Effects of sea surface warming on elemental cycling in a pelagic system

Wohlers, Julia

The present thesis investigates the effects of climate change-induced sea surface warming on elemental cycling in a pelagic system. Human activities, e.g. burning of fossil fuels, changes in land-use practices and deforestation, are changing Earth’s climate at an unprecedented rate in its history. While the ocean mitigates the progress of climate change by taking up and storing atmospheric carbon dioxide (CO2) and heat, thus acting as a natural climate buffer, these anthropogenic perturbations are also affecting the ocean itself in its chemical and physical properties, e.g. through increased warming and acidification of the upper ocean layers. While these abiotic deviations from contemporary surface ocean conditions are predictable with relatively high certainty, present knowledge concerning their effects on marine organisms and any potentially emerging biotic feedbacks to the climate system is still in its infancy. The aim of this thesis is to elucidate such effects of rising sea surface temperature on the biogeochemical cycling of the key elements carbon, nitrogen, and phosphorus during the spring bloom of planktonic communities in a pelagic system.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Auswirkungen der durch den Klimawandel bedingten Erwärmung des Oberflächenozeans auf biogeochemische Stoffkreisläufe in einem pelagischen System. Menschliche Aktivitäten, wie die Verbrennung fossiler Energieträger, Änderungen in der Landnutzung sowie Entwaldung, verändern das Klima der Erde in einer in der jüngeren Erdgeschichte beispiellosen Geschwindigkeit. Während der Ozean das Voranschreiten des Klimawandels durch die Aufnahme und Lagerung von Kohlendioxid und Wärme abmildert und damit als natürlicher Klimapuffer fungiert, ändern diese anthropogen bedingten Störungen gleichzeitig auch die chemische und physikalische Beschaffenheit des Ozeans selbst, z.B. durch zunehmende Erwärmung und Versauerung der oberen Ozeanschichten. Während diese abiotischen Veränderungen der marinen Umwelt mit recht hoher Sicherheit prognostiziert werden können, ist unser Wissen um deren Auswirkungen auf marine Organismen und daraus erwachsende potentielle Rückkopplungen auf das Klimasystem der Erde noch sehr begrenzt. Das Ziel dieser Arbeit ist es, derartige Auswirkungen einer zunehmenden Erwärmung des Oberflächenozeans auf den biogeochemischen Kreislauf der Schlüsselelemente Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor während der Frühjahrsblüte des Planktons in einem pelagischen System näher zu beleuchten.

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Wohlers, Julia: Effects of sea surface warming on elemental cycling in a pelagic system.

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