Wissenschaftler der University of Michigan (USA) haben auf der Grundlage von Daten eines NASA-Satellitensystems eine neue Methode entwickelt, um die globale Verteilung von Mikroplastik in den Weltmeeren vom Weltraum aus zu erfassen. Aus den Satelliten-Daten eines erdnahen NASA-Systems berechneten sie die Konzentration und Bewegungen von Kunststoffpartikeln im Meer. Die Studie gibt laut dem Forschungsteam auch Aufschluss über Einträge von Mikroplastik aus Flüssen sowie Hinweise darauf, dass sich die Konzentration von Mikroplastik an der Wasseroberfläche mit den Jahreszeiten verändert.

 

Die Berechnung der Konzentrationen von Mikroplastik in der Nähe der Meeresoberfläche durch die Wissenschaftler der Universität Michigan beruht auf Messungen des Cyclone Global Navigation Satellite Systems (CYGNSS). Es besteht aus acht kleinen Satelliten, die entwickelt wurden, um Wirbelstürme zu erforschen und vorherzusagen. Per Radar misst das System zwischen 38 Grad nördlicher und 38 Grad südlicher Breite, wie aufgewühlt die Meeresoberfläche ist, um die Windgeschwindigkeiten zu berechnen. Das Forscherteam der Universität Michigan nutzte die Daten aus dem Beobachtungsbereich des CYGNSS-Systems zur Abschätzung von Mikroplastikkonzentrationen. Die Studienautoren gingen davon aus, dass sich das Vorhandensein von Mikroplastik daran ablesen lässt, wie groß die Divergenz zwischen der berechneten Windgeschwindigkeit und gemessenen Rauheitswerten ist. Ihre Hypothese war: Wenn sich Plastik oder andere Abfälle in der Nähe der Meeresoberfläche befindet, wie zum Beispiel im Great Pacific Garbage Patch zwischen Kalifornien und Hawaii, werden die Wellen gedämpft und die Meeresoberfläche ist weniger rau als sie es ohne die Abfälle wäre. Um festzustellen, wo die Gewässer weniger aufgewühlt waren als zu erwarten wäre, verglichen Chris Ruf, leitender Forscher des CYGNSS-Projekts und einer der Autoren der Forschungsarbeit, und Mitautorin Madeleine Evens die CYGNSS-Rauigkeitsmessungen mit anderen Messungen der Windgeschwindigkeiten von Bojen und weiteren Instrumenten. Ihre Analysen kombinierten sie mit früheren Modellierungen von Kunststoffabfällen im Meer und kartierten so die Konzentrationen von Mikroplastik im gesamten Ozean. Laut Ruf und Evans sollte es in weniger mit Abfällen belasteten Gewässern ein hohes Maß an Übereinstimmung zwischen der Meeresrauhigkeit und der Windgeschwindigkeit geben: „Aber je weiter man in den Great Pacific Garbage Patch vordringt, desto größer ist die Diskrepanz zwischen den Messungen der Windgeschwindigkeit und der Rauheit der Oberfläche. Wenn sich Kunststoffpartikel nahe an der Meeresoberfläche befinden, ist das Wasser ruhiger und es entstehen weniger Wellen“, erklärt Ruf. Die Daten würden darüber hinaus auf einige saisonale Schwankungen in der Mikroplastikkonzentration hinweisen. Im Pazifik-Müllteppich beispielsweise scheint die Mikroplastikkonzentration im Sommer höher und im Winter niedriger zu sein, was das Forscherteam auf eine stärkere vertikale Durchmischung des Ozeans bei kühleren Temperaturen zurückführt. Dadurch lasse sich weniger oberflächennahes Mikroplastik identifizieren.

Ruf und Evans erstellten für die Studie auch Zeitrafferaufnahmen aller großen Flüsse der Welt und schlussfolgerten, dass besonders große Mengen an Mikroplastik aus dem Jangtse und dem Ganges stammen. Den Ergebnissen des Forscherteams nach zeigt ihre Studie zum einen, dass Mikroplastik im Meer die Aufrauhung der Oberfläche durch Winde unterdrückt. Zum anderen korreliert die Konzentration des Mikroplastiks mit dem Grad der Unterdrückung. Auf Grundlage dieser korrelativen Beziehung haben Ruf und Evens einen Algorithmus entwickelt, der ihren Angaben nach zur Erstellung von Zeitrafferaufnahmen der globalen und regionalen Mikroplastikverteilung verwendet werden kann. So hat die NASA aus den Studiendaten eine animierte Weltkarte erstellt, die nach Angaben der Raumfahrtbehörde erstmalig die globale Verteilung und Bewegungen von Mikroplastik in den Ozeanen über einen so langen Zeitraum abbildet.

 

Weitere Information: zur Studie “Toward the Detection and Imaging of Ocean Microplastics With a Spaceborne Radar”, zur Karte der NASA

 

Quellen:

• trendtopics.eu (7.12.2021)
• nasa.gov (3.12.2021)
• Toward the Detection and Imaging of Ocean Microplastics with a Spaceborne Radar, Madeline C. Evans, Christopher S. Ruf, published in “IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing”, (9.6.2021)
• Foto: NASA