Antarktis-Schmelzwasser bringt viel weniger Eisen als gedacht

Neue Daten dämpfen Klima-Hoffnung: Antarktis-Schmelze bindet weniger CO₂ als gedacht

Neue Messdaten zeigen: Antarktisches Schmelzwasser bringt weniger Eisen ins Meer, das Algen wachsen lässt – und damit weniger natürliche CO₂-Bindung als lange angenommen.

Seit Jahren taucht in Klimadebatten eine beruhigende Idee auf: Vielleicht wirkt die Antarktis ungewollt als Helfer im Kampf gegen CO₂. Wenn Gletscher schmelzen, so die Annahme, gelangt Eisen ins Meer. Dieses Spurenelement lässt Algen wachsen und diese entziehen der Atmosphäre Kohlendioxid. Die sogenannte Eisendüngung im Ozean schien damit ein kleiner, natürlicher Ausgleich im Klimasystem zu sein.

Doch neue Messungen aus der Westantarktis zeichnen ein deutlich nüchterneres Bild. Ein Forschungsteam der Rutgers University untersuchte direkt unter einem Schelfeis, wie viel Eisen das Schmelzwasser wirklich ins Meer bringt. Die im Fachjournal Communications Earth and Environment veröffentlichten Daten korrigieren zentrale Annahmen über die Rolle der Antarktis im globalen Kohlenstoffkreislauf.

Messungen am Ursprung statt nur Modellrechnungen

Die Forschenden reisten 2022 mit dem US-Eisbrecher „Nathaniel B. Palmer“ zur Dotson-Eisplatte in der Amundsen-See. Diese Region trägt maßgeblich zum Meeresspiegelanstieg durch antarktisches Schmelzen bei. Unter dem Schelfeis strömt relativ warmes Tiefenwasser in eine Hohlraumzone, schmilzt das Eis von unten an und fließt anschließend wieder zurück ins offene Meer.

Das Team untersuchte diesen Ein- und Ausstrom und nahm Wasserproben an beiden Punkten. Anschließend analysierten die Wissenschaftler die Eisenkonzentration – sowohl in gelöster Form als auch gebunden an Schwebstoffe.

Eine Probennahme-Rosette mit grauen Sammelflaschen hängt am Forschungsschiff, während im Hintergrund die Eiswand eines antarktischen Schelfeises aufragt. Mit solchen Messgeräten untersuchte das Team, warum antarktisches Schmelzwasser deutlich weniger Eisen für die CO₂-Bindung liefert als lange angenommen. — Mit speziellen Wasserproben sammelten Forschende unter dem Schelfeis Daten, die zeigen: Antarktisches Schmelzwasser liefert deutlich weniger Eisen für die CO₂-Bindung als lange vermutet. © Robert Sherrell

Nur rund 10 Prozent stammen aus Schmelzwasser

Die Messwerte sind eindeutig. Beim einströmenden Tiefenwasser lag die Konzentration von gelöstem Eisen im Schnitt bei 0,54 Nanomol pro Kilogramm. Im ausströmenden Wasser waren es 0,60 Nanomol pro Kilogramm. Der Netto-Zuwachs aus dem Schmelzprozess beträgt damit lediglich 0,06 Nanomol pro Kilogramm.

Das bedeutet: Nur etwa zehn Prozent des gelösten Eisens im Ausstrom stammen tatsächlich aus Schmelzwasser. Die übrigen Anteile verteilen sich wie folgt:

62 Prozent kommen aus zirkumpolarem Tiefenwasser
28 Prozent stammen aus Sedimenten am Meeresboden

„Rund 90 Prozent des gelösten Eisens, das aus dem Hohlraum unter dem Schelfeis austritt, stammt aus Tiefenwasser und Sedimenten außerhalb – nicht aus dem Schmelzwasser“, sagt Venkatesh Chinni, Erstautor der Studie. Viele Klimamodelle gingen bislang von deutlich höheren Eisenmengen im Schmelzwasser aus. Teilweise rechneten sie mit 20 bis 30 Nanomol pro Kilogramm. Einige Simulationen lagen sogar noch deutlich darüber. Die neuen Messungen liegen klar darunter.

Isotopenanalyse zeigt Quelle unter dem Gletscher

Um die Herkunft des Eisens genauer zu klären, analysierte das Team auch die sogenannte Isotopensignatur. Sie funktioniert wie ein chemischer Fingerabdruck. Das einströmende Tiefenwasser zeigte einen leicht positiven Wert. Das ausströmende Wasser wies dagegen eine negative Verschiebung auf.

Diese negative Signatur gilt als Hinweis auf Eisen aus sauerstoffarmen Bereichen unter dem Eisschild. Dort können Mikroorganismen Eisen aus Gestein lösen. Rob Sherrell, Leiter der Studie, erklärt: „Es wurde weithin angenommen, dass das Schmelzen unter Schelfeisen erhebliche Mengen bioverfügbares Eisen liefert.“ Die neuen Daten zeigten jedoch:

Das Schmelzwasser selbst enthält sehr wenig Eisen.

Sherrell ergänzt: „Unsere zentrale Aussage lautet, dass das Schmelzwasser selbst nur sehr wenig Eisen transportiert und dass der Großteil aus dem Zerkleinern und Auflösen von Gestein unter dem Eis stammt, nicht aus dem Eis, das zum Meeresspiegelanstieg beiträgt.“

Südlicher Ozean bleibt zentrale CO₂-Senke

Der Südliche Ozean gehört zu den wichtigsten natürlichen CO₂-Senken der Erde. Phytoplankton bildet dort die Grundlage der Nahrungskette für Krill, Pinguine, Robben und Wale. Gleichzeitig bindet es große Mengen Kohlendioxid. Eisen wirkt dabei als limitierender Faktor. Fehlt es, wächst weniger Plankton. Mehr Eisen kann die CO₂-Aufnahme steigern. Deshalb spielte die Idee einer starken Eisendüngung durch Schmelzwasser in vielen Modellrechnungen eine Rolle.

Die neuen Daten verschieben jedoch die Perspektive. Entscheidend ist weniger das schmelzende Eis selbst. Wichtiger sind:

Strömungen von eisenreichem Tiefenwasser
Sedimentprozesse am Meeresboden
Subglaziale Prozesse unter dem Eisschild

Das Schmelzwasser wirkt vor allem als Transportmechanismus. Es sorgt durch seine geringere Dichte für Auftrieb und bringt eisenreiches Tiefenwasser näher an die Oberfläche.

Partikel liefern mehr Eisen als gedacht

Neben gelöstem Eisen untersuchten die Forschenden auch partikuläres Eisen. Im ausströmenden Wasser lag die Konzentration bei durchschnittlich 95 Nanomol pro Kilogramm – rund 46 Prozent mehr als im einströmenden Wasser.

Ein Teil dieser Partikel ist chemisch reaktiv. Über Wochen oder Monate könnte daraus ebenfalls bioverfügbares Eisen entstehen. Damit bleibt die Antarktis ein wichtiger Faktor im Klimasystem. Doch die direkte Rolle der Gletscherschmelze als Eisenquelle fällt deutlich geringer aus als lange vermutet.

Für Klimamodelle bedeutet das: Sie müssen künftig stärker berücksichtigen, wie Tiefenwasserströme, Sedimente und subglaziale Prozesse zusammenspielen. Die Vorstellung von schmelzenden Gletschern als heimlichen Klimarettern erhält durch diese Messungen einen klaren Dämpfer.

Kurz zusammengefasst:

Schmelzende Gletscher in der Antarktis liefern deutlich weniger gelöstes Eisen als lange angenommen: Nur rund 10 Prozent des Eisens im Ausstrom stammen aus Schmelzwasser, während 62 Prozent aus Tiefenwasser und 28 Prozent aus Sedimenten kommen.
Die gemessenen Konzentrationen liegen klar unter vielen Modellannahmen, die teils mit 20 bis 30 Nanomol pro Kilogramm rechneten – die Eisendüngung fällt also schwächer aus als gedacht.
Für das Klima bedeutet das: Nicht das schmelzende Eis selbst wirkt als CO₂-Helfer, sondern vor allem Tiefenwasserströmungen und Prozesse im Untergrund bestimmen, wie viel Eisen in den Ozean gelangt und wie stark Algen Kohlendioxid binden können.

Übrigens: Während neue Daten aus der Antarktis eine Klima-Hoffnung dämpfen, zeigt eine weitere Studie, dass auch Kläranlagen viel stärker zum Treibhausgasausstoß beitragen als offiziell ausgewiesen – weltweit fehlen bis zu 150 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalente pro Jahr in den Bilanzen. Mehr dazu in unserem Artikel.