ausgelöst wurde dieses Ereignis durch eine Folge von zwölf Sturmtiefs, die seit Anfang November über den Ostseeraum hinwegzogen. Nach ersten Berechnungen passierte in der Haupteinstromphase ein Wasservolumen von etwa 76 Kubikkilometern mit Salzgehalten zwischen 17 und 22 Gramm je Kilogramm die flachen Schwellen der westlichen Ostsee. Der Salztransport entspricht rund 1,4 Gigatonnen. Das Ereignis ordnet Naumann als „Major Baltic Inflow“ mittlerer Intensität ein. „Die Verfolgung dieses neuen Ereignisses wird sehr spannend, da es wahrscheinlich auf der Salzschichtung des Ereignisses vom Dezember 2014 in mittleren Tiefen des Bornholm-Beckens entlang rutschen kann und somit sehr schnell die zentrale Ostsee erreicht“, freut sich der Forscher. „Im östlichen Gotland-Becken wird es ebenfalls auf der Salzschicht des Jahrhundertereignisses entlang fließen und so die nördlichen Bereiche und das westliche Gotland-Becken belüften. Diese entfernten Gebiete der zentralen Ostsee wurden vom Einstrom im Dezember 2014 nicht erreicht. Somit beginnt für uns in der Umweltüberwachung wieder eine sehr spannende Phase“, sagte Michael Naumann kurz vor Weihnachten 2015 vor der neuen Seereise, bei der geprüft werden sollte, wo sich das Ereignis im Bornholm-Becken und der Stolper Rinne einschichtet.

Das Jahr 2014 war mit vier größeren „Einstromereignissen“ – wie der Fachmann sagt – eines, das der Ostsee besonders gut tat. „Im April/Anfang Mai wurde die Stolper Rinne überströmt. Das Gotland-Tief wurde Ende Mai von diesen Wassermassen erreicht und das Tiefenwasser erstmalig seit 2003 mit Sauerstoff belüftet“, erklärt Naumann den Zustand vor dem „Major Baltic Inflow“ Ende 2014. Die Ostsee hat einen gebirgigen Grund, das heißt, es wechseln sich „Berge“ und „Täler“ ab. Ein Schnitt durch die Ostsee (wie in der Grafik auf Seite 12 zu erkennen) läßt nachvollziehen, wie das aus der Nordsee einfließende Wasser quasi Schwapp für Schwapp die Höhen überwinden muß, um die sauerstoffarmen Tiefenwasser zu erreichen. Für solch einen starken Einstrom braucht es viele passende Faktoren, meint Naumann. Den im Dezember 2014 begünstigte die Wetterlage sehr. „Wir hatten nach einem Jahr mit häufigem Wechsel von Ostwind- und Westwindlagen drei Wochen lang starken Westwind mit Windstärke fünf und höher“, sagt der Geograph Michael Naumann, unter anderem für die wasserphysikalischen Aspekte der komplexen IOW-Forschungsarbeiten und Messungen zuständig. Die viel häufigeren Südwestwindlagen seien nicht so hilfreich.

Die weniger tiefen Bereiche wie Darßer Schwelle und Drogden Schwelle im Öresund sind vom einfließenden salzhaltigeren Wasser relativ schnell und auch bei kleinen Einströmungsvolumen häufiger überwunden und belüften das Arkonabecken regelmäßig. Die vom Sauerstoffmangel stark geprägten Bornholm- und Gotland-Becken werden nur selten spürbar „beatmet“. Das Östliche Gotland-Becken in der Mitte der Ostsee ist das größte und zweittiefste der Ostseebecken. Hier herrscht unterhalb von einer Wassertiefe von 90 Metern fast ständig Sauerstoffmangel und toxischer Schwefelwasserstoff verhindert die Ansiedlung höheren Lebens. Deshalb werden diese Bereiche oft als „Todeszonen“ bezeichnet. Die Ozeanographen haben seit Ende Februar 2015 in diesen Bereichen Sauerstoff gemessen. Die IOW-Forscher verfolgen seit dem Einstrom die Veränderungen in der Wasserqualität sehr akribisch. „Mit unseren technischen Möglichkeiten können wir erstmals so ganz direkt und in kurzen Meßperioden die Veränderungen feststellen und wissenschaftlich verarbeiten“, freuen sich Michael Naumann und seine Forschungskollegen über das Ereignis.

„Generell muß festgestellt werden, daß die jährliche Schwankungsbreite der Sauerstoffsättigung oberhalb der Salzsprungschicht wie schon in den Vorjahren relativ gering ist. Dies spricht für eine gesunde Sauerstoffbilanz des Oberflächenwassers“, geht der gebürtige Neubrandenburger Naumann erstmal auf den von Urlaubern oder Wassersportlern genutzten Bereich des Ostsee-Wassers ein. Ebenso generell sei die Ostsee – wegen des geringen Salzgehaltes das größte Brackwasser-Meer der Erde – trotz aller Probleme vor allem durch die Einleitung von Lasten insbesondere im Bereich der baltischen Staaten in einem guten Zustand im deutschen Küstenraum.

„Das Arkona-Becken und Bornholm-Becken sind die am weitesten westlich gelegenen Tiefenbecken, so daß die Einströme häufig in der Lage sind, das Tiefenwasser dort zu belüften. Die im Winter 2013/2014 registrierten Einstromereignisse und die aus dem Jahr 2013 hatten zu einer nachhaltigen Verbesserung der Sauerstoffverhältnisse im Tiefenwasser des Bornholm-Beckens geführt. Nach Überströmen der Stolper Schwelle konnten diese Wassermassen im Frühjahr-Sommer 2014 bis ins Gotland-Becken vordringen und das Tiefenwasser erstmals seit 2003 wieder, jedoch nur kurzzeitig mit Sauerstoff belüften.“ So wurde Ende 2014 bereits eine vergleichsweise geringe Schwefelwasserstoffkonzentration gemessen. Somit wären schon günstige Voraussetzungen für den „Major Baltic Inflow“ vom Dezember 2014 vorhanden gewesen.

Die Abhängigkeit von Einströmungen ist für das heute „Ostsee“ genannte Binnenmeer schon immer gegeben – seit dem Abschmelzen des skandinavischen Eisschilds vor etwa 12.000 Jahren. Damals begann das, was wir heute als wichtigen Transportweg, Wirtschaftsfläche, Sport- und Urlaubsgewässer kennen. Ein Sedimentkern aus dem Gotland-Becken ist eine aussagekräftige Erforschungsquelle für das IOW. Dort ist der Kern auch zu sehen und erläutert. Aus den Eisschmelzwässern entstand damals ein See, der Baltische Eisstausee. Ein plötzlicher Abfall des Seespiegels als Folge des Bruchs einer Eisbarriere in Mittelschweden (Billingen), nach dem eine große Menge Seewasser in den Nordatlantik ausfloß, erkennen die Forscher. Der Farbwechsel und eine Änderung der Sedimentabfolge nach dem Billingen-Ereignis weisen auf einen ersten Einstrom von Meerwasser in die Ostsee hin. „Der globale Meeresspiegel stieg rasch an und die glazioisostatische Hebung Skandinaviens wurde etwa vor 10.000 Jahren von ihm zeitweise überkompensiert.“ In der ersten brackigen Phase, dem Yoldiameer, herrschten für etwa 300 Jahre in der zentralen Ostsee salzreiche Wässer vor. Die nacheiszeitliche Hebung des skandinavischen Raums schloß die mittelschwedische Verbindung zum Meer erneut vor etwa 9500 Jahren. Die heutige Ostsee wurde wieder zum See. Dieser Ancylussee wurde immer wieder durch Salzwassereinströmungen aus dem Kattegat beeinflußt und langsam brackig. Der Sedimentkern belegt eine stabile Dichteschichtung des Wasserkörpers wie in der heutigen Ostsee und schon zeitweilig sauerstofffreie Bedingungen am Meeresboden.

Vor rund 8000 Jahren dann stieg der globale Meeresspiegel so stark, daß die Ostsee innerhalb von wenigen Jahrhunderten um über 20 Meter anstieg, als Littorina-Transgression bezeichnet. Es kam zur Überflutung einer sich zwischen Deutschland und Dänemark erstreckenden Landschaft, die durch Wälder, Binnenseen und Flußläufe geprägt und in der Steinzeit besiedelt war. Etwa zwei Kilometer westlich des Darßes finden sich in zehn Meter Wassertiefe die erhaltenen Überreste eines Waldes, der sich über einige Quadratkilometern erstreckt, wie Sonarbilder des IOW belegen.

Diese Littorina-Transgression führte schließlich zur endgültigen Verbrackung der Ostsee, auch wenn das Littorinameer wohl salziger war als die heutige Ostsee. Die Sedimente der jüngeren Ostseegeschichte ähneln denen des Littorinameers stark.

Zurück zu den Folgen des Jahrhundert-Salzwassereinstromes 2014. „Der Sauerstoffgehalt in den Ostsee-Tiefen wird nicht auf Dauer verbessert sein, nach ein, zwei Jahren werden die Folgen der Abbauprozesse wieder deutlich zu belegen sein.“ Auch die mit dem großen Salzwasser-Schwall eingespülten wenigen Exemplare exotischer Lebewesen – wie Mondfische – werden nicht lange in diesem Meer überleben. Dies alles belastet allerdings unser Urlaubsmeer nicht so stark wie die noch immer lebensfeindlichen Eintragungen aus manchen Flüssen und der Müll der Schiffahrt und von Urlaubern an den Küsten und auf Kreuzfahrtschiffen …

FRANK FRIEDRICH

 

 

Zur Sache

Das Leibniz-Institut für Ostseeforschung wurde 1992 auf Empfehlung des Wissenschaftsrates neu gegründet. Es ging aus dem Institut für Meereskunde Warnemünde hervor, das als Mitglied der Deutschen Akademie der Wissenschaften das zentrale Meeresforschungsinstitut der DDR war. Heute ist das IOW Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

Rund 200 Mitarbeiter arbeiten hier in Forschungsprogrammen, deren Stärke ist, daß Küsten- und Randmeere darin nicht aus der Sicht einzelner Fachdisziplinen isoliert betrachtet, sondern als Systeme mit einem komplexen Zusammenspiel von Physik, Chemie, Biologie und Geologie begriffen werden. Küsten- und Randmeere sind meereswissenschaftliche „Hot-Spots“. Anders als im offenen Ozean findet hier biologische Hochproduktion statt, so daß die Gewässer nicht nur äußerst reich an Fischen sind, sondern auch eine bedeutende Rolle in den Stoffkreisläufen der Erde spielen. Gleichzeitig ist der Einfluß der menschlichen Aktivitäten in relativer Nähe zum Land enorm. Die Ostsee ist dabei das Paradebeispiel, weil das Meer vor unserer Haustür auf vergleichsweise engem Raum eine hohe Vielfalt an Umweltbedingungen bietet, die für Küsten- und Randmeere typisch sind.                                                            F. F.

 

Auswirkungen des großen Salzwassereinstroms von Dezember 2014: Zwei Profilschnitte zeigen die Verteilung von gelöstem Sauerstoff und Vorkommen von toxischem Schwefelwasserstoff im Wasserkörper der Ostsee im November 2014 (A) und April 2015 (B). In den Kartenausschnitten ist die Lage des Profilschnittes (blau gestrichelte Linie), die flächige Verteilung von Sauerstoffmangel (dunkelgrau und „no data“-Bereich, in dem im April 2015 keine aktuellen Daten ermittelt wurden) und Schwefelwasserstoffvorkommen (rot gestrichelte) im Tiefenwasser der Ostsee, jenseits von 70 Meter Wassertiefe, dargestellt.

Grafik: IOW NAUMANN

Ende April 2015 wurden nach zehn Jahren in den Ostsee-Tiefen erstmals wieder höhere Organismen nachgewiesen: Sprotte, Dorsch und wie hier der Bulgidis Sarsi juvenil.

Foto: IOW JANETT HARDER

Am Modell des Forschungsschiffes Maria S. Merian: Dr. Michael Naumann ist mehrmals im Jahr auf Forschungsreisen auf See, unter anderem mit diesem 95 Meter langen Eisrandforschungsschiff, das mit seinen zahlreichen Labor- und Arbeitsräumen Platz für 23 Forscher und 23 Besatzungsmitglieder hat.

Fotos (2): FRANK FRIEDRICH

Neben dem ständigen Ostsee-Monitoring mit fünf Meßanalysen jährlich werden mit neuester Meßtechnik in engen Meßnetzen und kurzen Zeitabständen die Folgen des Salzwassereinstroms dokumentiert: Kalibrierbare Sensoren an Satelliten messen mehrfach alle Werte in verschiedenen Höhen.

 

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