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Erwärmung und Versauerung der Ozeane – Korallenbleiche und sich auflösende Schalen

GeografieWasser und OzeaneAlter 15–16

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Erhöhen Sie das atmosphärische CO₂ und die Erwärmung der Meeresoberfläche und beobachten Sie, wie der Ozean reagiert: CO₂ löst sich und bildet H₂CO₃, das H⁺ abgibt, sodass der pH-Wert sinkt (etwa 8,2 vor der Industrialisierung, etwa 8,05 heute); Carbonat-Ionen und der Aragonit-Sättigungszustand Ω nehmen ab, und Schalen und Skelette aus CaCO₃ lassen sich schwerer bilden oder lösen sich sogar auf. Wärmeres Wasser lässt Korallen ausbleichen, wenn sich Degree Heating Weeks (DHW) aufsummieren, dehnt sich aus und hebt den Meeresspiegel und verschiebt die Verbreitungsgebiete von Arten polwärts. Vergleichen Sie tropische, gemäßigte und polare Meere sowie Emissionsszenarien bis 2100 und tragen Sie die Ergebnisse in eine Tabelle ein.

Lektion: Erwärmung und Versauerung der Ozeane: Carbonat-Gleichgewichte, pH-Wert, Aragonit-Sättigung, Korallenbleiche, thermische Ausdehnung des Meerwassers und Verschiebung von Verbreitungsgebieten

Was sie zeigt

Etwa ein Viertel des ausgestoßenen CO₂ löst sich im Ozean. Gelöstes CO₂ bildet Kohlensäure, die Wasserstoff-Ionen abgibt; diese verbinden sich mit Carbonat-Ionen, sodass der pH-Wert und das für Schalen verfügbare Carbonat sinken, obwohl der gesamte Kohlenstoff im Wasser zunimmt. Fällt der Aragonit-Sättigungszustand Ω unter 1, lösen sich ungeschützte Schalen auf. Zugleich nimmt der Ozean fast die gesamte zusätzliche Wärme auf: Warmes Wasser dehnt sich aus und hebt den Meeresspiegel, marine Hitzewellen treiben Korallen über ihre Bleichschwelle, und Arten wandern polwärts, um in Wasser passender Temperatur zu bleiben.

So funktioniert es

Verschieben Sie Atmosphärisches CO₂, Erwärmung des Meeres und Sommerliche Hitzewelle oder klicken Sie auf ein Szenario wie Heute oder SSP5-8.5 (2100). Wählen Sie eine Meeresregion, um tropisches, gemäßigtes und polares Wasser zu vergleichen, und wechseln Sie unter Diagramm zwischen pH und Ω, Kohlenstoffspezies, Degree Heating Weeks am Riff, Verbreitungsgebieten und thermischer Ausdehnung. Mit Eintragen fügen Sie die aktuellen Ergebnisse der Tabelle hinzu.

Einstellbare Parameter

  • CO₂-Konzentration der Atmosphäre 280–1200 ppm
  • Erwärmung der Meeresoberfläche seit vorindustrieller Zeit 0–5 °C
  • Meeresregion Tropisch (Korallenriff), Gemäßigt (Kelpwald, Muschelbank), Polar (Flügelschnecken, Krill)
  • Marine Hitzewelle im Sommer (zusätzliche Temperatur) 0–3 °C
  • Diagramm pH-Wert und Aragonit-Sättigung in Abhängigkeit vom CO₂, Anorganische Kohlenstoffspezies in Abhängigkeit vom pH-Wert, Rifftemperatur und Degree Heating Weeks, Verbreitungsgebiete nach Breitengrad, Thermische Ausdehnung und Meeresspiegelanstieg

Fragen zum Erkunden

  1. Warum nehmen Carbonat-Ionen ab, wenn sich CO₂ löst, obwohl der Gesamtkohlenstoff im Meerwasser steigt?
  2. Ab welchem CO₂-Gehalt ist polares Oberflächenwasser an Aragonit untersättigt, und was geschieht mit Flügelschnecken?
  3. Wie viel zusätzliche Erwärmung macht schwere Korallenbleichen fast jährlich?

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