Algenblüten die von Satelliten verfolgt werden

Algenblüten in der Ostsee können vom Weltraum aus beobachtet werden

Jeden Sommer, wenn Urlauber an die Ostsee strömen, hören wir auch von Algenblüten, die sich in der warmen Jahreszeit verstärken. Elzė Buslavičiūtė und Dr. Laurynas Jukna, Geographen vom Fachbereich Geographie und Landmanagement der Universität Vilnius, erklären, wie dieses Phänomen mithilfe von Daten von Erdbeobachtungssatelliten überwacht werden kann.

Die Ostsee gehört zu den am stärksten verschmutzten Meeren weltweit

Die halb umschlossene Ostsee, die von neun Ländern umgeben ist, gilt als eines der am stärksten verschmutzten Meere der Welt. Ihre Abgeschlossenheit, die nahe gelegenen wirtschaftlichen Aktivitäten, der Klimawandel und extreme Niederschläge tragen zur Eutrophierung bei, von der inzwischen 97 % der Ostsee betroffen sind. Eutrophierung ist der Prozess, bei dem ein Gewässer mit gelösten Nährstoffen angereichert wird, was das Wachstum von Wasserpflanzen anregt und in der Regel zu einer Verringerung des gelösten Sauerstoffs führt. Überschüssige Nährstoffe wie Stickstoff oder Phosphor, die häufig durch Düngemittel aus der Landwirtschaft, Abwässer oder industrielle Verschmutzung in das Wasser gelangen, führen zu einem schnellen Wachstum des Phytoplanktons.

Wenn diese absterben und der Zersetzungsprozess einsetzt, sinkt der Sauerstoffgehalt. Die Sauerstoffverarmung wird auch durch die Zunahme organischer Stoffe verursacht, die das Licht blockieren und so den durch die Photosynthese der Pflanzen in den tieferen Schichten erzeugten Sauerstoff reduzieren. Dieser Prozess führt zur Bildung so genannter toter Zonen in der Ostsee - Gebiete, in denen hypoxische oder anoxische Bedingungen, d. h. teilweiser oder vollständiger Sauerstoffmangel, herrschen. Bei Sauerstoffmangel verlassen die Wasserorganismen entweder ihren natürlichen Lebensraum oder sind dem Tod geweiht.

Algenblüten, die von Satelliten verfolgt werden

Während wir Algen an der Küste oder beim Schwimmen sehen können, lassen sich Algenblüten auch vom Weltraum aus beobachten. In den Sommermonaten, wenn die Wetterbedingungen optimal sind und Erdbeobachtungssatelliten die Kurische Nehrung überfliegen, sind grüne Strudel und Algenansammlungen in der Lagune und im Meer zu sehen. Da dieses Phänomen weit verbreitet ist, tauschen die NASA und die Europäische Weltraumorganisation (ESA) häufig Bilder von Algenblüten in der Ostsee und im Kurischen Haff aus. Das nachstehende Falschfarbenbild zeigt die Algenblüte im Kurischen Haff und an der Ostseeküste, aufgenommen Ende Juni.
 

Fernerkundungsdaten über die spektrale Reflexion des Wassers liefern Informationen über die Biomasse des Phytoplanktons, die auf der Grundlage der Konzentration von Chlorophyll-a, einem grünen Pigment in Algen, bestimmt wird. Darüber hinaus können Rückstreuungsdaten auch zur Messung von Schwebstoffen im Wasser verwendet werden.

Algen absorbieren hauptsächlich blaues Licht und reflektieren grüne Wellenlängen, während klares Wasser blaues Licht besser reflektiert als grünes. Daher ist das abgeleitete Verhältnis von blauer zu grüner Reflexion umgekehrt proportional zur Konzentration von Chlorophyll-a. Darüber hinaus kann die Temperaturmessung auch dazu verwendet werden, die Auswirkungen der Temperatur auf die Algenblüte zu überwachen.

Zur Bewertung der Chlorophyll-a-Konzentration werden häufig internationale Überwachungsmissionen durchgeführt, wie z. B. die Global Change Observation Mission (GCOM) der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Im Rahmen dieser Mission wurden die beiden Satelliten Shizuku und Shikisai gestartet, um die Chlorophyll-a-Konzentration auf der Grundlage des Reflexionsverhältnisses der blauen und grünen Banden zu bestimmen. Um die genaue Chlorophyll-a-Konzentration zu bestimmen, müssen diese Daten jedoch kalibriert, d. h. mit bodengestützten Daten abgeglichen werden. Die Genauigkeit der GCOM-Messungen hängt also von der Verfügbarkeit bodengestützter Daten in verschiedenen Ländern ab.

Die Missionsdaten zeigen, dass die höchsten durchschnittlichen Chlorophyll-a-Konzentrationen in der Ostsee von Mai bis Juli entlang der Küstengewässer der zentral-östlichen und süd-östlichen Regionen - dem Finnischen und dem Rigaischen Meerbusen - zu finden waren. Die verfügbaren Daten zeigen, dass die jüngsten Chlorophyll-a-Konzentrationen über denen der Jahre 2022 und 2023 lagen. Nach Angaben der Europäischen Umweltagentur sind die Chlorophyllkonzentrationen an den Küsten des Bottnischen Meerbusens in den letzten Jahren angestiegen, was darauf hindeutet, dass die Werte im Vergleich zum Rest der Ostsee in der Vergangenheit niedriger waren.
 
Schädliche Auswirkungen von Algenblüten
 

Es überrascht nicht, dass die Algenblüte große Aufmerksamkeit erregt. Neben den oben erwähnten toten Zonen und den Auswirkungen auf die Gesundheit und die Populationen von Fischen und anderen Meeresorganismen können sie auch verschiedene Probleme für die menschliche Gesundheit verursachen. Cyanobakterien produzieren Toxine, die zu allergischen Reaktionen, Verdauungsstörungen und sogar chronischen Lebererkrankungen führen können.

Im Laufe der Jahre wurde jedoch beobachtet, dass die durchschnittliche Chlorophyllkonzentration in einigen Teilen der Ostsee tendenziell abnimmt, was auf die Beseitigung bedeutender Verschmutzungsquellen, verbesserte Kläranlagen und die Einschränkung der industriellen Verschmutzung zurückzuführen ist. Dennoch bleibt die Landwirtschaft, die fast die Hälfte der gesamten Stickstoff- und Phosphorbelastung der Ostsee ausmacht, die Hauptquelle für Nährstoffe, während kürzere Winter, steigende Temperaturen und stärkere Niederschläge die Eutrophierung kontinuierlich verstärken.

Weitere Informationen
www.vu.lt/en/news-events/news/baltic-algal-blooms-can-be-observed-from-space