Auswirkungen des Klimawandels auf Seen

Sapporo/Magdeburg - Das schließen japanische und deutsche Forscher aus Untersuchungen an tiefen Kraterseen in Japan. Wissenschaftler der Hokkaido Universität, des Hokkaido Institute of Environmental Sciences, der Kagoshima Universität und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) haben aktuelle mit Messungen vor 70 Jahren verglichen. Dabei bestätigte sich ein Anstieg der Temperaturen in den tiefen Wasserschichten im Süden Japans, während die Tiefentemperaturen von Seen im Norden dagegen gleichgeblieben waren.
Steigende Temperaturen können dazu führen, dass sich Stoffaustausch und Stoffumsetzungen im Wasser verändern. Unter bestimmten Umständen kann das Zirkulationsverhalten im Winter so weit durch steigende Temperaturen und weitere Klimafaktoren beeinträchtigt werden, dass der Sauerstoffnachschub in die Tiefe unzureichend für viele Organismen wird und es zu einer Akkumulation von Stoffen im Tiefenwasser kommt, schreiben die Forscher im Fachblatt Geophysical Research Letters.

Messungen der Jahre 2005 und 2007 in tiefen japanischen Kraterseen geben Aufschluss über die Verteilung gelöster Stoffe im Wasser. Zwei Gründe machen diese Kette von Seen zu einem hervorragenden Studienobjekt für generelle Aussagen zur Zirkulation unter veränderlichen Klimabedingungen, die auch für Seen außerhalb des Untersuchungsgebiets gültig sind: Zum einen überdecken diese Seen einen Klimagradienten vom Süden Japans bis auf die Nordinsel Hokkaido, zum anderen wird der Austausch von Sauerstoff und Nährstoffen zwischen Tiefenwasser und Oberfläche in den untersuchten Seen fast ausschließlich durch Temperaturunterschiede gesteuert.

Die Forscher fanden bei ihren Untersuchungen, dass fast alle untersuchten Seen trotz der enormen Tiefe von bis zu 423 Metern (Tazawa-See, Honshu) eine gute Verteilung der gelösten Stoffe aufweisen. Generell lassen sich die Seen auf Grund ihrer klimatischen Lage in Hinsicht auf ihre Tiefenzirkulation in zwei Klassen teilen.
Temperaturen im Tiefenwasser kälterer Seen würden durch (in Grenzen) wärmere Winter unverändert bleiben (z.B. Shikotsu-See, Hokkaido), so die Forscher, wohingegen Tiefentemperaturen in wärmeren Seen steigen sollten. Das sei durch Vergleiche mit Punktmessungen aus den 1930er Jahren bestätigt worden. Die Wissenschaftler warnen, dass bei einem sehr steilen Anstieg der Wintertemperaturen über die Jahre die niedrigeren Wassertemperaturen der Vorjahre nicht annähernd erreicht werden und die Tiefenmischung völlig ausbleiben kann (Ikeda-See, Kyushu). Sauerstoffnachschub und Nährstoffverteilung würden unter solchen Umständen unterbrochen, was Auswirkungen auf Organismen nach sich ziehen wird.

Die Wasserqualität in Seen ist ein wichtiger Wirtschaftsfaktor für den Tourismus, Wasserversorger oder Fischereibetriebe. Zusammen mit Kollegen in Australien, Kanada und Spanien arbeiten UFZ-Wissenschaftler deshalb an numerischen Modellen zur Simulation von Seen. Damit sollen Vorhersagen zur Wasserqualität unter veränderten Bedingungen ermöglicht werden.

Tilo Arnhold Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ
Der Lake Toya auf der Insel Hokkaido im Norden Japans ist einer der untersuchten Kraterseen.
Foto: Dr. Bertram Boehrer/UFZ
Ikeda-See auf der Insel Kyushu im Süden Japans.
Ikeda-See auf der Insel Kyushu im Süden Japans.
Foto: Dr. Bertram Boehrer/UFZ